A hőmotoros autókban a technológiai jelentősége a hajtóanyagból származik és az üzemanyagtartály történetesen éppen ez, egy tank. Az elektromos motorral szerelt autókban azonban ennek az ellenkezője történik; az elektromos motor felépítése és működése egyaránt nagyon egyszerű, és a legnagyobb műszaki bonyolultság az akkumulátorra esik.
Amikor 1996-ban kereskedelmi forgalomba került a Fiat Seicento Elettra Ökológiai közműként adták el, amely akár száz kilométer per órás maximális sebességet is képes elérni. Volt egy körülbelül száz kilométeres autonómiával és körülbelül nyolc órán keresztül töltötte az akkumulátort. Ez a haszonjármű egyébként az akkumulátor mérete miatt csak két üléses volt, és az ár miatt a kereskedelmi terjesztése sem aratott nagy sikert.
Ha visszamegyünk a jelenbe, egy ehhez a Fiathoz hasonló jelenlegi koncepcióautó lehet a Intelligens Fortwo elektromos hajtás. Ez a kis haszonjármű olyan autonómiával rendelkezik, amely a valós használatban nagyjából hasonló a kis olaszokéhoz, és a töltési ideje is nagyjából hasonló, de vigyázat, csak akkor, ha az alaphálózat aljzatába csatlakoztatjuk. otthon . Az akkumulátorra alkalmazott műszaki fejlesztések lehetővé tették a Daimler csoport márkája számára, hogy lehetőséget kínáljon speciális töltők (WallBox) beszerelésére, amelyek képesek az akkumulátor töltésére. az akkumulátor nyolcvan százalékát alig több mint negyvenöt perc alatt.
Az akkumulátor alapfogalma
csak az akkumulátor felhalmozódik az elektromosság, amelyet később az elektromos motor fogyaszt el. Célja hasonló az üzemanyagtartályéhoz, de felépítése és működése ennél bonyolultabb nem is lehetne.
Anélkül, hogy definíciókba és/vagy kémiai folyamatokba akarnánk elmélyülni, az akkumulátor működése a szabályozott kémiai reakciókból származó elektronok előállítása. Gondolom, sokan emlékeznek még a periódusos rendszerre, az utolsó héj elektronjainak számára és a reakció után keletkezett kémiai vegyületek stabilitására. Nos, egy akkumulátor esetében a belsejében fellépő kémiai reakció kedvez a elektronok átvitele a negatív pólusról a pozitív pólusra.
Az akkumulátort a változó számú sejt, kis tartályok, amelyekben az elektródák az elektrolitba merülnek.
- Elektróda: elektromos áramvezető, amely érintkezik az elektrolittal és a cella külső felületével. Lehet pozitív előjelű (anód) vagy negatív előjelű (katód).
- Elektrolit: minden olyan anyag, amely elektromos áram hatására lebomlik (elektrolízis).
Hogy egy nagyon egyszerű példát mondjunk, egy klasszikus ólom-savas akkumulátorban az egyik elektróda tiszta ólomból (Pb), a másik ólom-dioxidból (PbO) készül.2), az elektrolit pedig a kénsav (H2SO4) vízben oldva (H2O).
Ezeknek a celláknak a halmaza éppen azért kapja az akkumulátor nevet, mert a cellák elektromos energia előállításához szükséges társítása. Ez az asszociáció lehet sorosan (az egyik cella negatív pólusa a következő cella pozitívjával), hogy nagyobb elektromos feszültséget kapjunk, vagy párhuzamosan (az összes azonos előjelű pólus összekapcsolva) nagyobb intenzitás elérése érdekében.
Lítium-ion akkumulátor
A fent nevezett Smart lítium-ion akkumulátorral rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy ez az akkumulátor helyettesíti a kénsav elektrolitot egy másik lítium-sóval, de a kémiai elv, amely lehetővé teszi az elektromosság felhalmozását, ugyanaz.
Ami az elektromos autókra való alkalmazását illeti, a lítium-ion akkumulátorok kisebb súlyúak és több újratöltési ciklust tesznek lehetővé mielőtt jelentős kapacitásvesztés következik be, amit az akkumulátor leromlásaként ismerünk. Jelenleg a becslések szerint egy lítium-ion akkumulátor képes háromezer teljes újratöltési ciklus után is megőrzi kapacitásának nyolcvan százalékát.
Az elektromos autó gyakorlati hátrányai
Az árat és a hazánkban meglévő kevés adaptált infrastruktúrát eltekintve az elektromos autó nagy „problémája” a gyakorlati elemzése. Például a Volkswagen Golf 1.5 TSI Tökéletes kompakt hosszú utakra. Üzemanyagtartálya lehetővé teszi, hogy 800 kilométernél hosszabb utat tegyen meg, és mi nem töltünk öt percnél többet a tartály feltöltésével
Ha ehelyett az új iránt érdeklődünk Volkswagen eGolfTisztában kell lennünk azzal, hogy az akkumulátora nem tesz lehetővé kétszáz kilométernél hosszabb utakat, és az akkumulátor feltöltése körülbelül öt órányi kávé megitatására kényszerül egy 7 kilowattos konnektorban.
Ezen a ponton többen gondolnak majd egy olyan autóra, mint a Tesla S 100D modell, 612 kilométeres jóváhagyott autonómiával, és a kompresszorok a márka.
Először is elismerem, hogy ez a Tesla eléggé autó, de 110.000 60 eurós ára kicsit kiveszi a spanyolok nagy részének zsebéből. Ezzel szemben a forgalomban 70-XNUMX kilométer per órás sebességgel el lehet érni a bejelentett autonómiát, mert utazásokon 120 kilométer per órás sebességnél az igazi autonómia körülbelül 450 kilométernél marad, ami nem is rossz.
Ami a márka feltöltőit illeti, bár nagy terjeszkedés várható a Tesla Model 3 kereskedelmi forgalomba hozatalának megkezdésekor, ma már elsősorban a Földközi-tenger partjára koncentrálnak. Valójában Castilla Leónban kettő van (Burgos és Valladolid), és az olyan közösségekben, mint Cantabria, Asturias, Galícia vagy Madrid, még csak egy sem.
Ezek az akár 120 kilowatt teljesítményű feltöltők lehetővé teszik 20 perc alatt töltse fel a körülbelül 300 kilométer megtételéhez szükséges áramot de van egy komoly hátrányuk: a jelenlegi technológiával az ilyen erős terhelések lerövidítik az akkumulátor élettartamát.
Ez alatt azt értem, hogy a jelenlegi technológia és infrastruktúra mellett akinek gyakran kell hosszú utakat tennie, nézze meg a konnektorról tölthető hibrid járműveket. Például a Volkswagen Golf GTE Nap mint nap használható elektromos járműként mintegy 40 kilométeres autonómiát kínáló akkumulátorral, valamint kompakt, 110 kilowattos, hosszú utakra tökéletesen alkalmas járműként. Hogy igen, valahányszor poggyász nélkül utazunk; Míg a benzinmotoros Volkswagen Golf csomagtartója 380 literes, addig a hibrid modellé továbbra is diszkrét 272 liter (341 liter a teljesen elektromos modellben).
A jövő akkumulátora
Senki sem kerüli el a tényt, hogy az autóipar jövője a villamosításon múlik. Jelenleg sok márka elkötelezett a mikrohibridizáció motorjai közül, de ez csak egy köztes lépés a fosszilis tüzelőanyaggal hajtott autó és az elektromos autó között.
Az elektromos autó nagy tétje megköveteli a az akkumulátor méretének és teljesítményének optimalizálása. Egyrészt szinte kötelező hasonló szintű autonómiát és töltési időt kínálni, amely felveheti a versenyt a belső égésű motorral felszerelt járművekkel. Másrészt elengedhetetlenné válik az akkumulátor súlyának csökkentése is. Például a Renault Zoe súlya 1.545 kiló és a Renault Clio TCe 66 marad 1.082 kiló.
Rövid időszak
Négy-öt év múlva már láthatunk elektromos járműveket a mintegy 600 kilométeres valódi autonómia az akkumulátoron alkalmazott műszaki fejlesztéseknek köszönhetően.
autók, mint a Opel Ampera-e az egyik legmodernebb akkumulátort szerelik fel, amit jelenleg gyártanak. Az LG Chem által gyártott Opel akkumulátora a kobalt, lítium, mangán és nikkel kombinációja elegendő áramot termelni az autó mozgatásához néhány személy számára 350 kilométer valós körülmények között használatának.
Az ilyen típusú összetett akkumulátorok a élettartama megkétszerezi a jelenlegi lítiumionét bár az is igaz, hogy megközelítőleg tíz százalékkal nagyobb a súlya, mint a jelenlegiek, és nagyjából ugyanennyivel nő az előállítási költség.
szilárd elektrolit akkumulátor
2020-ra várhatóan a szilárd elektrolit sűrűsége nagyobb, mint a folyékony, és lehetővé teszi, hogy az ilyen típusú akkumulátor több energiát tároljon, mint például egy lítium-só akkumulátor. Is minimalizálja a dendritek megjelenését, a kristálynövekedés első fázisaira jellemző ismétlődő struktúrák, amelyek rövidzárlatot okozhatnak az akkumulátoron belül.
Ezek a dendritek kémiai összetételükből adódóan olyan testek, amelyek elektromos energia vezetői vagy nem. Például az ionos és kovalens kristályok nagy ellenállást mutatnak a hő és/vagy elektromosság vezetésével szemben, és a molekuláris kristályok ebből a szempontból teljesen szigetelőek. Ez a három típusú kristály korlátozza az akkumulátor töltési kapacitását, mivel képződésük során az elektrolit megsemmisül, és így az elektrolízis folyamata korlátozott.
Létezik a kristályoknak egy negyedik típusa, a fémesek, amelyekre az jellemző, hogy a legkülső rétegekben kevés elektron van, és pozitív töltésűek. Ez azt jelenti, hogy kialakulása során elpusztítja az elektrolitot, és a molekula kialakulása után elnyeli a tárolt negatív töltésű elektronokat. Ezt kémiai stabilitásnak nevezik a vegyértékhéjban, ami lefordítva azt jelenti, hogy minden molekulának általában nyolc elektronja van (stabilitás) az utolsó héjában (valenciahéj).
A szilárd elektrolit akkumulátor előnyei az sokkal kevésbé melegszik fel és kevésbé hajlamos a degradációra, ami azt jelenti, hogy több töltési folyamat során is képes megőrizni tárolókapacitását.
Grafén a jövő akkumulátorában
Évek óta a tudományos kutatási programok ezeregy fordulatot adtak a grafénnek, azt szabályos hatszögletű mintázatban elhelyezett tiszta szénből álló anyag ami úgy tűnik, jelen van mindennapi életünk minden területén, amíg a jelenlegi 300 dolláros grammonkénti árat természetesen csökkentjük. Persze ha az ár csökken, várhatóan az elektromos autó akkumulátoráig is eljut a grafén.
Az első prototípusoknál tapasztaltak szerint egy grafén akkumulátornak a ötszöröse a jelenlegi lítium akkumulátorok energiasűrűségénekKémiai összetételéből adódóan a robbanásveszély szinte nulla és rövidzárlat esetén csak a sérült rész lenne működésképtelen.
A grafén akkumulátor előnyei között szerepel a jelenlegiekhez képest nagyobb kapacitása, kisebb súlya azonos térfogat mellett és felülmúlhatatlan terhelhetősége (egy 100 kWh-s akkumulátor kevesebb mint tíz perc alatt feltölthető).
Hátrányai közül kiemelhetjük, hogy tíz-tizenöt éven belül nem jutnának piacra, és hogy az egyetlen, a grafénelemek vizsgálatával foglalkozó spanyol céget, amely világviszonylatban is referenciának számított, a közelmúltban csalással vádolják, és nyomozást is folytat a a Nemzeti Értékpapírpiaci Bizottság.
Amikor kicsi voltam, azt mondták, hogy 2000-ben autók repülnek, és nem lesz sofőr. 2030-ban szeretnék visszatérni ehhez a cikkhez, és elemezni szeretném a jelenlegi előrejelzéseket. Természetesen valami azt súgja nekem, hogy az akkumulátorok fejlődése évről évre meglep minket.