Kāpēc akumulatori elektromobiļos ir uzticamāki nekā citās ierīcēs?

Cilvēki labprāt lieto dažādas ierīces, bet izvirza tām noteiktas prasības – lai labi izskatās, lai ir ērtas un lai ir arī uzticamas. Elektrisko ierīču kalpošanas laiku parasti nosaka akumulatora mūžs. Tomēr, ja runājam par elektroauto, tie šajā ziņā ir apsteiguši lielāko daļu elektroierīču – tas ir saistīts ne tikai ar progresīvām tehnoloģijām, bet arī ar atšķirīgu lietošanas veidu.

Akumulatori, ko mūsdienās izmanto gan elektromobiļos, gan sadzīves tehnikā, gan dažādās viedierīcēs, patiesībā ir ļoti līdzīgi. Ārēji var atšķirties izmēri un pašas šūnas forma, taču vairumā gadījumu to elektroķīmiskā sastāva pamatā ir litija joni. Daži ražotāji akumulatorus izgatavo no cilindriskas formas litija jonu elementiem, bet citi – no taisnstūrveidīgiem. Arī sadzīves tehnikā tiek uzstādīti dažādu ģeometrisku formu elementi, taču konstrukcija vienmēr ir ļoti līdzīga.

Bažas par elektromobiļu akumulatoru izturību radās jau tad, kad tirgū parādījās pirmie Nissan Leaf. Šīs bažas bija saprotamas, jo akumulatora izmaksas tajā laikā bija aptuveni 49% mašīnas vērtības. Principā problēma tāda pati kā ar viedtālruni, tikai krietni dārgāka. Tomēr laika gaitā parādījās divas ļoti labas ziņas. Pirmkārt, pilnveidojoties tehnoloģijām, akumulatora naudiskais īpatsvars auto cenā samazinājās un šobrīd veido aptuveni 32% mašīnas vērtības.

Otrkārt, prognozes, ka pēc pieciem gadiem nekas cits neatliks kā vien nodot elektroauto pārstrādei, izrādījās aplamas. Lai arī akumulatora ietilpība lietošanas laikā pakāpeniski samazinās, kritums reti pārsniedz 2% gadā. Pievēršot nedaudz lielāku uzmanību apkopei, var sasniegt ārkārtīgi labus rezultātus. Pat debijas BMW i3 elektroauto akumulatora ietilpība dažos gadījumos saruka ne vairāk kā par 4%. Praksē pierādīts, ka vajag tikai izvairīties no izlādes līdz nullei un uzlādes līdz 100 procentiem.

Palielinoties uzlādes ātrumam, ražotājiem arī vairs nav jāpalielina akumulatoru kapacitāte. Piemēram, jaunajā Citroën ë-C4 uzstādīto 50 kWh akumulatoru no 10 līdz 80 procentiem iespējams uzlādēt mazāk nekā pusstundā. Ar šādu enerģijas daudzumu pietiek vismaz 250 kilometriem. Tādā veidā autoražotāji, kuri izmantoja mazākus akumulatorus, ne tikai izvairījās no mašīnu cenas celšanas, bet arī stabilizēja šim transportlīdzekļu tipam raksturīgo masas pieaugumu, kas ietekmē auto vadāmību, bremzēšanas inerci un enerģijas patēriņu. Tā Peugeot e-2008 ar 50 kWh akumulatoru sver 1623 kg, bet Volkswagen ID.4 ar 82 kWh akumulatoru – 2068 kilogramus.

Ir vērts papētīt arī tendences zinātnē. Saskaņā ar RTU Elektrotehnikas un vides inženierzinātņu fakultātes dekāna profesora Dr. sc. ing. Oskara Krieva teikto jaunie strāvojumi vieš lielas cerības. Paredzams, ka tuvākajā nākotnē tiks ieviestas inovācijas, kas darīs akumulatorus vēl ietilpīgākus un ilgmūžīgākus.

Lielie auto koncerni no dīzeļdzinēju izstrādes ir pārorientējušies uz elektroauto jomu, un tai tiks veltīti milzīgi resursi. Būs daudz pētījumu, kuros tiks investēti lieli līdzekļi, un būs arī jauni risinājumi.

RTU Elektrotehnikas un vides inženierzinātņu fakultātes dekāna profesors Dr. sc. ing. Oskars Krievs

Ar pareizu apkopi ilgmūžība garantēta

Akumulatori elektromobiļos nolietojas lēnāk nekā lielākajā daļā viedierīču un sadzīves tehnikas. To galvenokārt nosaka atšķirīgais lietošanas veids, jo sadzīves tehnika un mobilie tālruņi bieži tiek uz ilgu laiku atstāti, pievienoti elektrotīklam. Piemēram, tālruņi tiek lādēti visu nakti vai pat ilgāk. Viens no galvenajiem litija jonu akumulatoru jaudas samazināšanās iemesliem ir tieši ilgstoša uzlāde līdz 100 procentiem. Protams, ierīces nav ieteicams turēt arī pilnībā izlādējušās. Ideālā gadījumā šūnu lādiņam vajadzētu būt 60 procentiem.

Piemēram, mobilo tālruņu akumulatori parasti tiek relatīvi stipri slogoti attiecībā pret to energoietilpību. Šo ierīču akumulatori bieži tiek strauji iztērēti un arī bieži tiek pilnībā uzlādēti, kas samazina to kalpošanas laiku.

RTU Elektrotehnikas un vides inženierzinātņu fakultātes dekāna profesors Dr. sc. ing. Oskars Krievs

Runājot par elektroauto, viss atkarīgs no lietošanas stila, jo akumulatoram ir kaitīgi, ja to bieži tur pilnībā uzlādētu vai izbrauc pilnīgi tukšu.

Tāpat, jo biežāk izmanto lēno uzlādi, jo garāks būs akumulatora kalpošanas laiks. Tātad viss atkarīgs no lietošanas paradumiem. Pagaidām grūti spriest, cik tūkstošus kilometru ar to varētu nobraukt, bet ražotāji nereti akumulatorus uzstāda ar rezervi. Respektīvi – akumulatorā atrodas rezerves šūnas, kas pieslēdzas, ja kādas no esošajām šūnām sākušas nolietoties.

RTU Elektrotehnikas un vides inženierzinātņu fakultātes dekāna profesors Dr. sc. ing. Oskars Krievs

Temperatūras regulēšanai – ļoti liela nozīme

Ražotāji novērojuši, ka elektroauto īpašnieki bieži uztur akumulatorus uzlādētus no 40 līdz 80%, kas pagarina to darbības laiku pat vairākkārtīgi. Turklāt par visu nav atbildīgi tikai lietotāji. Uzlabotās vadības sistēmas uzrauga uzlādes strāvu un spriegumu, temperatūru un citus parametrus.

Pateicoties pareizai darbībai un tehnoloģijām, ražotāji ir pārsnieguši ne tikai daudzu lietotāju, bet arī paši savas cerības. Šo uzņēmumu inženieri, nosakot maksimālo akumulatoru uzlādes un izlādes ciklu skaitu, prognozē to uzlādei no 0 līdz 100 procentiem, taču reālajos ekspluatācijas apstākļos rezervju uzturēšana robežās no 40 līdz 80 procentiem ļauj ievērojami pagarināt akumulatoru mūžu.

Arī iRobot Roomba putekļsūcēji un Stihl iMOW automātiskie zāles pļāvēji ir aprīkoti ar kvalitatīviem akumulatoriem, taču elektromobiļu industrija izceļas ar modernākiem risinājumiem. Pat augstākās klases sadzīves tehnikā ir grūti atrast aktīvās akumulatoru dzesēšanas un apkures sistēmas, bet elektromobiļos tās ir kļuvušas obligātas.

Mazāka sniedzamība aukstajā sezonā joprojām ir viens no retajiem elektroauto trūkumiem, taču tas daļēji tiek novērsts, uzstādot siltumsūkņus. Tos tagad izmanto arvien vairāk ražotāju, tāpēc jaunās paaudzes elektromobiļos, piemēram, Tesla Model Y, Hyundai Ioniq 5 un Citroën ë-C4, zemas temperatūras negatīvā ietekme būs manāma mazāk.

Garantija garāka nekā jebkad agrāk

Par to, ka ražotāji jau ir apguvuši elektrisko piedziņu un spēj piedāvāt uzticamus produktus, liecina uzņēmumu uzticēšanās šai tehnoloģijai. Lielākā daļu zīmolu neatkarīgi no segmenta elektroauto akumulatoriem dod 8 gadu jeb 160 tūkstošu kilometru garantiju. Ražotāji sola, ka akumulators šajā laika posmā saglabās vismaz 70 procentus sākotnējās ietilpības.

Tas attiecas gan uz jaudīgo sporta Porsche Taycan, gan ietilpīgo vieglo kravas auto Citroën ë-Jumpy. Mercedes-Benz EQS ir noteikta pat 10 gadu jeb 250 000 kilometru garantija. Salīdzinājumam: iekšdedzes mašīnu galvenajām sastāvdaļām, tostarp dzinējam un transmisijai, parasti tiek dota garantija no trīs līdz pieciem gadiem, kas ir ierobežota līdz 120 000 kilometru nobraukumam.

Bet daudz riskantāks pirkums šobrīd būtu Apple MacBook portatīvais dators, kura ražotājs apņemas bez maksas nomainīt akumulatoru tikai pirmajā gadā. ASV kompānija apgalvo, ka datora akumulators saglabās 80 procentus jaudas pēc 1000 uzlādes reizēm.

Vērtējot tikai akumulatorus, kā arī neņemot vērā citu mezglu nodilumu un darbinot elektroauto labvēlīgos apstākļos, visnotaļ pamatoti var teikt, ka 300 000 km nobraukums šāda veida auto nav nekas nereāls.