Hoće li punjenje električnih automobila ikada biti jednako brzo kao "normalno" punjenje "dizelaša"?

Električna vozila brzo dobivaju na popularnosti, ali neki potencijalni kupci i dalje oklijevaju. Jedan od razloga je i to što je punjenje EV (električnih vozila) sporo u odnosu na klasično dodavanje "dizelaša". Dok su vozači danas navikli puniti spremnik goriva za manje od pet minuta, električnim vozilima, ovisno o veličini baterije i specifikacijama, obično treba između 20 i 30 minuta da dostignu 80 posto na najbržim stanicama za punjenje. Na najbržim punionicama, u kombinaciji s mogućnošću punjenja automobila, tako je moguće dodati 100 kilometara dometa u samo nekoliko minuta. Neki čak navode vrijeme od oko 6 minuta.

Vlasnici neelektričnih vozila vjeruju da će uvijek napuniti bateriju svog električnog vozila do 80 posto ili više dok su na cesti. Činjenica je da vozači električnih vozila na brzim punionicama samo "napune" energiju za potrebnu udaljenost do kućne punionice. To znači da, primjerice, na putu kući s puta dužeg od dometa automobila, na električnom punjaču stoje samo 10-ak minuta. Samo onoliko koliko im treba do kućne "utičnice". Razlog leži iu činjenici da je punjenje električnog automobila na javnoj infrastrukturi punionica prilično skupo, odnosno nekoliko puta skuplje od punjenja kod kuće.

Međutim, za pet do deset godina bilo bi moguće puno brže punjenje. Što teoretski znači stajati na punionici samo nekoliko minuta. Naime, tvrtke razvijaju nove materijale za litij-ionske baterije, kao i nove "solid state" baterije koje su stabilnije pri većoj brzini punjenja. Brzine punjenja od 15 minuta ili manje za "potpuno" klasično punjenje baterije danas su već unutar tehnološkog dosega.

U međuvremenu, tim znanstvenika nedavno je dizajnirao prototip litijske baterije koja može napuniti više od 50 posto svog kapaciteta u laboratorijskim uvjetima u samo tri minute—i to može učiniti tisuće puta bez značajnog smanjenja kapaciteta. Istraživači također izvješćuju da bi to moglo utrti put baterijama koje se mogu potpuno napuniti u samo 10 minuta.

Međutim, još uvijek postoje znanstveni i inženjerski izazovi koje treba prevladati prije nego što ultrabrzo punjenje baterija za EV bude tehnički izvedivo i, iznad svega, pristupačno. Neki stručnjaci postavljaju pitanje jesu li električna vozila koja se mogu puniti tako brzo zaista budućnost kakvu želimo – barem s električnom mrežom kakvu sada imamo. Ovo bi mogla biti prepreka.

Osnove punjenja

Baterije u današnjim električnim vozilima sastoje se od tisuća litij-ionskih ćelija sa sposobnošću pohranjivanja i otpuštanja energije tisućama puta. Svaka od ovih ćelija sastoji se od dvije elektrode – metalne katode i grafitne anode – odvojene tekućim elektrolitom. Dok se baterija puni, litijevi ioni teku kroz tekućinu od katode do anode, ispunjavajući prostore između slojeva grafita. Brzina kojom se litijevi ioni kreću od katode do anode diktira koliko se brzo baterija puni.

Pri visokim brzinama punjenja, litijeve baterije mogu se pregrijati, uzrokujući njihovu degradaciju tijekom vremena. Što je još problematičnije, litij se može početi nakupljati na površini anode umjesto da uđe u nju - fenomen poznat kao litijska presvlaka. Ne samo da to može drastično smanjiti kapacitet baterije, naslage litija na kraju stvaraju strukture nalik vlaknima poznate kao dendriti. Nakon što se počnu formirati, ti dendriti mogu rasti preko elektrolita, dodirnuti katodu i stvoriti kratki spoj, uzrokujući da se baterija zapali ili eksplodira.

Zbog problema s brzim punjenjem, sve EV baterije imaju ugrađena ograničenja brzine punjenja. Vrlo snažna stanica za brzo punjenje od 350 kilovata teoretski bi mogla napuniti bateriju od 95 kilovatsati SUV-a poput Audija E-tron za manje od 16 minuta. No, sama baterija može podnijeti najviše oko 150 kilovata snage punjenja, čime se njezino stvarno ograničenje brzine punjenja približava 40 minuta.

Koliko brzo će se baterija napuniti ovisi ne samo o punjaču i o tome koliko kilovata snage baterija može primiti, već i o veličini baterije, koliko je napunjena pa čak i o vremenu - tj. temperaturama i spremnosti baterije za primanje energije. Ipak, najsuvremenije stanice za brzo punjenje često mogu napuniti bateriju EV-a do 80 posto, doslovno dodajući stotine milja dometa u samo 30 minuta (kada je baterija puna 80 posto, brzina punjenja se usporava kako biste izbjegli oštećenje baterije). Vlasnici Tesla mogu posjetiti "Tesla supercharger" stanicu koja će za 15 minuta dodati oko 300 km dometa.

Kakva je budućnost ultrabrzog punjenja?

Iako je zbrajanje 300 kilometara u samo 15 minuta doista iznimno brzo, psihološki je to ipak daleko od onoga što nam je danas potrebno za punjenje klasičnog "dizelskog" spremnika s kojim prijeđemo 1000 kilometara. Oni koji se nadaju takvom iskustvu punjenja EV-a morat će pričekati još desetak godina da se već poznata tehnologija primijeni u stvarnu praksu. Čak i kada se EV baterije budu mogle puniti za manje od 10 minuta, nije jasno hoće li ultrabrzo punjenje biti moguće. Pri naponu od 400 volti i više, koliko današnje brze punionice crpe iz električne mreže, brzo se postavlja pitanje održivosti infrastrukture.

Ali činjenica je da pitamo pogrešne stvari! Korisnici električnih vozila javnu infrastrukturu i brze punionice koriste samo kao izlaz u nuždi. Većina modernih električnih automobila može prijeći stvarnih 300 kilometara bez punjenja. U praksi to znači da bilo tko iz Ljubljane može jednostavno doći do Portoroža i natrag. Dakle do kućne punionice – bez usputnih zaustavljanja. Ako želite sigurnih 100 kilometara dodatnog dometa, energiju možete dobiti za manje od 10 minuta na brzim punionicama uz autoceste. To je vrijeme koje se može usporediti s normalnim zaustavljanjem na benzinskoj postaji. I vozači klasičnih automobila i električnih automobila su sranje.