Srdcem elektromobilu je baterie. Dnes výhradně lithiová a desítky let trvalo, než jsme se k nim dopracovali. Skladujeme v nich energii potřebnou k pohonu auta, a pokud je v 1 kg benzinu skryta energie 12 000 Wh, pak v baterii jen 170 Wh. Baterie jsou tedy těžké a elektromobily také.
Největší baterie mají Tesly, 100 kWh, což v praxi odpovídá 10 l nafry. Nic moc! Tesla s tím ovšem ujede 500 km, nafťák by potřeboval 25 l paliva. Proč baterie lithiové? Li má nejvyšší negativní potenciál, v kombinaci s uhlíkem 3,5 V. Baterie může mít méně článků a má í menší rozměry. Má energetickou hustotu 170 Wh/kg s nadějí na 200 Wh/kg o pár let později. Baterie budou lehčí, s rychlejším nabíjením, s vyšší energetickou hustotou, různým tvarováním, komponenty (anoda, katoda, separátor) budou ve formě ultratenkých vrstev, elektrolyt bude nejspíš pevný a nehořlavý. Větší kapacita povede k dojezdům až 1 000 km. Vše, samozřejmě s náročným vývojem a investicemi.
Energetická účinnost Li baterií je 80-90%. Kapacita se udává v kWh a je to údaj o tom, kolik baterie pojme elektřiny. Malé Hondě E stačí baterii s kapacitou 35 kWh na ujetí 200 km, velký Jaguár E má baterii 85 kWh a dojezd 450 km. Obrovitý GMC Hummer má rekordní baterii 212,7 kWh. Záruka se vztahuje na snížení kapacity s limitem 70%, což většinou znamená 8 let a 160 000 km (BMWi3, Hyundai Kona, Nissan Leaf).
Cena baterií sice klesá, ale pořád mají lví podíl na celkové ceně elektroaut. V bateriích je lithium a kobalt, oba kovy jsou drahé a cena roste s poptávkou. Trh baterií je veliký a roste. Pro rok 2025 se předpokládá 100 mld. USD. Máme-li zastavit oteplování Země, muselo by jezdit na 100 milionů elektrovozidel. Skeptici ale tvrdí, že při výrobě autobaterií vzniká dvojnásobek skleníkových plynů proti autu klasickému. Platí, že provoz je jen tak zelený, jak zelené jsou zdroje elektřiny použité k nabíjení.
Vrtá nám v hlavě, komu že se vlastně elektromobil vyplatí? Odpověď zní: tomu, kdo najezdí hodně kilometrů. A to jsou podniky a také prádelny. Baterie nejsou stejné a liší se podle výrobců ve tvaru, velikosti, rozměrech, materiálech. Skládají se z článků, hodně podobných těm, které kupujete do domácích elektrospotřebičů. V baterii je jich mnoho, tisíce. Články jsou seskupeny do modulů a z nich sestavena baterie. Články jsou většinou válcovitého tvaru se separátorem oddělujícím anodu a katodu. Jsou neprodyšně uzavřeny s tekutým elektrolytem uvnitř. Velmi hořlavým! Obsahuje organické soli lithia, nejčastěji lithiumhexafluorfosfát v organickém rozpouštědle. Zahoření baterií hrozí při krátkém spojení. Nebezpečím je i vysoké koncové napětí, v Tesle 400 V. Baterie jsou násobně jištěny, opatřeny řadou senzorů, kontrolními body, pojistkami. Snímané hodnoty se přenáší do řídící jednotky.
Délka nabíjené je dána typem nabíječky. Profi nabíječky s velkými proudy dávají 7-14 kW, malé domácí kolem 1,5 kW. Nabíjecích stanic ve světě je nyní asi 200 000, mají-li se naplnit záměry EU v elektrifikaci dopravy, musí jich být miliony. Obrovským problémem je, že v nabíjecích zásuvkách není žádná shoda a normalizace a třeba v USA jsou úplně jiné než v Evropě. Zatím v úvahách je místo nabíjení výměna baterie, vybitá za nabitou. Místo dlouhého nabíjení by to trvalo jen pár minut.
Neexistuje ovšem standardizace baterií. Aktuální problém je požární bezpečnost baterií. V těch současných je hořlavý organický elektrolyt a baterie hoří děsivě. Řešením je baterie s pevným elektrolytem. Existuje v prototypech a zatím je nadmíru drahá. Bude mít větší energetickou hustotu, rychlejší nabíjení a delší životnost. Umožní delší dojezd aut. Perspektivní je za pár let. Současný dojezd není žádná sláva a vyslechl jsem si kolegu, který služebně pojíždí po celé republice a jeho stesky na zdržování nabíjením. Dojezd elektrovozů je od 4,0 km/kWh až po 8,0 km/kWh. To prakticky znamená 250 km až 500 km. Kapacita baterií je různá podle velikosti automobilu. Vysokou kapacitu mají Tesly, až 100 kWh. To je dost na pokrytí spotřeby rodinného domu až na 14 dní. Spotřeba elektrovozů je 15-25 kWh/100 km a rychle roste s rychlostí a v zimním počasí může narůst až na 30 kWh/100 km.
Díváme-li se hodně dopředu, pak baterií budoucnosti může být grafémový superkapacitor. S vysokou kapacitou náboje a rychlým nabíjením, zatím ale velmi drahý. Grafém je supertenká forma uhlíku strukturou podobná grafitu se zvláštními vlastnostmi. Na výšku má jen 1 atom a strukturu ve formě pravidelného šestiúhelníka. Je výtečným vodičem proudu a má obrovskou pevnost. Vhodný pro výrobu elektronických součástek a superbaterií. Zatím je ale spíše doma v laboratořích než na trhu. S astronomickou cenou.
Opakovaně se bavíme o lithiových bateriích. Mají historii starou necelých 50 let, když první byla představena v roce 1979 a první elektromobil moderní konstrukce Mitshubishi i-MiEV v roce 2009. Docela úspěšným, prodalo se ho 10 000 kusů. Jen o rok později, v roce 2010 se na trhu zjevil Nissan Leaf, dnes už ve 2. generaci. Rodinný vůz s reálným dojezdem 270 km (v zimě ovšem jen 150-200 km), motorem 150 ks a 40 kW baterií. Jen pro zajímavost, ta stojí 570 000 Kč.
V elektřině si můžete koupit i superauto s výkony blížícími se autům závodním. Tesla S v nejvýkonnější verzi zrychlí z 0 na 100 za 2,4 sek (!) s blízkým výhledem, že to bude pod 2 sekundy. Má totiž obrovský točivý moment od nulových otáček a výkon přes 1 000 ks. Jezdí se už také formulové závody elektrických monopostů, jako Formule E. Výkony závodních vozů F-E příliš nezaostávají za vozy formule F-1, když mají velký hendikep v hmotnosti baterie a tedy i celého vozu.
-izk-