ROZHOVOR: Rychlonabíjení bude likvidovat baterky elektromobilů, říkají profesoři z ČVUT (1.)

Martin Singr - 29 Únor 2012

Elektromobily se v posledních letech začínají dostávat do hledáčku firem i jednotlivců. Všeobecné nadšení mírně zchladila loňská aféra s hořícími bateriemi po crash testu Chevroletu Volt. Jaká je současnost a budoucnost elektromobility? To byla hlavní témata rozhovoru, ke kterému jsem se sešli s odborníky z Ústavu řídící techniky a telematiky na Praze, Zdeňkem Votrubou a Jindřichem Sadilem.Zdeněk Votruba a Jindřich Sadil

Zdeněk Votruba a Jindřich Sadil z ČVUT Praha, Fakulta dopravní
foto: Hybrid.cz

Jednou z nevýhod současných baterií je cena. Dá se dle vašeho názoru očekávat, že do 3 let spadne cena baterií na polovinu, jak např. loni řekl Leoš Kabát ze společnosti ?

Zdeněk Votruba (ZV): „Tak rychle to nejde. Nemůžeme dělat nic lepšího než extrapolace stávajících průběhů. Tam cena opravdu klesá, ale že by klesla za tři roky na polovinu, to se zatím v historii nepodařilo. Klesat bude, ale to by musela být revoluční změna a úplně nová technologie. A i v tom případě by se musely zaplatit vložené náklady. Ale z grafů vidíte, že cena trvale klesá. Původně to bylo asi za 10 let na polovinu, teď je to asi za pět nebo šest let.“

Co si myslíte o , kterou vyvíjí IBM a o tzv. 3D bateriích, které v Česku vyvíjí pan ?

ZV: „Lithium-vzduchové baterie nevyvíjí zdaleka jen IBM, i když IBM tomu dala dostatečnou publicitu a tvrdí, že jsou v tom dobří. A já jim to věřím, IBM je velmi solidní firma s velice pěknou historií co se týká nejen technologií, i když byly zatím zaměřeny hlavně na výpočetní techniku. Ale kromě nich na tom pracuje celá řada týmů na univerzitách a podobně. Potenciál té baterie je vysoký – více než dvojnásobná kapacita proti stávajícím. Ale že by to bylo technologicky dořešené a že by byly odstraněny problémy, to ještě ne.“

Jindřich Sadil (JS): „Já osobně hodnotím technologii až poté, co si jí odměřím, protože my tady máme testovací pracoviště pro měření akumulátorů včetně dlouhodobých testů životnosti. Lithium-vzduchový jsem tady ještě opravdu neměl.“ (smích)

ZV: „Ta úvaha, že by měly být daleko výkonnější je poměrně jednoduchá – téměř polovička hmotnosti systému tam není, místo toho je vzduch. Ale kdy a zda se to podaří dotáhnout k tomu, aby se aspoň trochu blížila teoretickým předpokladům, nedokážu odhadnout. Pracuje se na tom hodně, může se to stát, ale jsou jiné obory lidské činnosti, kde se pracuje hodně a výsledek se nedostaví.“

JS: „Princip vypadá podezřele (úsměv), ale neměřili jsme jí, tak nechceme odpovídat neseriózně.“

Jakým směrem by se mělo ubírat nabíjení elektromobilů? Jsou podle vás lepším řešení veřejné stanice nebo instalace speciálních zásuvek v domácnostech?

ZV: „Oboje je zapotřebí. Budete-li mít možnost, s chutí si to dobijete doma. Zejména přes noc a bude to pak sloužit jako zásobník. Pokud se zavede výhodné zpoplatnění, bude možné i něco dostat za dodávku do sítě. Ale to je otázka ekonomického modelu.“

JS: „Je nutné si uvědomit, že každým nabitím a vybitím baterie ztrácí určitou životnost. A abyste byl korektní, měl byste tuto ztrátu počítat v penězích a tato cena není úplně malá. Když jsem jí viděl poprvé, tak jsem byl šokován, byla obrovská. Výrobci elektromobilů udávají, že jezdíte za 50 haléřů na kilometr, ale to není pravda.“

ZV: „Baterie je obal pro energii a je to podobné jako lahve s propan-butanem. Zároveň bude ale nezbytné dobíjení cestou. Zejména do té doby, dokud budou mít akumulátory méně než 30 kWh.“

JS: „Já si myslím, že technologie baterií není tak zralá, aby umožňovala tento zásobník z hlediska ekonomiky domácností. Když povím hrubé číslo, tak za kWh, kterou si uložím a zase jí vydám z baterie, tak bych na amortizaci, bych měl počítat čtyři pět korun. A to jsme na ceně, za kterou si jí můžu koupit. Na síti to nemá význam, něco úplně jiného to je ale v autonomním provozu. Ale není to úplně nesmysl, už jsme na podobné úrovni cen a brzy se to třeba začne vyplácet.“

Byla již zmíněna kapacita, kterou snižuje nabíjení a vybíjení baterie. Jak výrazně klesá kapacita baterií v průběhu jejich využívání? Po kolika nabíjecích cyklech lze pozorovat snížení dojezdu?

JS: „V baterii se kapacita snižuje zcela kontinuálně po každém nabití – vybití. Po jednom cyklu klesne nepatrně, takže si toho uživatel těžko všimne. Hrubé číslo lze říct – třeba po tisíci plných vybití a nabití se dostanete kolem 80 – 85 % původní kapacity.

To je poměrně velká hodnota. Dá se tomu nějak předejít?

JS: „Dá se to zpomalit. Když budu mluvit o lithiových bateriích, určitě ji zpomalíte, když zpomalíte to vybíjení a nabíjení. Budete-li nabíjet a vybíjet proudem řekněme polovičním než je kapacita baterie, je to pro tu baterii šetrný způsob, který prodlouží životnost. Když ji šetřit nebudu a budu stoampérhodinovou baterii nabíjet třeba proudem 200 A, tak klesá výrazně rychleji. Rychlonabíjecí stanice mi proto přijdou jako nesmysl – baterie to dlouho nevydrží a kupovat si každý rok nové baterie za tuto cenu je nesmysl. Další způsob je volba hloubky vybíjení a intervalu napětí, ve kterém se budete pohybovat, jestli půjdete úplně do maxima a minima. Když se budete držet uprostřed hloubky, budete na tom líp. Záleží, jaké trasy jezdíte a jaký máte potřebný dojezd. Pokud budete využívat plný dojezd, nemůžete si vybírat. Pokud si vybírat můžete, můžete zvýšit životnost baterie. A další možnost je uživatelská – pokud mám elektromobil s dojezdem 100 km a stačí mi jezdit 50, nemusím baterii vyhodit poté, co bude na 80 %, ale můžu si jí nechat do 60 %, protože bude fungovat úplně stejně, akorát dojezd se časem snižuje.“

Každá baterie jednou doslouží. Je už vyřešena otázka ekologické likvidace baterií?

JS: „Stručná odpověď je, že zatím vyřešena není. Bohužel. Říká se, že zatím je jich moc málo, než aby to stálo za řešení.“

ZV: „Výrobce argumentuje tím, že tam žádné substance, které by vyloženě škodily životnímu prostředí, nejsou. Poctivá odpověď je, že podle našich znalostí to vyřešeno není. Čas na to řešení je pět let, to začnou odpadat ve velkém některé první baterie z ostrých provozů. U olověných a železoniklových baterií se to umí, u těchto zatím ne.“

JS: „Měď a hliník z toho dostanete, ale co s tím plastem?“

Závěrečná otázka bude hypotetická. Mohou podle vás elektromobily ve větším měřítku ohrozit stabilitu rozvodné sítě, nebo jí naopak stabilizují?

ZV: „Řekl bych, že doba, kdy by elektromobily osobní ohrozily stabilitu sítě, je hodně vzdálená. Ale pokud by se na elektřinu přešlo i u kamionů a trucků pro dálkovou dopravu, tam už bych to netvrdil. Abyste měl představu, v silniční dopravě je spotřeba benzínu a nafty v současné době pro osobní a nákladní dopravu ve střední Evropě v postatě stejná. I když osobních aut je více než stokrát více. Tady se věří, že přes osobní elektrická auta se síť stabilizuje, ale trucky nebudou čekat do večera na nabití, ty potřebují jet a tak nebezpečí rozhození sítě je. Zajímavé je i použití hybridní železnice. Na regionálních tratích to může být výhodné. U lokomotivy se zdá, že z kopce může rekuperovat, ale ona nemůže.“

měření baterií

JS: „Já bych trošku polemizoval. Dnešní lokomotiva může rekuperovat, energie se vrací do sítě a odebírají jí vozidla, která jsou napájené na stejném, dost velkém, úseku. A pokud se vozidlo nenašlo, tak to vede k nárůstu napětí v trakční síti a sama lokomotiva spálí energii v odpornících. Dále záleží, jestli jste na stejnosměrné nebo střídavé trakci, na střídavé trakci se nabízí možnost rekuperovat zpět do rozvodné sítě, ale z hlediska energetické bilance je to zanedbatelné, jsou to dvě až tři procenta, spíše je to zajímavé pro lokomotivy. Na stejnosměrné trakci to má vyšší význam, tam lze dosáhnout dvacet, pětadvacet procent úspor, ale nelze vracet energii do sítě.“

Během zítřka přineseme druhou část rozhovoru, která se zaměří na bezpečnost baterií a chytré sítě neboli smart grids.

Zpět na HybridPřidat komentář
Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Dobrý den,
rád bych věděl, jak se tedy rychlonabíjení (i jen občasné) projeví na dlouhodobém poklesu kapacity u Li-On akumulátorů elektromobilů (konkrétně ve srovnání s dobíjením při napětí
230 V a proudu 10 A).
A ještě k souvislosti vlivu toho, v jaké fázi vybití začnu nabíjet a v jaké fázi skončím nabíjení. Nerozumím přesně větě „Když se budete držet uprostřed hloubky, budete na tom líp.“ Je tedy lépe vybít až do konce nebo jen asi do poloviny ? Nebo nabít až do maxima nebo jen do poloviny ?
Dále: jak moc mohou zimní teploty kolem -20 °C poškodit akumulátory, pokud není auto garážováno ?

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Mna by zaujimalo ze preco zatial nedoslo vacsiemu rozsireniu LiFePo4 baterii? Pokial viem tak vo vacsine hybridnych/elektrickych automobilov sa pouzivaju Li-ion baterie. Podla toho co som cital tak LiFePo4 vydrzia omnoho viac nabijacich cyklov ako ostatne baterie na baze litia.

V současných elektromobilech a některých hybridech se používají články s NMC katodou, které mají lepší parametry než lifepo4. Kromě toho automobilky asi sází na větší jistotu, kterou jim dávají firmy jako LG, NEC, Panasonic apod. než nějaký "anonymní" číňan vyrábějící lifepo4. Přece jen, tohle jsou kontrakty na řádově deset a víc let.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Doporucujem redakcii ked chce poskytnut kvalitny clanok k li-ion bateriam aby oslovila prof. Vondrak-a alebo doc. Sedlarikovu pripadne doktorantov z FEKT VUT Brno.

Rychlonabijanie bez specifikacie nema ziadnu vypovednu hodnotu tj. vzdy musi nasledovat specifikacia dajme tomu 5C ktora je vztazna ku kapacite baterie v Ah. Dalej schopnost nabijanie vysokymi prudmi je dana koncepciou baterie a to zvlast materialom anody.

Nie je problem nabijat bez poskodenia baterie aj 50C ak mate zodpovedajucu anodu.

Dopovany kompozitny nano-kremik je schopny zvladnut aj 1000C bez problemov pricom drzi rekord v nabijani 10.500C!!!!

Souhlasím. V článku je několik dost zavádějících tvrzení a korunu tomu dal nadpis, což už je vyložený bulvár.

Nemluvě o tom, že pan Sadil je podepsaný i pod tímto: http://gwl-power.tumblr.com/post/17216754627/high-current-charging-and-discharging-report-for

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Nejsem pod tim rozhodne podepsany, faktem vsak je, ze namerene hodnoty jsou moje. Je zvlastni, ze panove od gwl-power bez svoleni publikovali nektere moje vysledky vytrzene z kontextu. Mohu tedy na pravou miru uvest, ze toto mereni probehlo pri hloubce vybijeni 10% a tech 13000 absolvovanych cyklu bylo take pouze pri 10% hloubce vybijeni.

Ano, já vím. Právě proto jsem to ostatně linkoval. Hodnoty hezké do reklamy, ale s praktickým použitím nemají nic společného. Lidi na tomhle fóru by zajímaly testy hlubokých cyklů, řekněme 70-80% DoD při vybíjení 1-2C a nabíjení do 0.5C.
Máte něco takového změřeno nebo to plánujete?

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Jindra - 10% to by zodpovedalo vyuzitie v mikrohybridoch kde sa kladie velky doraz rekuperacie deceleracie/brzdenia. Prave to je oblast kde klasicka li-ion s grafitovou anodou absolutne nevyhovuje.

Do doby kedy sa zacala pouzivat LTO anoda sa uspesne riesil vyvoj bipolarnej olovenej baterie pretoze ta ako jedina bola schopna nabijania cez 5C. Vyvoj sa z casti realizoval aj na Slovensku v SAV.

LTO tj. anodovy material otvara nove moznosti v bateriovych pakoch a to vytvorenie sekvencie medzi dvoma samostatnymi bateriami. Spickove prudove zatazenia z deceleracie/brzdenia predstavuju kratkodobu zataz takze nie je problem dimenzovat vykonovy batery pak prave na tento ucel.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Pěkný rozhovor - díky!

Pánů odborníků bych se ještě zeptal na 2 věci:

1) jestli ty lithiové baterie stárnou, i když se nepoužívají. Protože někomu může trvat řekněme 15 let než vyčerpá "cyklovou životnost" baterie auta. Pokud i pouze časem ztrácí baterie své vlastnosti (kapacitu) tak jak moc. Asi i okolní teplota bude hrát roli.

2) lithiové baterii tedy nevadí, že není nabitá úplně na max, spíše jí to prospívá? Což je zásadní rozdíl oproti olovu.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

ad 1) tvrdi se to o LiFePO, narozdil od Li-ion. Nemam to vsak potvrzeno merenim primo zamerenym na tento jev. Ale uz se nam stalo, ze kdyz byla v dlouhodobem kontinualnim mereni prestavka v radu dni/tydnu, clanek se jakoby trochu vzpamatoval (vykazoval po par cyklech stejnou nebo nepatrne vyssi kapacitu)
ad 2) prospiva ji to, ale nemuzete potom vyuzit plnou hloubku vybijeni.

Zaregistrujte se a pište komentáře pohodlněji!

Baterií je málo na to aby se řešila recyklace? Zajímavé. Tipnul bych si že v dnešní době je daleko větší počet Li-xx článků v noteboocích a mobilech než kolik se jich zatím instalovalo do elektromobilů. Takže "bateriového odpadu" je víc než dost, jen není konkrétně z elektromobilů.


Nabíječky elektromobilů CircontrolAutonabíjení.cz - vše pro Váš elektromobil