Jak długo wytrzymują baterie w samochodach elektrycznych?

Źródło: Porsche 

W porównaniu z samochodami spalinowymi, samochody elektryczne mają mniej ruchomych części, a hamowanie regeneracyjne oznacza rzadszą wymianę klocków i tarcz hamulcowych, a wymagania serwisowe są znacznie mniejsze. Dodając możliwość taniego ładowania w czasie niskiego zapotrzebowania, wybór zakupu lub leasingu samochodu elektrycznego nie dotyczy tylko obniżenia emisji spalin, ale również oszczędzania pieniędzy na paliwie. Jednak samochody elektryczne zazwyczaj kosztują znacznie więcej przy zakupie. 

To, co sprawia, że samochody elektryczne są droższe niż te z silnikami spalinowymi, to głównie koszt produkcji dużych baterii litowo-jonowych. Mamy nadzieję, że poprawy w produkcji spowodują obniżenie kosztu na kWh, aby elektryczne pojazdy (EV) i te z silnikami spalinowymi były mniej więcej w tej samej cenie. Ale nawet gdyby ceny były zbliżone, niektórzy zastanawiają się, czy potencjalny koszt wymiany baterii w EV nie byłby zbyt wysoki w przyszłości. 

Źródło: THE MANUFACTURER 

Dzięki temu, że coraz więcej osób przesiada się na samochody elektryczne, możemy teraz lepiej oszacować, jak długo bateria w typowym „elektryku” może wytrzymać. Dodatkowo, producenci od dawna inwestują w badania i rozwój, aby zapewnić, że nowoczesne akumulatory są w stanie pokonywać długie trasy. 

Jak działa akumulator litowo-jonowy? 

Większość elektrycznych samochodów używa akumulatorów  litowo-jonowych. Choć wiele słyszymy o nowych prototypach baterii, infrastruktura do masowej produkcji akumulatorów litowo-jonowych już istnieje lub jest w trakcie budowy. 

Akumulatory  litowo-jonowe mają następujące zalety: 

- są one pojemniejsze od tradycyjnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych stosowanych w samochodach spalinowych oraz od akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych znajdujących się w niektórych hybrydach, np. w nowych modelach Toyoty, takich jak Land Cruiser czy 4Runner, 

- tracą energię wolniej niż inne akumulatory, 

- zachowują stosunkowo stałe napięcie nawet w miarę pogarszania się stanu naładowania. 

Jednak akumulatory litowo-jonowe posiadają pewne wady: 

- ich produkcja jest kosztowna, a wydobycie potrzebnego kobaltu i niklu budzi obawy zarówno pod względem środowiskowym, jak i humanitarnym, 

- istnieje ryzyko przegrzania się, co może prowadzić do pożaru, 

- ekstremalne temperatury mogą wpływać na procesy ładowania i rozładowywania baterii. 

Aby poradzić sobie z większością tych wad, producenci samochodów opracowali oprogramowanie do konserwacji baterii, które obejmuje zarówno chłodzenie, jak i ogrzewanie, aby poprawić wydajność w różnych warunkach, od norweskiej zimy po fale upałów w Teksasie. 

Żywotność baterii w samochodach elektrycznych 

Najprostszym sposobem oceny przewidywanej trwałości baterii jest sprawdzenie, co deklarują producenci. Obecnie wszyscy producenci samochodów elektrycznych oferują co najmniej ośmioletnią gwarancję na baterie, także Tesla zależnie od zasięgu i typu pojazdu, gwarancję na przebieg od 100 000 do 150 000 mil. Ta gwarancja dotyczy nie tylko całkowitej awarii pakietu baterii, ale także degradacji. W miarę starzenia się, cykl po cyklu ładowania, pakiet litowo-jonowy traci ułamek swojej całkowitej pojemności. W drobnym druku Tesli jest napisane, że ich pojazdy muszą zachować co najmniej 70% swojej pojemności w okresie gwarancji. Jeśli spadną poniżej tego progu, zostaną one wymienione bezpłatnie. 

To wydaje się być pewne. Badanie przeprowadzone przez właścicieli Tesli w Holandii, korzystające z danych z całego świata, pokazało, że właściciele Modelu S doświadczali średniego spadku wydajności o około 5 procent po przejechaniu 50 000 mil. Krzywa spadku wydajności również zaczynała się wypłaszczać, co wskazywało na utratę około 10 procent pojemności lub mniej po przejechaniu 150 000 lub nawet 200 000 mil. Na naszym Modelu 3, który używaliśmy w długoterminowym teście, bateria zdegradowała się mniej więcej o 6 procent w pierwszych 20 000 milach, ale potem utrzymywała się na tym poziomie aż do końca naszego testu, który wynosił 40 000 mil. 

Hyundai i Kia oferują podobną gwarancję na baterię dla swoich elektrycznych samochodów - 10 lat lub 100 000 mil. Gwarancja także obejmuje ochronę przed degradacją, jeśli pojemność spadnie o więcej niż 30 procent w czasie gwarancji. Departament Energii Stanów Zjednoczonych przewiduje, że baterie używane w dzisiejszych samochodach elektrycznych powinny wytrzymać dłużej niż gwarancja, około 12 do 15 lat w umiarkowanych warunkach klimatycznych. Jeśli używasz samochodu w bardziej ekstremalnych warunkach, licz na żywotność od ośmiu do dwunastu lat. Średni wiek wszystkich samochodów osobowych w Stanach Zjednoczonych w 2023 roku wynosi obecnie 12 i pół roku. Stan baterii Twojego elektrycznego auta może nigdy nie być problemem. 

Bezpieczeństwo i konserwacja Twojego samochodu elektrycznego (EV) 

Samochody elektryczne sprzedawane w Stanach Zjednoczonych są poddawane tym samym normom bezpieczeństwa co wszystkie inne samochody osobowe. Ponadto, baterie w samochodach elektrycznych muszą być umieszczone w szczelnej obudowie oraz wytrzymać testy związane z przegrzewaniem, ekstremalnymi temperaturami, pożarami, wypadkami, zanurzeniem w wodzie, wibracjami oraz zwarciem - tak stwierdza Departament Energii. Samochody elektryczne muszą również korzystać z „izolowanych linii wysokiego napięcia” oraz być w stanie wyłączyć swoje systemy elektryczne w przypadku wypadku lub zwarcia. 

Pożary samochodów elektrycznych spowodowane nagłym wzrostem temperatury często trafiają na czołówki gazet, ponieważ są trudne do ugaszenia. Mamy ponad 100 lat doświadczenia w zarządzaniu łatwopalnym benzyną, ale mniej czasu na radzenie sobie z pojazdami o wysokim napięciu i energii. Ogólnie jednak samochody elektryczne są statystycznie znacznie mniej podatne na pożary niż samochody z silnikiem spalinowym. Ostatnie badanie przeprowadzone w Szwecji, które obejmowało dane ubezpieczycieli z USA, wykazało, że na 100 000 sprzedanych pojazdów, odnotowano 1530 zgłoszonych pożarów w przypadku pojazdów napędzanych wyłącznie silnikiem spalinowym oraz 3475 pożarów w przypadku hybryd. A co z samochodami elektrycznymi? Tylko 25. Konserwacja samochodu elektrycznego jest stosunkowo prostą sprawą. Właściciele muszą dbać o opony oraz klocki hamulcowe i tarcze, chociaż te ostatnie powinny wytrzymać dłużej niż w samochodach z silnikami spalinowymi, ponieważ funkcja hamowania odzyskującego energię w EV-ach powoduje mniejsze zużycie mechanicznych elementów hamulcowych. 

Jednym obszarem, w którym samochody elektryczne mogą kosztować więcej niż pojazdy z silnikami spalinowymi, jeśli chodzi o konserwację, są opony. Silniki elektryczne o dużej mocy mogą z łatwością poradzić sobie z wagą samochodu elektrycznego, ale fizyka nie uległa zmianie. Samochody elektryczne są zazwyczaj cięższe od samochodów z silnikami spalinowymi i zazwyczaj szybciej zużywają opony. Ponadto, opony EV-ów często mają mniejszą głębokość bieżnika, co zapewne jest decyzją producentów mającą poprawić zasięg pojazdu. 

Konserwacja baterii 

Oprogramowanie potrafi w miarę dobrze dbać o kondycję baterii, ale zdarzają się wypadki. Większość elektrycznych samochodów ma baterie umieszczone pod podłogą, więc wypadek w nieważne w jakim miejscu - może je uszkodzić. W razie kolizji mamy nadzieję, że ubezpieczenie pokryje szkody. Ale można też sporo narobić drogocennych szkód, gdy przejedzie się przez coś ostrego na drodze. Kamień, który uszkodziłby spód samochodu z silnikiem spalinowym, może też przebić baterię, a jej wymiana kosztuje więcej niż wymiana silnika. 

Przykładem, jak producenci poważnie traktują ochronę baterii, jest niedawno wprowadzony na rynek model Mercedes-Benz G580. Ma on swoją dużą baterię umieszczoną między ramami, a specjalna płytka ochronna, wzmocniona węglem, chroni ją przed uszkodzeniem od dołu podczas jazdy w terenie. Ta płyta jest nawet mocniejsza od stali, ale dużo lżejsza. 

Cykle ładowania baterii 

Niewielu właścicieli ryzykuje jazdę na „pusto” i całkowite wyczerpanie paliwa w swoich samochodach z silnikiem spalinowym. W rzeczywistości wiele firm motoryzacyjnych zapewnia pewną rezerwę, gdy wskaźnik paliwa wskazuje pusty bak, dzięki czemu można spokojnie dotrzeć do stacji benzynowej. Podobnie jest w przypadku samochodów elektrycznych. Większość kierowców nie rozładowuje całkowicie baterii w swoich samochodach elektrycznych. Dla osób korzystających z szybkich stacji ładowania i parkujących na ulicy lub w podziemnych parkingach przy budynkach mieszkalnych, sposób korzystania z samochodu wciąż nie różni się znacząco od tego w przypadku samochodu z silnikiem spalinowym. 

Audi Q6 e-tron może naładować się od 10 do 80 procent w zaledwie 21 minut na 800-woltowej ładowarce. To trochę dłużej niż tankowanie baku benzynowego na standardowej stacji, ale wystarczy wziąć kawę i sprawdzić kilka maili. Wiadomo, że szybkie ładowanie może przyspieszać degradację baterii litowo-jonowych w porównaniu z wolniejszymi metodami, takimi jak ładowanie domowe poziomu 2, ale efekt ten wydaje się być bardzo mały dzięki nowoczesnemu oprogramowaniu zarządzania. Różnica to zaledwie kilka procent w ciągu dziesiątek tysięcy przejechanych mil. 

Systemy zarządzania temperaturą baterii 

Aktywny system zarządzania temperaturą jest kluczowy dla utrzymania baterii litowo-jonowej w samochodzie elektrycznym w pełnej wydajności. Baterie litowo-jonowe mają optymalny zakres pracy między 50 a 86 stopniami Fahrenheita, zakres temperatur, w którym większość nowoczesnych EV próbuje utrzymać swoje pakiety baterii za pomocą obiegu chłodzenia/grzania. Podobnie jak ogrzewanie i chłodzenie wnętrza samochodu, ogrzewanie i chłodzenie pakietu baterii EV zużywa energię. Dlatego oczekuj nieznacznego spadku całkowitego zasięgu jazdy podczas jazdy w ekstremalnych temperaturach.  

Źródło: SHAUNL/GETTY IMAGES 

Faktem jest to, że baterie EV sprzedawane dzisiaj będą kiedyś wymagać wymiany. Na szczęście nowoczesne pakiety baterii EV powinny być bezproblemowe przez większość pierwszej dekady użytkowania - być może nawet dłużej. Kiedy nadejdzie czas na wymianę baterii w dzisiejszych EV, koszty produkcji i materiałów prawdopodobnie będą znacznie niższe niż obecnie. Nie mówimy, że wymiana pakietu baterii litowo-jonowej Twojego EV-a za 10 lat będzie tania, ale zakładamy, że będzie to znacznie bardziej opłacalne niż obecnie.