Обманутые ожидания

Станции быстрой зарядки могут сокращать срок службы аккумуляторов. Учёные Калифорнийского университета в Риверсайде провели лабораторные опыты с цилиндрическими ионолитиевыми элементами Panasonic NCR 18650B (одними из лучших в своём классе) и обнаружили, что после сорока циклов зарядки с использованием алгоритмов, реализованных в коммерческих станциях быстрой зарядки, аккумуляторы потеряли 40% исходной ёмкости.

Когда ёмкость аккумулятора снижается на 20%, он считается уже непригодным для применения в электромобиле. В лабораторных экспериментах двадцатипроцентный порог был пройден через 25 циклов - а это уж слишком мало.

Почему это важно? Например, если владелец электромобиля Tesla Model S, способного проехать на полностью заряженном аккумуляторе 400 км, будет пользоваться только станциями быстрой зарядки, аккумуляторы выдержат всего 10 000 км, после чего потребуют замены. Получается, что нетерпеливым автовладельцам, не желающим по нескольку часов ожидать окончания зарядки в щадящем режиме, придётся платить за своё нетерпение. Время - деньги?

Своя методика лучше

Стоит отметить, что в Риверсайде учёные проводили тестирование для того, чтобы показать преимущества собственного адаптивного метода быстрой зарядки, который учитывает внутреннее сопротивление электрохимического элемента. После экспериментов они подали заявку на патент. Но и патентуемый метод не даёт кардинального решения проблемы: 20-процентное снижение ёмкости было зафиксировано после 36 циклов.

«Промышленные станции быстрой зарядки плохо влияют на срок службы ионолитиевых аккумуляторов из-за увеличения их внутреннего сопротивления, что приводит к нагреву, - рассказывает учёный Таннер Зерин. - Мы рекомендуем избегать использования этих станций. Уже через 60 циклов у некоторых аккумуляторов температура во время зарядки поднялась до 60 °C, треснули корпуса, электролит потёк, что чревато возгораниями и взрывами». Между тем в Tesla Model S может быть установлено до 7104 цилиндрических ионолитиевых элементов, а в Tesla Model 3 - до 4416.

Конечно, в лабораторных экспериментах нельзя точно воспроизвести условия реального электромобиля, в котором предусмотрены электронные схемы для предотвращения перегрева элементов и имеются теплоотводы для их охлаждения. Кроме того, аккумуляторы во время езды подвергаются вибрации и ударам, а график их электрической нагрузки весьма далёк от лабораторного. Кстати, элемент Panasonic NCR 18650B не приспособлен для зарядки большим током и вообще скоро устареет. Так что риверсайдский эксперимент не совсем корректен. Но это не значит, что он бесполезен. Потому что проблема отмечена верно.

Эффективная ёмкость

В рекламном деле принято приукрашивать достоинства изделия и умалчивать о его недостатках. Поэтому в каталогах и рекламных проспектах на электромобили такие характеристики, как срок службы аккумуляторов, найти сложно. Но даже из общих соображений понятно, что такое конкурентное преимущество, как малое время зарядки аккумулятора, не уживается с продолжительным сроком его службы.

Похожую ситуацию мы видим, заглядывая в справочник по транзисторам. Если, скажем, для полевого транзистора указаны напряжение 100 В и ток 5 А, это не значит, что он выдержит мощность 100 В x 5 А = 500 ВА. На практике нужно смотреть на графики и отдельный параметр, называемый мощностью рассеяния. Такой же подход можно применить и к характеристикам электромобилей.

Скажем, у новенького электромобиля ёмкость аккумулятора была равна 64 кВт·ч, а через пять лет интенсивной эксплуатации она составит 46 кВт·ч. Тогда эффективное значение ёмкости будет равно 55 кВт·ч. Именно на это число по идее должен ориентироваться покупатель, который, приобретая авто, намерен каждодневно пользоваться им пять лет. Однако в документации нет графиков, позволяющих оценить будущее снижение ёмкости.

На практике конечно же картина получается гораздо сложнее, поскольку существуют сезонные факторы. Читаем рассказ владельца подержанного электромобиля Nissan Leaf: «Наступили тёплые солнечные деньки! Электромобиль стал вести себя лучше! Пробег увеличился, причём не только оттого, что обогреватель работает меньше. Батарея стала активнее откликаться на рекуперацию, подольше стала заряжаться, а значит, её "вместительность" увеличилась».

Приходите к нам чаще

Руководитель компании Tesla Motors Илон Маск устроил ценовую войну на рынке электромобилей и быстрыми темпами строит гигафабрики по производству аккумуляторов к ним. На что же он рассчитывает? Видимо, на бизнес-модель «станки и лезвия», хорошо освоенную фирмой Procter & Gamble - владельцем торговой марки Gillette. Если люди пристрастятся к автотехнике Tesla, они будут регулярно покупать для неё новые аккумуляторные блоки.

Любопытно, что автопроизводители не гарантируют сохранения ёмкости батарей. Например, у компании Mitsubishi для модели i-MiEV в качестве опции предусмотрена восьмилетняя гарантия на основную тяговую ионолитиевую батарею. Однако эта опция покрывает лишь случаи поломки аккумуляторов из-за неправильной сборки или дефектных материалов.

Кто поспел, тот и съел

Если же сравнивать электромобили с бензиновыми или дизельными авто, то надо бы учесть многочисленные налоги и акцизы на нефтепродукты, которые в нашей стране образуют свыше 60% от розничной стоимости горючего. Пока электромобилей на дорогах немного, энергия на передвижение достаётся их владельцам почти бесплатно. Когда же государственный бюджет начнёт терять деньги из-за снижения доли традиционных авто, смею вас заверить, правительство найдёт способ компенсировать выпадающие доходы.

С этой точки зрения чем раньше вы купите электромобиль, тем лучше: сможете несколько лет пользоваться почти даровой электротягой. Тем более что владельцам экологичных автомашин зачастую предоставляются различные привилегии, такие как бесплатные стоянки и возможность проезда по полосам, выделенным для городского транспорта.