Spotkałem dziś przemiłe starsze małżeństwo. Ich Opel Astra ma dokładnie 25 lat, niecałe 114 000 kilometrów przebiegu, został kupiony w salonie („W Rzeszotarach, proszę pana!”). Pomyślałem sobie, że to świetna ilustracja tego, ile powinny wytrzymać akumulatory samochodu elektrycznego. W branży motoryzacyjnej zakłada się, że minimalny czas życia ogniw Li-ion to 800 pełnych cykli pracy (ładowanie do pełna, rozładowanie do zera). Zacząłem przeliczać.
VW ID.3 jak Opel Astra sprzed 25 lat
Spis treści
Zacznijmy od faktów: jak wspomnieliśmy, w segmencie automotive ogniwa litowo-jonowe muszą wytrzymać przynajmniej 800 cykli pracy, dlatego na baterię samochodu elektrycznego otrzymuje się gwarancję na 8 lat lub 160 tysięcy kilometrów. I to nie jest tak, że po tych 800 cyklach bateria będzie się nadawała tylko do wymontowania i wyrzucenia, wręcz przeciwnie – przyjmuje się, że po 800 cyklach pojemność baterii nie powinna spaść poniżej 65-70 procent fabrycznej (różne firmy różnie zakładają).
W branży motoryzacyjnej zakłada się, że bateria powinna wytrzymać 800 pełnych cykli pracy (c) QuantumScape
Skąd ten próg 65-70 procent? Otóż do około 2/3 pierwotnej pojemności ogniwa Li-ion degradują przewidywalnie, powoli, liniowo. Później jednak mogą objawiać się w nich inne procesy, które mogą prowadzić do gwałtownego spadku pojemności czy nawet śmierci ogniwa. Najbardziej charakterystycznym z nich jest wzrost litowych dendrytów, ale może chodzić też o kruszenie się elektrod czy przerost warstwy pasywnej (ang. SEI).
Jak te 800 cykli wygląda w praktyce?
Możecie zobaczyć to choćby na wykresie ogniw QuantumScape powyżej, chociaż tutaj akurat testowany jest stały elektrolit, czyli produkt niezupełnie dostępny komercyjnie. Bardziej namacalnym przykładem mogą być Tesle Model 3 naszych Czytelników, przy których zaznaczyliśmy degradację typową (linia ciągła) i najgorszą możliwą (linia kropkowana). Na osi pionowej jest pojemność baterii, na poziomej – przebieg w kilometrach:
A jak by to było w VW ID.3 ze zdjęcia? Policzmy: samochód deklaruje 480 kilometrów zasięgu przy 100 procent baterii. Zimą, załóżmy, będzie 360 kilometrów, czyli po uwzględnieniu temperatur i długości wszystkich pór roku otrzymamy 480-440-360-440 kilometrów (lato-jesień-zima-wiosna), średnio 430 kilometrów zasięgu. To jest punkt wyjściowy naszego wykresu.
Jego koniec jest przy 800 cyklach i wynosi, ponownie załóżmy pesymistycznie, 70 procent pojemności pierwotnej, czyli 70 procent dostępnego dziś zasięgu.
Łatwo obliczymy, że po 800 pełnych cyklach pracy VW ID.3 77 kWh powinien mieć około 292 000 kilometrów przebiegu. Jeśli właściciel nie będzie zbyt często korzystał z szybkich stacji ładowania, a bateria będzie pracowała w najzdrowszym dla siebie przedziale 20-80 procent, to auto spokojnie dotrwa do 1 000…1 200…1 500 cykli, co odpowiednio zwiększy przebieg (366 000… 444 000… 548 000 kilometrów).
Z kolei widoczny na zdjęciu Opel ma 113 739 kilometrów przebiegu:
Starzenie z cyklami pracy ORAZ starzenie z wiekiem
Opel Astra ze zdjęcia ma przebieg prawie trzy razy mniejszy niż wyliczony przez nas kres życia baterii VW ID.3 (800 cykli, 70 procent), zatem przy przebiegu Astry spadek pojemności baterii elektryka wyniósłby niewiele ponad 10 procent. Samo ładowanie i rozładowywanie ogniw nie wystarczyłoby, żeby zużyć akumulatory samochodu.
Ale na spadek pojemności ogniw Li-ion wpływa też ich wiek. Na razie nasza wiedza na ten temat jest fragmentaryczna, nie do końca da się zasymulować 10 lat życia w ciągu 2 lat testowania. W dodatku chemia ogniw (anody, katody, elektrolity) jest ciągle zmieniana i udoskonalana, więc tutaj też ciężko o realne dane. Zakłada się jednak, że o ile wiek ma początkowo minimalny wpływ, o tyle z czasem może nawet dwukrotnie przyspieszać degradację, więc efektywnie, w perspektywie 15-20 lat może być ona dwa razy szybsza niż wynikałoby z samych prognoz opartych na cyklach pracy [bardzo wstępne dane].
Jeśli więc VW ID.3 ze zdjęcia po przejechaniu takiego dystansu, jaki pokonał ten Opel, straciłby 12 procent fabrycznej pojemności baterii z powodu samych cykli pracy, to jego wiek (25 lat) dołożyłby co najmniej drugie tyle. Pewnie więcej. Mielibyśmy spadek pojemności na poziomie około 25-30 procent i minimalny zapas, by pojeździć tym samochodem do końca, przez ostatnie kilka lat. Plus jest taki, że latem auto nadal powinno oferować powyżej 350 kilometrów zasięgu, więc powinno dowieźć Was do jakichś pięknych zabytków z jednym tylko międzyładowaniem 🙂
Pocztówka z Chojnowa. Sto lat temu ludzie chodzili głównie na piechotę, były wozy drabiniaste i bryczki, teraz jest elektryczny automobil. Ciekaw jestem, co będzie za kolejne sto lat 🙂
Dyskusja na temat wyników
Tak jak opisujemy w treści, nieszczególnie potrafimy dziś zasymulować kilkadziesiąt lat pracy baterii Li-ion, szczególnie, że ten segment intensywnie się rozwija. Wszelkie szacunki dotyczące degradacji są orientacyjne na podstawie historycznych danych i ogniw, których w bateriach samochodów elektrycznych już praktycznie nie ma. W dodatku producenci robią wszystko, żeby zadbać o dobrostan i ogniw, i akumulatorów, co dodatkowo wpływa na ostateczne wyniki.
Naszym zdaniem opisaliśmy raczej pesymistyczny scenariusz, w rzeczywistości powinno być lepiej. Oczywiście nie potrafimy wykluczyć jakichś sztuczek w rodzaju sztucznego postarzania baterii, ale to samo dotyczy skrzyń biegów, elektroniki czy silników spalinowych. Mamy nadzieję, że po Dieselgate producenci jednak będą się trochę bać wszelkich kombinacji…
A co się będzie działo z takimi starymi bateriami?
To bardzo dobre pytanie. Im starsze są ogniwa, tym większe ryzyko wystąpienia błędu „awaria baterii” spowodowanego uszkodzeniem zaledwie jednego ogniwa. Bo BMS, mechanizm zarządzający baterią, dopasuje pracę całego akumulatora do tegoż właśnie wadliwego ogniwa. Spodziewamy się zatem, że w ciągu najbliższych 5-8 lat zaczną się pojawiać warsztaty oferujące diagnostykę i naprawę zużywających się akumulatorów.
Takie zakłady specjalizujące się w Nissanie Leafie już są, wymiana baterii kosztuje od 15 000 złotych.
Akumulatory zużyte bardziej zyskają drugie życie w roli magazynów energii, te najbardziej zmęczone trafią do recyklingu. Następnie odzyskamy z nich surowce, by ponownie wyprodukować ogniwa i baterie.
Nota od ŁB: sympatycznym Właścicielom Opla bardzo dziękuję za rozmowę i możliwość obfotografowania obu aut. I życzę im jeszcze tyle lat życia, żeby przeżyli (wraz z samochodem, a co!) elektryka z naszego artykułu 🙂 Swoją drogą to niesamowite, że ludzie starsi bywają mniej uprzedzeni i bardziej ciekawi aut elektrycznych niż 40-50-latkowie, którzy mówią „Nie, bo nie”.
Nie przegap nowych treści, OBSERWUJ Elektrowoz.pl w Google News. Mogą Cię też zainteresować poniższe reklamy:Jeśli chcesz wynagrodzić Czytelników, którzy są niezawodni w niesieniu pomocy na Forum Elektrowozu, możesz kupić Teslę korzystając z któregoś z tych linków polecających: 7/ nabrU, 8/ ciastek, 9/ ELuk.
Zasady zabawy znajdziesz TUTAJ.
