Czy samochody elektryczne wytrzymują tylko kilka lat, a później ich bateria nadaje się do wyrzucenia? Co to znaczy, że akumulatory elektryka nadają się do wymiany? Ile powinien wytrzymać samochód elektryczny jako suma części? A ile jego podzespoły?
Dwa dni temu opisywaliśmy sytuację pewnego inżyniera z Australii, którego Nissan Leaf (2012) zgubił prawie 2/3 zasięgu w ciągu 7 lat. Po 5 latach auto przejeżdżało ledwie 60 kilometrów na jednym ładowaniu, po kolejnych dwóch – w roku 2019 – 40 kilometrów latem i zaledwie 25 kilometrów zimą. Przy wymianie baterii salon wystawił mu rachunek na równowartość 89 tysięcy złotych:
> Nissan Leaf. Po 5 latach zasięg spadł do 60 km, za wymianę baterii zażądano równowartość… 89 tys. zł
Po publikacji pojawiło się sporo komentarzy na ten temat. Spróbujmy się do nich odnieść.
Ile powinien wytrzymać samochód elektryczny? Ile powinna przeżyć bateria?
Zacznijmy od tego, że mechaniczne elementy samochodu elektrycznego oraz nadwozie nie różnią się szczególnie od podobnych elementów w samochodach spalinowych. Łączniki stabilizatorów będą się zużywać na polskich dziurach, amortyzatory przestaną trzymać, a nadwozie może złapać rdzę. To normalne i zależy od rodzaju podzespołów, które będą zbliżone albo identyczne jak w podobnych modelach tej samej marki.
Nadwozie BMW iNext (c) BMW
Co z silnikami elektrycznymi i przekładniami? Fachowcy: miliony kilometrów
Otóż silniki to dziś podstawa światowego przemysłu, ich wytrzymałość określa się na od kilkudziesięciu do kilkuset tysięcy roboczogodzin, w zależności od konstrukcji i obciążenia. Pewien fiński specjalista od elektrotechniki stwierdził, że średnio jest to 100 tysięcy roboczogodzin, co powinno przełożyć się na miliony kilometrów przebiegu:
> Tesla o największym przebiegu? Fiński taksówkarz przejechał już 400 000 kilometrów
Oczywiście te „miliony” mogą skrócić się do dziesiątek tysięcy, jeżeli silniki mają wadę konstrukcyjną lub będziemy wysilać je do granic możliwości. Jednak przy normalnej eksploatacji zużycie powinno być takie, jak na zdjęciu poniżej – oto przekładnia Tesli Model 3 przy [laboratoryjnym] przebiegu 1 600 000 kilometrów:
A jak tam z bateriami?
Tutaj sprawa jest nieco bardziej złożona. Obecnie za rozsądny standard uważa się 800-1 000 cykli ładowania, przy czym za pełny cykl ładowania uznaje się ładowanie do 100 procent (lub dwa do 50 procent pojemności baterii itd.). Jeśli zatem samochód przejeżdża realnie 300 kilometrów na baterii (Nissan Leaf II: 243 km, Opel Corsa-e: 280 km, Tesla Model 3 SR+: 386 km itd.), to 800-1 000 cykli powinno wystarczyć na 240-300 tysięcy kilometrów. Albo więcej:
> Jak często trzeba wymieniać baterię w samochodzie elektrycznym? BMW i3: 30-70 lat
Według danych Głównego Urzędu Statystycznego taki przebieg odpowiada 20-25 latom eksploatacji.
To jednak nie koniec: te 240-300 tysięcy kilometrów NIE jest granicą, po której bateria nadaje się tylko do wyrzucenia. Ona tylko osiąga 70-80 procent pierwotnej pojemności. Ze względu na zbyt niskie napięcia (słabszą moc) przestaje się ona nadawać do zastosowań motoryzacyjnych, ale nadal może posłużyć od kilku do kilkunastu lat jako magazyn energii. Domowy lub przemysłowy.
I dopiero wtedy po odsłużonych 30-40 latach nadaje się do recyklingu. Recyklingu, w którym już dziś potrafimy odzyskać około 80 procent wszystkich pierwiastków:
> Fortum: Odzyskujemy ponad 80 procent materiałów ze zużytych baterii Li-ion
800-1 000 cykli to baza, idziemy w stronę kilku tysięcy cykli
Wspomniane 1 000 cykli uznawane jest za dzisiejszy standard, ale w laboratoriach już przesunięto tę granicę. Z opublikowanych niedawno badań wynika, że możliwe jest skonstruowanie ogniw Li-ion, które wytrzymają kilka tysięcy ładowań. A zatem wyliczone wcześniej 20-25 lat eksploatacji należy przemnożyć przez 3 lub 4:
> Laboratorium pracujące dla Tesli chwali się ogniwami, które wytrzymają miliony kilometrów przebiegu
Skoro jest tak pięknie, to dlaczego wyszło tak słabo?
Skąd wziął się problem australijskiego inżyniera, jeśli jego bateria powinna wytrzymać znacznie dłuższą eksploatację? Otóż należy pamiętać, że w jego baterii zastosowano technologię sprzed co najmniej 10 lat, być może z czasów, gdy na rynek trafiał pierwszy iPhone.
Nawet w najnowocześniejszych sprzedawanych dziś samochodach mamy technologię, którą opracowano co najmniej 3-5 lat temu. Jak to możliwe? Otóż im ogniwa wolniej ulegają degradacji, tym dłużej trwa eksperymentalne badanie ich pojemności.
Audi Q4 e-tron (c) Audi
Drugi powód jest równie ważny, a może i ważniejszy: Nissan był jednym z niewielu producentów, który postawił na pasywne chłodzenie baterii. Zużycie ogniw i spadek pojemności znacząco przyspieszał, gdy samochód był eksploatowany i ładowany w wysokiej temperaturze – a więc dokładnie tak, jak przypadku nieszczęśnika z Australii.
Im goręcej, tym szybciej postępuje degradacja i właśnie z tego powodu olbrzymia większość producentów stosuje aktywne chłodzenie baterii powietrzem lub cieczą. W przypadku Nissana Leafa ratunkiem jest też klimat. Wspomniany Australijczyk pokonał niecałe 90 tysięcy kilometrów, natomiast hiszpański taksówkarz – już 354 tysiące kilometrów zanim musiał wymienić baterię:
> Nissan Leaf w gorącym klimacie: 354 tysiące kilometrów, bateria wymieniona
Standardem jest gwarancja na 8 lat / 160 tysięcy kilometrów
Dziś praktycznie każdy producent samochodów elektrycznych daje gwarancję na 8 lat lub 160 tysięcy kilometrów i informuje, że wymieni baterię, jeśli tylko naładowana do pełna będzie posiadała zaledwie ~60-70 procent pierwotnej pojemności.
Spróbujmy zatem rozpatrzyć trzy możliwe scenariusze:
- Bateria szybko traci pojemność. W takim wypadku do wymiany dojdzie prawdopodobnie jeszcze na gwarancji, czyli nabywca auta na rynku wtórnym dostanie samochód z baterią o znacznie mniejszym przebiegu, zapewne udoskonaloną. Wygrał!
- Bateria powoli traci pojemność. W takim wypadku bateria przestanie się nadawać do użytku po około 1 000 cykli, czyli po co najmniej 15-25 latach, w zależności od rocznego przebiegu. Kto kupuje samochód w wieku 20+ lat, musi liczyć się z ryzykiem sporych wydatków – dotyczy to absolutnie wszystkich rodzajów napędu.
Jest jeszcze trzeci, „środkowy” wariant: bateria przestanie się nadawać do eksploatacji tuż po zakończeniu gwarancji. Takich aut należy po prostu unikać lub dobrze negocjować ich cenę. Ich wartość będzie odpowiadała wartości samochodów z zerwanym paskiem rozrządu w silniku kolizyjnym.
Nikt normalny nie kupi takiego auta za pełną stawkę…
> Aktualne ceny samochodów elektrycznych: Smart znikł, najtańszy jest VW e-Up od 96 290 zł
Podsumowanie
Nowoczesny samochód elektryczny powinien bez problemu jeździć co najmniej kilkanaście lat – i to przy intensywnej eksploatacji. Przy normalnym, typowym jeżdżeniu jego podzespoły wytrzymają:
- bateria – od kilkunastu do kilkudziesięciu lat,
- silnik – od kilkunastu do ponad setki lat,
- nadwozie/karoseria – tyle samo, ile w samochodzie spalinowym,
- podwozie – tyle samo, ile w samochodzie spalinowym,
- sprzęgło – nie ma, więc nie ma problemu,
- skrzynia biegów – nie ma, więc nie ma problemu (wyjątek: Rimac, Porsche Taycan),
- pasek rozrządu – nie ma, więc nie ma problemu.
A jeśli nadal obawia się samochodów elektrycznych, powinien zapoznać się choćby z historią tego Niemca. Dziś jest on już w okolicy 1 miliona kilometrów:
