התקדמות בתחום האוטונומיה של כלי רכב חשמליים

תוכן

התקדמות בולטת מ-2010 ל-2020
יעדים שאפתניים לטווח קצר
- פלטפורמות סטלנטיס חדשות לאלקטרומוטוריזציה
- 800 קילומטרים של אוטונומיה ב-2025?
  - סוללת סמסונג ומצב מוצק
  - SK Innovation וטעינה סופר מהירה
במרחק של 2000 קילומטרים?

התקדמות בולטת מ-2010 ל-2020

מאז הופעת הרכבים החשמליים בשוק, חיי הסוללה תמיד משכו תשומת לב ומחלוקות. כיצד התמודדו היצרנים עם בעיה זו ואיזו התקדמות הושגה בעשור האחרון?

אוטונומיה של רכב חשמלי: בלם בשוק ההמוני?

בשנת 2019, 63% מהמשיבים לברומטר ארגוס אנרג'י ראו בטווח את המכשול החשוב ביותר למעבר לכלי רכב חשמליים. נהגים ממש לא ששים לחשוב על צורך להטעין את המכונית שלהם מספר פעמים כדי לנסוע למרחקים ארוכים. האם פיתוח של תשתית טעינה זמינה לציבור יכול להפחית את החשש הזה? הטרמינלים המהירים, שנמצאים יותר ויותר באתרי בילוי בכביש המהיר, משחזרים את מלוא הקיבולת שלהם לרוב הדגמים תוך פחות מ-45 דקות. אוהדי מנוע החום לא יצליחו לזכור כי משך הזמן הזה נשאר הרבה יותר מזה של בנזין מלא.

גם אם האצת פריסת עמדות הטעינה יכולה להרגיע חלק מהנהגים, הציפיות נשארות ממוקדות באוטונומיה עצמה.

זקוק לעזרה בתחילת הדרך?

הגדלת האוטונומיה הממוצעת

על פי דו"ח Global Electric Vehicles Outlook 2021 שהוכן על ידי סוכנות האנרגיה הבינלאומית, האוטונומיה של כלי רכב חשמליים המשיכה להשתפר מאז כניסתם לשוק. כך עברנו מהאוטונומיה הממוצעת המוצהרת של 211 קילומטרים ב-2015 ל-338 קילומטרים ב-2020. להלן הפרטים לשש השנים האחרונות:

2015: 211 ק"מ
2016: 233 קילומטרים
2017: 267 קילומטרים
2018: 304 קילומטרים
2019: 336 קילומטרים
2020: 338 קילומטרים

אם ההתקדמות הנצפית בחמש השנים הראשונות מעודדת, אפשר להיות מופתעים מהקיפאון בין 2019 ל-2020. למעשה, צמיחה צנועה יותר זו מונעת מכניסתם של דגמים קומפקטיים עוד יותר לשוק. מיועדים לשימוש עירוני, יש להם סוללות קטנות יותר ולכן הם פחות עמידות.

האוטונומיה של מותגי הדגל בתהליך

לפיכך, נהגים המחפשים יותר אוטונומיה יכולים להיות סמוכים ובטוחים שהיצרנים ממשיכים לשפר כלי רכב שיכולים לנסוע למרחקים ארוכים, כמו מכוניות סדאן או רכבי שטח. כדי להבין זאת, פשוט נתח את קיבולת הסוללה של רכב מסוים על ידי הסתכלות על ההתפתחות של דגם לפי דגם. טסלה דגם S, המוצעת למכירה מאז 2012, ראתה את האוטונומיה שלה גדלה ללא הרף:

2012: 426 קילומטרים
2015: 424 קילומטרים
2016: 507 קילומטרים
2018: 539 קילומטרים
2020: 647 קילומטרים
2021: 663 קילומטרים

עלייה קבועה זו הושגה בשיטות שונות. במיוחד יצרה פאלו אלטו סוללות גדולות יותר ויותר תוך שיפור תוכנת הבקרה של הדגם S. היא מתעדכנת כל הזמן כדי לייעל את הרכב ולייעל את קיבולת המצבר.

יעדים שאפתניים לטווח קצר

כדי לשפר עוד יותר את האוטונומיה של כלי רכב חשמליים, מספר אפיקים נבדקים היום. חוקרים מנסים להפוך את הסוללות ליעילות עוד יותר, כאשר יצרנים מבקשים "לחשוב חשמלי" מהעיצוב של שלדות הרכב.

פלטפורמות סטלנטיס חדשות לאלקטרומוטוריזציה

קבוצת Stellantis, שחקנית מרכזית בשוק הרכב, רוצה לפתח את מגוון הרכבים החשמליים שלה. החל משנת 2023 יציעו 14 ממותגי הקבוצה (כולל סיטרואן, אופל, פיאט, דודג' וג'יפ) רכבים הבנויים על שלדות המעוצבות כפלטפורמות חשמליות בלבד. זוהי אבולוציה אמיתית בתקופה שבה רוב רכבי החשמל משתמשים במרכב של דגמים תרמיים מקבילים.

בפרט, Stellantis מחויבת להגיב לאזעקות תקלות, שנשארות חשובות לנהגי EV. לכן, המפתחים הציגו ארבע פלטפורמות ייעודיות למנוע הספציפי הזה:

קטן: הוא יישמר לרכבים עירוניים ולרב תכליתיים כמו פיג'ו e-208 או פיאט 500. פלטפורמה זו מבטיחה טווח של 500 קילומטרים.
בינוני: פלטפורמה זו תותקן על רכבי סדאן ארוכים יותר. הסוללות המתאימות יספקו טווח של 700 עד 800 קילומטרים.
גדול: פלטפורמה זו תתוכנן לרכבי שטח עם טווח מוצהר של 500 קילומטרים.
מסגרת: הפלטפורמה הרביעית תהיה שמורה במלואה עבור כלי רכב מסחריים.

מטרת תקינה זו היא לקזז חלקית את עלויות החשמול. בנוסף להרחבת הטווח, Stellantis מקווה גם להציע דגמי EV סבירים יותר. גישה זו בולטת לנהגים: בצרפת, העלות הגבוהה יותר של רכישת רכבים חשמליים עדיין מתקזזת חלקית על ידי פרמיית ההמרה, אך היא צפויה לרדת בעתיד.

800 קילומטרים של אוטונומיה ב-2025?

סוללת סמסונג ומצב מוצק

לדברי היצרנים, בקרוב מאוד האוטונומיה של סוללה טעונה תהיה שווה לזו של מיכל מלא! חוקרים העובדים עם המותג סמסונג חשפו קונספט חדש של סוללת אלקטרוליט מוצק במרץ 2020. נכון להיום, סוללות ליתיום-יון, המצוידות ברוב כלי הרכב החשמליים, פועלות באמצעות אלקטרוליטים נוזליים או בצורת ג'ל; מעבר לסוללות אלקטרוליט מוצק פירושו צפיפות אנרגיה גבוהה יותר וטעינה מהירה יותר.

עם נפח כפול מסוללות מסורתיות, החידוש הזה של סמסונג יאפשר לרכבי EV לנוע עד 800 קילומטרים. תוחלת החיים היא טיעון נוסף לטובת הסוללה הזו שכן ניתן להטעין אותה מעל 1000 פעמים. נותר לעבור את קורס הייצור... אם אב הטיפוס של סמסונג מבטיח, בינתיים שום דבר לא אומר שהיצרנים יפנו אליו!

SK Innovation וטעינה סופר מהירה

חברה דרום קוריאנית נוספת השואפת ל-800 ק"מ של אוטונומיה היא SK Innovation. הקבוצה הודיעה כי היא עובדת על סוללה חדשה, אוטונומית יותר, בעלת עוצמה גבוהה, מבוססת ניקל, תוך צמצום זמן הטעינה במסוף המהיר ל-20 דקות! SK Innovation, כבר ספקית ליצרנית קיה, רוצה להתפתח ובונה מספר מפעלים בג'ורג'יה. המטרה הסופית היא לצייד את פורד ופולקסווגן בכלי רכב חשמליים שנבנו בארה"ב.

במרחק של 2000 קילומטרים?

מה שלפני כמה שנים אולי עבר למדע בדיוני יכול להפוך במהירות למציאות מוחשית. קבוצה של מדענים גרמנים והולנדים שעובדים עבור Fraunhofer ו-SoLayTec, בהתאמה, פיתחו תהליך פטנט בשם Spatial Atom Layer Deposition.

(SALD). אין כאן שינויים בכימיה, כמו במקרה של סמסונג ו-SK Innovation הדרום קוריאניות. ההתקדמות שהושגה מתייחסת לטכנולוגיית הסוללה. לחוקרים היה רעיון ליישם את החומר הפעיל של האלקטרודות בצורה של שכבה בעובי של כמה ננומטרים. מכיוון שאיסוף יוני ליתיום מתרחש רק על פני השטח, אין צורך באלקטרודות עבות יותר.

לכן, עבור נפח או משקל שווה, תהליך SALD מייעל שלושה אלמנטים מרכזיים:

אזור אלקטרודה יעיל
היכולת שלהם לאגור חשמל
מהירות טעינה

לפיכך, רכבים המצוידים במצבר SALD יכולים להיות בעלי טווח פי שלושה מזה של הדגמים החזקים ביותר כיום בשוק. ניתן להגדיל את מהירות הטעינה מחדש פי חמש! פרנק ורהאג', מנכ"ל SALD, שהוקם כדי לשווק את החידוש הזה, אומר טווח של 1000 קילומטרים למכוניות עירוניות ועד 2000 קילומטרים למכוניות סדאן. המנהיג אינו שש לקבוע שיא אוטונומיה תיאורטי, אך מקווה להרגיע את הנהגים. אפילו נהגים ספורטיביים עדיין יכולים לקבל 20 או 30% כוח לאחר נסיעה של 1000 קילומטרים, אמר.