У автомобілях з тепловим двигуном технологічне значення походить від руки гвинта і паливний бак буває саме таким, баком. Однак у автомобілях з електродвигуном трапляється навпаки; як архітектура, так і робота електродвигуна дуже проста, і найбільша технічна складність припадає на акумулятор.

електромобіля

При комерціалізації Fiat Seicento Elettra Його продавали як екологічну установку, здатну досягти максимальної швидкості 100 кілометрів на годину. Був один автономність складала приблизно сто кілометрів, а заряд акумулятора займав близько восьми годин. До речі, через розмір акумулятора цей комунальний автомобіль мав лише два сидіння, і через ціну його комерційна дифузія не мала великого успіху.

Якщо ми повернемося до сьогодення, поточним концептуальним автомобілем, подібним до цього Fiat, може бути Електричний привід Smart Fortwo. Цей невеликий комунальний автомобіль має автономність, яка в реальному використанні більш-менш схожа на малу італійську, і період його зарядки також більш-менш схожий, але будьте обережні, лише якщо ми підключимо його до штекера основної мережі будинок. Технічні досягнення акумулятора дозволили бренду Daimler group запропонувати можливість встановлення спеціальних зарядних пристроїв (WallBox), здатних заряджати вісімдесят відсотків батареї трохи більше сорока п’яти хвилин.

Основне поняття акумулятора

Акумулятор просто накопичує електроенергію, яка потім буде споживатися електродвигуном. Його призначення подібне до призначення паливного бака, але його архітектура та експлуатація не можуть бути більш складними.

Не бажаючи заглиблюватися у визначення та/або хімічні процеси, робота акумулятора базується на виробництво електронів в результаті контрольованих хімічних реакцій. Уявляю, що багато з вас все ще пам’ятатимуть періодичну систему, кількість електронів в останньому шарі та стабільність хімічних сполук, що утворюються після реакції. Ну, у випадку з акумулятором, хімічна реакція, яка відбувається всередині, сприяє а перенесення електрона з негативного полюса на позитивний.

Акумулятор може складатися з змінна кількість комірок, невеликі посудини, в яких електроди занурені в електроліт.

  • Електрод: провідник електричного струму, який контактує з електролітом та зовні клітини. Він може бути позитивним (анод) або негативним (катод).
  • Електроліт: будь-яка речовина, яка може розкладатися під дією електричного струму (електроліз).

Щоб навести дуже простий приклад, у класичній свинцевій батареї один електрод виготовлений із чистого свинцю (Pb), інший - з діоксиду свинцю (PbO2), а електроліт - сірчана кислота (H2SO4), розчинена у воді (H2O).

Всі ці клітини називаються акумуляторами саме через необхідне об'єднання клітин для виробництва електричної енергії. Ця асоціація може бути послідовно (негативний полюс комірки з позитивним полюсом сусідньої комірки) для отримання вищої електричної напруги або паралельно (всі полюси одного знака з’єднані) для отримання більшої інтенсивності.

Літій-іонний акумулятор

Наведений вище Smart має літій-іонний акумулятор. Це означає, що це акумулятор замініть електроліт сірчаної кислоти іншим, який є сіллю літію, але хімічний принцип, який дозволяє накопичувати електрику, однаковий.

Що стосується його застосування до електромобілів, літій-іонних акумуляторів мають меншу вагу і дозволяють більшу кількість циклів перезарядки до того, як відбудеться значна втрата ємності, відома як погіршення стану акумулятора. Зараз вважається, що літій-іонна батарея може зберігають вісімдесят відсотків своєї ємності навіть після трьох тисяч повних циклів перезарядки.

Практичні недоліки електромобіля

Залишаючи осторонь ціни та дефіцитної адаптованої інфраструктури, що існує в нашій країні, великою "проблемою" електричного автомобіля є його практичний аналіз. Наприклад, a Volkswagen Golf 1.5 TSI Це ідеальний компакт для тривалих поїздок. Ваш паливний бак дозволяє вам подорожувати більше 800 кілометрів, і ми не витратимо більше п'яти хвилин, щоб заправити ваш бак

Якщо натомість нас цікавить нове Volkswagen e-Golf, ми повинні чітко усвідомлювати, що його акумулятор не дозволить нам подорожувати більше двохсот кілометрів, і що заповнення акумулятора змусить нас випити кави приблизно п’ять годин у торговій точці 7,4 кіловата.

У цей момент більше одного автомобіля прийде мені на думку, як Tesla Model S 100D, з затвердженою автономією 612 кілометрів, а нагнітачі З марки.

Перш за все, я усвідомлюю, що ця Tesla - чудовий автомобіль, але ціна в 110 000 євро трохи виймає його з кишені більшої частини іспанців. З іншого боку, при обігу зі швидкістю 60 - 70 кілометрів на годину можна досягти оголошеної автономії, оскільки в подорожах зі швидкістю 120 кілометрів на годину, реальна автономність становить близько 450 кілометрів, що теж непогано.

Що стосується нагнітачів марки, хоча, коли очікується велике розширення, коли Tesla Model 3 розпочне продаж, сьогодні вони в основному зосереджені на узбережжі Середземного моря. Насправді в Кастилії Леон є дві (Бургос і Вальядолід), а в таких громадах, як Кантабрія, Астурія, Галичина або Мадрид, навіть немає.

Ці компресори потужністю до 120 кіловат дозволяють зарядити за 20 хвилин електроенергію, необхідну для подолання близько 300 кілометрів але вони мають серйозний недолік: завдяки сучасним технологіям, ці потужні заряди скорочують час автономної роботи.

Під цим я маю на увазі те, що з сучасними технологіями та інфраструктурою, Ті, кому часто доводиться робити довгі поїздки, повинні шукати гібридні транспортні засоби. Наприклад, його Volkswagen Golf GTE Він може використовуватися щодня як електричний транспортний засіб з акумулятором, що забезпечує приблизно 40 кілометрів автономності, і як компактний 110 кіловат, цілком придатний для тривалих поїздок. Звичайно, поки ми подорожуємо з легким багажем; у той час як Volkswagen Golf з бензиновим двигуном має багажник, який пропонує 380 літрів ємності, одна з гібридних моделей залишається стриманою - 272 літри (341 літр у повністю електричній моделі).

Батарея майбутнього

Ніхто не знає, що майбутнє автомобільної промисловості - це електрифікація. В даний час існує багато брендів, які роблять ставку на мікрогібридизація їх двигунів, але це лише проміжний крок між автомобілем, що працює на викопному паливі, та електромобілем.

Велика ставка електромобіля вимагає оптимізація розміру та продуктивності акумулятора. З одного боку, майже обов'язковим є пропонування подібних рівнів автономності та часу зарядки, які можуть конкурувати з автомобілями, оснащеними двигуном внутрішнього згоряння. З іншого боку, також важливо зменшити вагу акумулятора. Наприклад, a Renault Zoe важить 1545 кіло і a Renault Clio TCe 66 залишається на 1082 кіло.

Короткий термін

Через чотири-п’ять років ми зможемо побачити електромобілі з реальна автономія близько 600 кілометрів завдяки технічним удосконаленням, застосованим до акумулятора.

Такі машини, як він Opel Ampera-e Вони оснащують одну з найсучасніших батарей, що випускаються в даний час. Виробник LG Chem, акумулятор у цьому Opel виготовлений із поєднання кобальту, літію, марганцю та нікелю здатний виробляти достатньо електроенергії, щоб рухати машину на кілька 350 кілометрів в реальних умовах використання.

Цей тип композитної батареї має термін служби вдвічі більший, ніж поточний іон літію Хоча також вірно, що він важить приблизно на десять відсотків більше нинішніх і що витрати на їх виробництво зростають більш-менш на стільки ж відсотків.

Тверда електролітна батарея

Планується на 2020 рік, Твердий електроліт має вищу щільність, ніж рідкий, і дозволяє акумуляторам такого типу зберігати більше енергії, ніж, наприклад, літієва сіль. Що ще мінімізує появу дендритів, повторювані структури, характерні для ранніх стадій росту кристалів і які можуть спричинити коротке замикання в батареї.

Ці дендрити, завдяки своєму хімічному складу, є тілами, які можуть бути або не бути провідниками електричної енергії. Наприклад, іонні та ковалентні кристали надають значну стійкість до провідності тепла та/або електрики, і молекулярні кристали повністю ізолюють у цьому відношенні. Ці три типи кристалів обмежують зарядну здатність акумулятора, оскільки його утворення руйнує електроліт, а отже, процес електролізу обмежений.

Існує четвертий тип кристалів, металевий, який характеризується малою кількістю електронів у крайніх шарах і позитивно зарядженим. Це означає, що при своєму утворенні він руйнує електроліт, а також, як тільки молекула утворюється, він поглинає електрони з негативним зарядом, які зберігаються. Це називається хімічною стабільністю у валентній оболонці, що в перекладі означає, що всі молекули мають, як правило, вісім електронів (стабільність) в останній оболонці (валентна оболонка).

Переваги твердотільної електролітної батареї в тому нагрівається набагато менше і менш схильний до деградації, це означає, що він здатний зберігати свою ємність під час багатьох інших процесів завантаження.

Графен в батареї майбутнього

Протягом багатьох років у науково-дослідних програмах графен отримував тисячу і один виток композитний матеріал із чистого вуглецю, розміщений у правильному гексагональному малюнку Здається, він буде присутній у всіх аспектах нашого повсякденного життя до тих пір, поки, звичайно, буде знижено поточну ціну в 300 доларів США за грам. Звичайно, як тільки ціна впаде, можна очікувати, що графен також потрапить до акумулятора електромобіля.

Згідно з досвідом у перших прототипах, графенова батарея має щільність енергії, яка в п’ять разів перевищує поточні літієві батареї, Через свій хімічний склад ризик вибуху майже дорівнює нулю, і у випадку короткого замикання лише пошкоджена частина не працюватиме.

Серед переваг графенової батареї у порівнянні з нинішніми є її більша ємність, менша вага при тому ж обсязі та неперевершена ємність (акумулятор потужністю 100 кВт-год можна зарядити менш ніж за десять хвилин).

Серед їх недоліків можна виділити те, що вони не вийдуть на ринок протягом десяти або п'ятнадцяти років, і що єдина іспанська компанія, яка займається дослідженнями графенових батарей, і яка є світовою довідковою службою, нещодавно звинувачується у шахрайстві та підлягає розслідуванню Національна комісія з ринку цінних паперів.

Коли я був маленьким, вони говорили, що в 2000 році будуть летіти машини і у них не буде водія. Я хотів би повернутися до цієї статті у 2030 році та мати можливість проаналізувати, якими були поточні прогнози. Звичайно, щось мені підказує, що еволюція акумуляторів буде здивувати нас рік у рік.