Egy új elemzés szerint a cellák eltérő öregedése rövidíti le az elektromos autók élettartamát. Súlyos veszteséget okoz, hogy az akkumulátor korábban használódik el.
Sok tulajdonos szembesül azzal, hogy az elektromos autó néhány év és pár tízezer kilométer után érezhetően kevesebbet megy el egyetlen feltöltéssel, és a gyorsulása sem a régi. A legtöbben ilyenkor arra gyanakodnak, hogy az egész akkumulátor elöregedett, vagy a töltési szokásaikkal kárt tettek a járműben. Az igazság egy ennél kevésbé látványos, de annál súlyosabb folyamatban, és a burkolat alatt keresendő.
Az akkumulátor több tucat vagy több száz apró cellája nem egyforma ütemben öregszik, és ez az eltérés drasztikusan lerövidíti a jármű élettartamát.
A folyamat pontos mértékét és következményeit eddig jobbára csak laboratóriumi körülmények között mérték, de a Nature Energyben megjelent tanulmány már a mindennapi használat adatait tárja fel. A kutatók 116 személyautó és 17 elektromos busz adatait követték nyomon, több mint három éven át. A járművek némelyike 300 ezer kilométernél is többet futott az utakon, a telemetriai rendszerek pedig névlegesen tíz másodpercenként rögzítették a működési paramétereket, így a szakemberek összesen közel 588 millió adatsort elemeztek.
A kutatók valós üzem közben becsülték meg a cellák kapacitását és belső ellenállását. Meghatározták a cellák nyitott áramköri feszültsége és töltöttsége közötti összefüggést, ekvivalens áramköri modellt illesztettek, majd az eredményeket egységes referenciaállapotra vetítették. A hatásokat hat fő mutatóval vizsgálták:
– a cellák állapotának szórása,
– a csomag kapacitásmegmaradása,
– az élettartam romlása,
– a töltöttségi tartomány kihasználása,
– a teljesítőképesség, és
– az energiahasznosítás alapján.
A vizsgálat szerint az akkucsomag pontosan úgy viselkedik, mint egy összekötött futócsapat: a tempót mindig a leglassabb tag határozza meg. Ha a csomagban akár csak néhány cella kapacitása gyorsabban csökken vagy a belső ellenállása megnő, az akkumulátor vezérlése a leggyengébb cella védelmében kénytelen lekorlátozni a teljes rendszert. Emiatt a járművezető hiába rendelkezik még jól működő cellákkal a csomagban, az autó nem engedi kihasználni a bennük rejlő energiát. A kutatók adatai alapján a cellák széthúzása jelentős veszteségeket okoz a mindennapokban.
A nikkel–mangán–kobalt kémiájú akkumulátorral szerelt személyautóknál a cellák közötti eltérések önmagukban 6,2 százalékos állapotromlást és 12,9 százalékos teljesítménycsökkenést idéznek elő.
A legnagyobb csapást ugyanakkor a csomag élettartama szenvedi el: a személyautók akkumulátora átlagosan 17,7 százalékkal korábban használódik el ahhoz képest, amit az egyes cellák átlagos élettartama lehetővé tenne. Következésképp az autósok a beépített energiamennyiségnek mindössze 80,7 százalékát tudják ténylegesen felhasználni.
A nehezebb üzemi körülmények között mozgó, lítium-vas-foszfát akkumulátorral hajtott elektromos buszoknál még súlyosabb a helyzet. A flottákban futó buszoknál a cellák szétcsúszása 22,8 százalékkal vágja vissza a csomag várható élettartamát, a teljesítőképesség 15,1 százalékkal esik vissza, az élettartam során elérhető energiamennyiségnek pedig alig 72,9 százalékát sikerül kinyerni a járműből.
A maradék több mint negyedrész bent reked az akkumulátorban, anélkül, hogy valaha is mozgási energiává válna.
A tanulmány szerzői szerint a cellák közötti egyenetlenségek kezelése kulcskérdés az elektromos járművek fejlesztésében. A szakemberek hangsúlyozzák, hogy a jövőben sokkal fejlettebb konzisztenciavezérlésre és hatékonyabb akkumulátorfelügyeleti stratégiákra van szükség, amelyek képesek menet közben ellensúlyozni a cellák eltérő öregedését.
A címlapkép illusztráció. Forrás: smart-me AG / Unsplash
„A magyar beruházás nagyon előrehaladott, ugyanakkor rendkívül komplex. Sok mindent újra kell gondolnunk ebben a projektben, rengeteg megoldandó feladat van, hogy az előnyt, amire Magyarország szert tett, valódi hozzáadott értékké, profittá tudjuk kovácsolni.”