● Problémy novej transformácie energie v úžitkových vozidlách a technologického prelomu-polovodičových batérií
Nový energetický proces úžitkových vozidiel ako hlavného prepravcu logistickej dopravy, služieb a nákladnej dopravy priamo ovplyvňuje realizáciu cieľa „dvojitého uhlíka“. Technické obmedzenia tradičných tekutých lítiových batérií však dlho obmedzovali hĺbku a šírku novej transformácie energie v úžitkových vozidlách.
1. Hlavné bolestivé body transformácie novej energie v úžitkových vozidlách
V porovnaní s osobnými automobilmi majú úžitkové vozidlá zásadné rozdiely v scenároch použitia, ich požiadavky na napájacie batérie sú viac zamerané na „praktickosť“ a „ekonomickosť“. V prípade úžitkových vozidiel na stredné a krátke{1}}vzdialenosti, ako sú mestská distribúcia a san, sú hlavnými požiadavkami cenová citlivosť a pohodlie pri tankovaní; zatiaľ čo pre nákladné-ťažké nákladné vozidlá na dlhé vzdialenosti, logistické vozidlá s chladiacim reťazcom a ďalšie pododvetvia- sa dojazd, účinnosť nabíjania a spoľahlivosť počas životného cyklu stávajú neprekonateľnými prahovými hodnotami.
At present, the commercial vehicles driven by liquid lithium-ion batteries generally face three major dilemmas:
Po prvé, obavy z dojazdu, jediný dopyt ťažkých nákladných vozidiel na dlhé{0}}dojazdy je väčšinou nad 300 kilometrov, zatiaľ čo hustota energie existujúcej tekutej batérie je väčšinou medzi 150 – 200 Wh/, čo vedie k potrebe vozidiel prepravovať veľké množstvo batérií, čo nielen zvyšuje obstarávacie náklady, ale znižuje aj efektivitu nákladu;
Po druhé, neefektívne tankovanie, úplné nabitie úžitkového vozidla na tradičnom nabíjacom hromade často trvá niekoľko hodín, čo je oveľa menej pohodlné ako tankovanie paliva-poháňaného vozidla, čo vážne ovplyvňuje prevádzku;
Po tretie, bezpečnostné riziká, úžitkové vozidlá sú dlhodobo vystavené-vysokej záťaži, vysokofrekvenčnému nabíjaniu a vybíjaniu a vždy existuje riziko tepelného úniku kvapaliny, najmä v extrémnych prostrediach, ako je vysoká teplota a chlad, výskyt bezpečnostných nehôd zostáva vysoký.
Okrem toho vysoké celkové náklady na vlastníctvo (TC) spôsobené degradáciou batérie tiež spôsobujú, že mnohé logistické spoločnosti váhajú s nákupom nových energetických úžitkových vozidiel.
2. Výhody technológie pevných-batérií presne zodpovedajú potrebám úžitkových vozidiel
Pevné-batérie nahrádzajú tradičné tekuté elektrolyty pevnými, čím dosahujú kvalitatívny skok vo výkone jadra a ich technické vlastnosti sú vysoko kompatibilné s potrebami používania úžitkových vozidiel.
Prelomové zlepšenie v hustote energie je jadrom pevných-batérií. Celo-pevný{3}}batériový modul Rhino S od spoločnosti Chery má hustotu energie až 600 Wh/kg, čo je teoretický limit lítiových batérií a ďaleko presahuje súčasnú úroveň tekutých batérií.
Pre úžitkové vozidlá vysoká hustota energie znamená, že s rovnakou batériou možno dosiahnuť dlhší dojazd alebo že zaťaženie batérie možno znížiť pri rovnakých požiadavkách na dojazd. Ak si vezmeme príklad ťažkých nákladných vozidiel na dlhé{1}}dopravy, ktoré využívajú všetky-polovodičové batérie s kapacitou 500 Wh/kg, vozidlo dokáže prepraviť viac ako 1 000 kWh elektrickej energie s dojazdom, ktorý môže ľahko presiahnuť 1 500 kilometrov, čím úplne vyrieši obavy z prepravy na dlhé-diaľky.
Optimalizácia energetickej účinnosti pri tankovaní priamo rieši problémové body prevádzky úžitkových vozidiel.
Celkom -pevná{1}} batéria Chery dosahujúca výkonnostný index „6 minút nabíjania, dojazd 1 000 kilometrov“ znamená, že tankovanie energie pre úžitkové vozidlá dosiahne pohodlie ako pri tankovaní na palivo-poháňané vozidlá. V prípade ťažkých-nákladných vozidiel na veľké vzdialenosti, ktoré cestujú 300-500 kilometrov za deň, môže krátke{10}}doplnenie paliva splniť celý deň prevádzky, čím sa efektívne skráti čas odstávky a zlepší sa prevádzková efektivita. Patentové usporiadanie spoločnosti BYD v oblasti pevných{12}}batérií zahŕňa množstvo úspechov v oblasti technológie rýchleho nabíjania. Ak sa podarí dosiahnuť jeho cieľ „cenová parita tuhá látka – kvapalina“, ešte viac to zosilní ekonomické výhody, ktoré prinesie zlepšenie účinnosti tankovania.
Podstatou zlepšenia bezpečnosti je ochrana prevádzky úžitkových vozidiel.
Pevné{0}}batérie s pevným elektrolytom nepredstavujú riziko vytečenia a majú výraznú tepelnú stabilitu ako tekuté elektrolyty, čím zásadne riešia problém tepelného úniku. Úžitkové vozidlá sú istý čas v drsnom prevádzkovom prostredí s vysokým zaťažením, silnými vibráciami a extrémnymi teplotami. Prirodzená bezpečnosť polovodičových batérií- môže výrazne znížiť výskyt bezpečnostných nehôd, najmä pri prevádzke s vysokou{4}}intenzitou v uzavretých scenároch, ako sú prístavy a banské oblasti. Výhoda polovodičových-batérií v rámci životnosti cyklu môže účinne znížiť rýchlosť vybíjania batérie, čím sa optimalizujú náklady na úžitkové vozidlá počas ich životného cyklu
● Výzvy pre polovodičové-batérie v priemysle úžitkových vozidiel
Napriek významným príležitostiam, ktoré to prináša, automobilový priemysel stále čelí mnohým výzvam pri implementácii polovodičových{0}}batérií.
Najvýznamnejšou prekážkou zostáva úzke miesto v nákladoch.
V súčasnosti sú náklady na všetky--stavové batérie približne 8-krát vyššie ako pri tekutých-batériách. Keďže energetická kapacita jedného balenia pre úžitkové vozidlá je vo všeobecnosti viac ako 300 000, náklady na nákup vozidla sa výrazne zvýšia, ak budú všetky vybavené polovodičovými batériami, čo prekročí rozsah akceptácie na trhu. Okrem toho je výrobný proces polovodičových batérií zložitejší a vyžaduje si vyššie štandardy pre vybavenie a materiály, čo ďalej zvyšuje výrobné náklady.
Po technickej stránke stále existujú problémy, ktoré treba urýchlene riešiť.
Po prvé, je tu problém stability rozhrania. Zlý kontakt medzi pevnými elektrolytmi a materiálmi katódy/anódy môže ľahko viesť ku kapacite a skráteniu životnosti batérie, čo nespĺňa požiadavky na dlhodobú-vysokú{2}}prevádzku úžitkových vozidiel pri vysokom zaťažení. Po druhé, je nedostatočná iónová vodivosť. Iónový obsah hlavných oxidových a sulfidových pevných elektrolytov je stále nižší ako u kvapalných elektrolytov, čo obmedzuje rýchlosť nabíjania a výstupný výkon. Po tretie, je tu problém expanzie a kontrakcie objemu. Zmena objemu materiálov elektród počas procesu nabíjania a vybíjania môže spôsobiť prasknutie obalu batérie. V prevádzkovom prostredí, kde úžitkové vozidlá neustále vibrujú, bude tento problém výraznejší.
Proces implementácie brzdí aj nedostatok ekologickej synergie.
V súčasnosti chýba jednotný štandardný systém v oblasti polovodičových{0}}batérií pre úžitkové vozidlá. Veľkosť batériových blokov a komunikačný protokol BMS sa značne líšia, čo vedie k nekompatibilite produktov rôznych podnikov a ťažkostiam s propagáciou. Zároveň ešte nebol zavedený systém recyklácie-batérií a spracovanie a opätovné použitie použitých batérií sa stávajú potenciálnymi problémami
Okrem toho modernizácia zariadení-na dodávku energie zaostáva za vývojom technológie batérií. Náklady na výstavbu super-rýchlych nabíjacích staníc sú vysoké a sú malé, čo len ťažko uspokojí potreby-aplikácií vo veľkom meradle.
Pre priemysel úžitkových vozidiel predstavujú pevné-batérie nielen technologickú revolúciu, ale aj historickú príležitosť pre priemyselnú reštrukturalizáciu. Jeho technologické výhody, ako je vysoká hustota energie, efektívnosť rýchleho nabíjania a vysoká bezpečnosť, budú presne riešiť hlavné bolestivé body novej transformácie energie v úžitkových vozidlách a posunúť priemysel od „politiky-riadenej k „trhovej-riadenej“.
Napriek tomu, že v súčasnosti čelíme viacerým výzvam, ako sú náklady, technológie a ekológia, rozsiahle{0}}implementácia polovodičových{1}}batérií v oblasti úžitkových vozidiel je už teraz trendom s neustálou iteráciou technológie, neustálou vyspelosťou priemyselného reťazca a silnou podporou politík. Očakáva sa, že do roku 230 budú pevné-batérie dominovať na novom trhu s energiou pre úžitkové vozidlá, čo bude viesť k výmene elektrifikácie všetkých scenárov, ako je hlavná doprava a mestské služby, a základná podpora pre realizáciu cieľa „dvojitého uhlíka“.
