При автомобилите с топлинен двигател технологичното значение идва от ръката на витлото и резервоарът за гориво е точно това, резервоар. При автомобилите с електрически двигател обаче се случва обратното; както архитектурата, така и работата на електрически мотор е много проста и най-голямата техническа сложност пада върху батерията.

motor

Когато комерсиализацията на Fiat Seicento Elettra Продава се като екологична програма, която може да достигне максимална скорост от 100 километра в час. Имах такъв автономност от около сто километра и батерията му отне около осем часа, за да се зареди. Между другото, поради размера на батерията, този комунален автомобил имаше само две седалки и поради цената, търговската му дифузия не беше голям успех.

Ако се върнем към настоящето, сегашният концептуален автомобил, подобен на този Fiat, може да бъде Smart Fortwo Electric Drive. Това малко полезно превозно средство има автономност, която в реална употреба е горе-долу подобна на тази на малкия италианец и периодът на зареждане също е горе-долу подобен, но бъдете внимателни, само ако го свържем към щепсел на основната мрежа на дом. Техническият напредък, приложен към батерията, позволи на марката Daimler group да предложи възможност за инсталиране на специфични зарядни устройства (WallBox), способни да зареждат осемдесет процента от батерията за малко повече от четиридесет и пет минути.

Основна концепция за батерия

Батерията просто натрупва електричество, което след това ще се консумира от електродвигателя. Целта му е подобна на тази на резервоара за гориво, но архитектурата и експлоатацията му не могат да бъдат по-сложни.

Без да искаме да задълбочаваме в дефинициите и/или химичните процеси, работата на батерията се основава на производство на електрони от контролирани химични реакции. Представям си, че много от вас все още ще помнят периодичната таблица, броя на електроните в последния слой и стабилността на химичните съединения, образувани след реакция. Е, в случай на батерия, химическата реакция, която протича вътре, благоприятства a електронен трансфер от отрицателен полюс към положителен полюс.

Батерията може да бъде съставена от променлив брой клетки, малки съдове, в които електродите са потопени в електролита.

  • Електрод: проводник на електрически ток, който е в контакт с електролита и с външната страна на клетката. Може да има положителен знак (анод) или отрицателен знак (катод).
  • Електролит: всяко вещество, което може да се разложи от действието на електрически ток (електролиза).

За да дадем много прост пример, в класическа оловна батерия единият електрод е направен от чисто олово (Pb), другият от оловен диоксид (PbO2), а електролитът е сярна киселина (H2SO4), разтворена във вода (H2O).

Всички тези клетки се наричат ​​батерия именно поради необходимото свързване на клетките за производство на електрическа енергия. Тази асоциация може да бъде последователно (отрицателен полюс на клетка с положителния полюс на следващата клетка), за да се получи по-високо електрическо напрежение или паралелно (всички полюси от един и същи знак да се обединят), за да се получи по-висок интензитет.

Литиево-йонна батерия

Посоченият по-горе Smart има литиево-йонна батерия. Това означава, че тази батерия заменете електролита със сярна киселина с друг, който е литиева сол, но химичният принцип, който позволява на електричеството да се натрупва, е същият.

Що се отнася до приложението му към електрически автомобили, литиево-йонни батерии имат по-ниско тегло и позволяват по-голям брой цикли на презареждане преди да има значителна загуба на капацитет, известна като разграждане на батерията. В момента се смята, че литиево-йонна батерия може запазват осемдесет процента от капацитета си дори след три хиляди пълни цикъла на презареждане.

Практически недостатъци на електрическия автомобил

Като оставим настрана цената и оскъдната адаптирана инфраструктура, съществуваща у нас, големият „проблем“ на електрическата кола е нейният практически анализ. Например, a Volkswagen Golf 1.5 TSI Той е идеален компактен за дълги пътувания. Вашият резервоар за гориво ви позволява да пътувате на повече от 800 километра и ние няма да отделим повече от пет минути за зареждане на резервоара

Ако вместо това се интересуваме от новото Volkswagen e-Golf, Трябва да сме наясно, че батерията му няма да ни позволи да правим пътувания на повече от двеста километра и че пълненето на батерията ще ни принуди да пием кафе от около пет часа в изход от 7,4 киловата.

В този момент повече от една кола ще ми дойдат на ум като тази Tesla Model S 100D, с одобрена автономия от 612 километра, а компресори На марката.

На първо място, признавам, че тази Tesla е страхотна кола, но цената й от 110 000 евро го изважда малко от джоба на голяма част от испанците. От друга страна, при циркулация със скорост 60 - 70 километра в час, е възможно да се достигне обявената автономия, защото при пътуване при 120 километра в час реалната автономност е около 450 километра, което изобщо не е лошо.

По отношение на нагнетателите на марката, въпреки че се очаква голямо разширяване, когато Tesla Model 3 започне да се предлага на пазара, днес те са фокусирани основно върху брега на Средиземно море. Всъщност в Кастилия Леон има две (Бургос и Валадолид), а в общности като Кантабрия, Астурия, Галисия или Мадрид дори няма.

Тези компресори до 120 киловата позволяват заредете за 20 минути електричеството, необходимо за извършване на около 300 километра но те имат сериозен недостатък: с настоящите технологии, тези мощни заряди скъсяват живота на батерията.

С това имам предвид това с настоящите технологии и инфраструктури, Тези, които често се налага да правят дълги пътувания, трябва да търсят хибриди за включване. Например той Volkswagen Golf GTE Може да се използва ежедневно като електрическо превозно средство с батерия, която предлага около 40 километра автономност и като компактен от 110 киловата напълно подходящ за дълги пътувания. Разбира се, стига да пътуваме с лек багаж; Докато Volkswagen Golf с бензинов двигател има багажник с капацитет от 380 литра, този на хибридния модел остава на дискретни 272 литра (341 литра при напълно електрическия модел).

Батерията на бъдещето

Никой не е наясно, че бъдещето на автомобилната индустрия е електрификацията. В момента има много марки, които залагат на микрохибридизация на техните двигатели, но това е само междинна стъпка между автомобила с изкопаеми горива и електрическия автомобил.

Големият залог на електрическата кола изисква a оптимизиране на размера и производителността на батерията. От една страна, е почти задължително да се предлагат подобни нива на автономност и време на натоварване, които могат да се конкурират с автомобили, оборудвани с двигател с вътрешно горене. От друга страна също е наложително да се намали теглото на батерията. Например, a Renault zoe тежи 1545 килограма и a Renault Clio TCe 66 остава на 1082 килограма.

Краткосрочен

След период от четири или пет години ще можем да видим електрически превозни средства с реална автономия от около 600 километра благодарение на техническите подобрения, приложени към батерията.

Автомобили като него Opel Ampera-e Те оборудват една от най-модерните батерии, произведени в момента. Произведено от LG Chem, батерията в този Opel е направена с комбинация от кобалт, литий, манган и никел способни да генерират достатъчно електричество, за да преместят колата за няколко 350 километра в реални условия на употреба.

Този тип композитна батерия има експлоатационен живот два пъти по-голям от настоящия литиево-йон Въпреки че е вярно също така, че тежи приблизително десет процента повече от сегашните и че разходите за тяхното производство се увеличават горе-долу със същия процент.

Твърда електролитна батерия

Планирано за 2020 г., Твърдият електролит има по-висока плътност от течния и позволява този тип батерии да съхраняват повече енергия, отколкото например литиево-солевата батерия. Какво още минимизира появата на дендрити, повтарящи се структури, характерни за ранните етапи на растеж на кристали и които могат да причинят къси съединения в батерията.

Тези дендрити, поради техния химичен състав, са тела, които могат или не могат да бъдат проводници на електрическа енергия. Например йонните и ковалентни кристали предлагат голяма устойчивост на проводимост на топлина и/или електричество, а молекулярните кристали са напълно изолиращи в това отношение. Тези три вида кристали ограничават капацитета на зареждане на батерията, тъй като нейното образуване разрушава електролита и следователно ограничава процеса на електролиза.

Съществува четвърти тип кристали, метални, които се характеризират с малко електрони в най-отдалечените слоеве и са положително заредени. Това означава, че при своето образуване той унищожава електролита и също така, след като молекулата се образува, той поглъща електроните с отрицателен заряд, които се съхраняват. Това се нарича химическа стабилност във валентната обвивка, което в превод означава, че всички молекули са склонни да имат осем електрона (стабилност) в последната си обвивка (валентна обвивка).

Предимствата на твърдата електролитна батерия са в това загрява много по-малко и е по-малко склонен към разграждане, което означава, че е в състояние да поддържа капацитета си за съхранение по време на много повече процеси на зареждане.

Графен в батерията на бъдещето

От години в научноизследователските програми графенът получава хиляда и един оборот, това композитен материал от чист въглерод, подреден в правилен шестоъгълен модел което изглежда присъства във всички аспекти на нашето ежедневие, стига сегашната цена от 300 щатски долара за грам да бъде намалена, разбира се. Разбира се, след като цената падне, може да се очаква, че графенът ще достигне и до акумулатора на електрическата кола.

Според опитното при първите прототипи, графеновата батерия има енергийна плътност, която е пет пъти по-голяма от тази на настоящите литиеви батерии, Поради химическия си състав, рискът от експлозия е почти нулев и в случай на късо съединение само повредената част не работи.

Сред предимствата на графеновата батерия спрямо сегашните е по-големият й капацитет, по-ниското й тегло за същия обем и ненадминатата товароносимост (батерия от 100 kwh може да бъде заредена за по-малко от десет минути).

Сред неговите недостатъци можем да подчертаем, че те няма да достигнат до пазара в продължение на десет или петнадесет години и че единствената испанска компания, посветена на изследванията на графенови батерии, и която беше световна референция, напоследък е обвинена в измама и е разследвана от Националната комисия за пазара на ценни книжа.

Когато бях малък, те казаха, че през 2000 г. ще летят коли и няма да имат шофьор. Бих искал да се върна към тази статия през 2030 г. и да мога да анализирам какви са били настоящите прогнози. Разбира се, нещо ми подсказва, че развитието на батериите ще ни изненадва година след година.