В останні роки удосконалення акумуляторних технологій сприяло стрімкому розвитку електротранспорту. Але які наступні великі тенденції та інновації в галузі, і що вони означатимуть для великотоннажних вантажівок?
Акумулятори є основою електромобільності, і кожне вдосконалення в плані ефективності, ціни або надійності прискорює перехід до електричного транспорту. За відносно короткий проміжок часу вже досягнуто значного прогресу.
Перші комерційні літій-іонні батареї були випущені в 1991 році, але їх ціна та ємність обмежували їх використання в побутовій електроніці. Але це швидко змінилося з падінням цін на них, що невдовзі зробило їх доцільним рішенням для легкових автомобілів, а потім і для великотоннажних вантажівок. З 2010 року вартість знизилася з 1400 доларів США за кіловат-годину до 140 доларів США за кіловат-годину у 2023 році – зниження на 90%.
Головним проривом став винахід акумуляторів LCO (літій-кобальт-оксид) у 1980 році та революційний принцип використання літію як матеріалу катода. Це одразу подвоїло щільність енергії існуючих батарей. З тих пір різні хімічні склади батарей продовжували розвиватися, що призвело до покращення енергоємності, терміну служби, безпеки та продуктивності.
У 2001 році ми спостерігали еволюцію нікель-марганцево-кобальтових (NMC) акумуляторів, які швидко стали популярними в автомобільній промисловості завдяки своїй здатності пропонувати набагато вищу густину енергії та гарну термічну стабільність. Однак тепер на перші місця в галузі виходять літій-залізо-фосфатні (LFP) батареї. Їх густина енергії менша, ніж у батарей NMC, але вони пропонують підвищену безпеку, довший термін служби, нижчу вартість і менший вплив на довкілля.
Розробляється багато нових технологій: що стосується збільшення густини енергії, великі надії покладаються на твердотільні батареї. Передбачається заміна рідкого електроліту твердими матеріалами, як-от кераміка або тверді полімери, що дозволяє зберігати більше енергії в меншому й легшому акумуляторі. Для електричних вантажівок це призведе до збільшення запасу ходу. Однак при використанні твердих електролітів питомий опір акумулятора збільшується порівняно з рідким електролітом. Отже, наразі існують проблеми, пов’язані зі швидкістю зарядки та зниженням продуктивності з часом. Однак ця технологія пропонує великий потенціал для зменшення обмежень літій-іонних батарей, і вона продовжує розвиватися. Toyota, наприклад, планує розпочати комерційне виробництво електромобілів з твердотільними акумуляторами до 2027 року.
Інша тенденція, яка задає напрямок розвитку акумуляторів — це потреба в більш дешевих і сталих рішеннях. І тут багатообіцяючим вибором є натрієво-іонні акумулятори. Сьогодні вони мають приблизно вдвічі меншу густину енергії, ніж у літій-іонних батарей, та коштують приблизно вдвічі менше, тому ця технологія може бути гарним варіантом для застосувань із меншими потребами в енергії. Оскільки вони містять натрій, який є одним із найдешевших і найдоступніших матеріалів на планеті, їхній вплив на довкілля набагато менший, ніж вплив також і літій-іонних батарей.
Акумулятори є основою електромобільності, і кожне вдосконалення в плані ефективності, ціни або надійності прискорює перехід до електричного транспорту.
Головне завдання — знизити вартість електричних вантажівок, і розробка дешевших акумуляторів дуже допоможе. Але вимоги власників вантажівок також відрізняються залежно від застосування. Що стосується далекобійних вантажівок, ми прагнемо досягти такої самої гнучкості в експлуатації, як і у дизельних вантажівок. Незабаром будуть доступні електричні вантажівки з запасом ходу до 600 км. Але якщо вам потрібно їхати на більші відстані, вам часто потрібно зупинятися і заряджатися протягом дня: і це може зайняти до кількох годин.
Я думаю, що ми побачимо деяку диверсифікацію в галузі, з використанням різних технологій акумуляторів залежно від транспортного завдання. Можливо, ми побачимо, що натрій-іонні батареї будуть використовуватися все частіше в коротких завданнях, де потреба в енергії відносно низька, наприклад, у міських перевезеннях. А потім ми побачимо, як твердотільні батареї використовуються в електричних далекобійних вантажівках — припускаючи, що в майбутньому ми побачимо ще й прорив у технології.
У будь-якому випадку тривають інтенсивні дослідження та розробки цих технологій. У всьому світі є багато гравців, зокрема технологічні компанії, промислові виробники та державні установи, які інвестують значні кошти в розробку та вдосконалення акумуляторних технологій. Не факт, що ми станемо свідками відкриття, яке призведе до квантового стрибка, наприклад першу літій-кобальт-оксидну батарею, але ми продовжуватимемо спостерігати еволюцію й удосконалення технології з часом.