Akumulator do samochodu elektrycznego – koszt, moc, rodzaje

​​​​​​​Akumulator do samochodu elektrycznego to przykład użycia powszechnie stosowanej technologii w zupełnie nowy sposób. Czym jednak jest? Jakie ma możliwości? Czy naprawdę jest ekologiczny? W tym tekście odpowiadamy nie tylko na te pytania. Dowiesz się także, ile trwa gwarancja i jaka jest cena baterii do samochodów elektrycznych.

Co to jest akumulator do samochodu elektrycznego?

Akumulator do samochodu elektrycznego to ogniwo galwaniczne, czyli zbudowany z dwóch elektrod (katody i anody) układ gromadzący i uwalniający energię elektryczną. Takie układy wykorzystuje się do zasilania różnego rodzaju sprzętów, np. smartfonów, laptopów, ale też samochodów. Akumulator może być ładowany wielokrotnie prądem elektrycznym.

Do ogniw galwanicznych zalicza się również baterie. W przeciwieństwie do akumulatorów nie jest jednak możliwe jej ładowanie. Po wyczerpaniu zgromadzonej w niej energii baterię należy wymienić. Stosowane w samochodach hybrydowych i elektrycznych ogniwa nie są więc bateriami sensu stricto, lecz właśnie akumulatorami. Mimo to ze względu na popularność określenia „bateria do samochodu elektrycznego” również w tym tekście będzie ono stosowane.

Rodzaje akumulatorów do samochodu elektrycznego

Akumulatory stosowane przez koncerny motoryzacyjne to w zdecydowanej większości ogniwa litowo-jonowe oraz niklowo-wodorkowe. Ich odmienne właściwości sprawiły, że znalazły zastosowanie w różnych typach samochodów elektrycznych.

Baterie litowo-jonowe mają dobry stosunek wagi do ilości gromadzonej energii elektrycznej. Oznacza to, że przy relatywnie niewielkiej masie własnej akumulatory tego typu są w stanie zapewnić satysfakcjonujący zasięg pojazdu, który wynosi zwykle 300-400 km na jednym ładowaniu. Ogniwa tego typu charakteryzują się też wolno postępującym tzw. efektem pamięci, czyli zjawiskiem spadku pojemności akumulatora po wielu cyklach ładowania. Z tego względu wykorzystywane są nie tylko w samochodach w pełni elektrycznych, ale też hybrydach plug-in (PHEV).

Ogniwa niklowo-wodorkowe odznaczają się natomiast mocniejszym efektem pamięci. W ich wypadku regularne ładowanie jest koniecznością, by zachować optymalną wydajność akumulatora. Jak jednak zapewnić owo regularne ładowanie? Poprzez zamianę energii termicznej na elektryczną. Jest to możliwe w trakcie odzyskiwania energii podczas hamowania – proces ten jest znany pod nazwą rekuperacji. Dzięki temu akumulator ma zapewniony stały przyrost mocy, a właściciel samochodu nie musi pamiętać o uzupełnianiu jej zapasów. Właśnie to jest powodem montowania tych akumulatorów w tradycyjnych hybrydach (HEV) – czyli samochodach spalinowych, w których napędzie prąd elektryczny jest wykorzystywany jedynie pomocniczo.

Akumulator do samochodu elektrycznego – trwałość akumulatorów

Żywotność baterii pojazdów elektrycznych jest określana zwykle na mniej więcej 8 lat. Po takim czasie pojemność akumulatorów spada do około 60% początkowej wartości. Dla przykładu gwarancja, której udziela na akumulator litowo-jonowy marka Tesla, wynosi właśnie 8 lat. Po takim samym czasie można wymienić baterię także w pojazdach Nissan, Renault i Hyundai.

Oferty producentów nie są jednak związane wyłącznie z czasem użytkowania aut. Wymiana ogniwa zależy także od liczby przejechanych kilometrów, dzięki czemu możliwe jest wcześniejsze skorzystanie z usługi. Każdy z koncernów ustala własny pułap; zwykle jest to 160 tysięcy km. Jeśli więc przejedziesz taki dystans przed upływem określonej przez producenta liczby lat, zyskujesz prawo do wcześniejszej wymiany akumulatorów.

W jaki sposób dobierane są akumulatory do samochodów elektrycznych?

Baterie do auta elektrycznego projektowane są z uwzględnieniem masy, planowanego zasięgu i mocy silnika pojazdu. W tym przypadku zastosowanie znajduje ta sama zasada, co w przypadku ogniw wykorzystywanych w sprzętach elektronicznych: im pojemniejszy akumulator w danym urządzeniu, tym dłużej działa. Wyższa wydajność okupiona jest jednak większą wagą i rozmiarami ogniwa. Dłużej trwa też ładowanie. Przykładami mogą być dwa modele samochodów elektrycznych z wyższej półki: Hummer EV Edition 1 i Tesla Model 3 Performance. Akumulator elektrycznej wersji kultowej terenówki został przystosowany do silnika o mocy 983 KM, a masa auta bez akumulatorów to 2,8 t. Taki ciężar i moc przekładają się na duże zużycie energii wynoszące 40 kWh na każde przejechane 100 km.

Jak w takim kolosie zapewnić przynajmniej przyzwoity zasięg? To proste: zastosować bardzo duży akumulator. Pojemność ogniwa użytego w elektrycznym Hummerze wynosi 250 kWh, co w przeliczeniu daje maksymalnie 530 km jazdy na jednym ładowaniu. Ma to jednak wpływ na wagę. Bateria samochodu waży aż 1,3 t, a cały samochód 4,1 t. Stosowane w elektrycznych Hummerach akumulatory są więc raptem 500 kg lżejsze niż cała Tesla Model 3 Performance. Samochód ten waży ok. 1,8 t, a moc jego silnika to 224 KM. Dużo lżejszy samochód nie zużywa również tyle energii, co Hummer – Tesla „spala” bowiem 20 kWh na 100 km. Dzięki temu możliwe było wykorzystanie baterii 80 kWh o wadze 480 kg, która pozwala osiągnąć zasięg 547 km.

Co powoduje awarie akumulatorów do samochodów elektrycznych?

Na akumulatory litowo-jonowe do samochodu elektrycznego największy wpływ mają trzy czynniki. Na jeden z nich – wiek pojazdu – kierowca nie ma wpływu. Można jednak redukować szkody wyrządzane przez dwa pozostałe. Są nimi temperatura powietrza otaczającego ogniwo oraz jego prawidłowa eksploatacja. Pierwsza przyczyna coraz krótszego zasięgu samochodu związana jest ze wspomnianym już efektem pamięci. Wraz z wiekiem i kolejnymi ładowaniami możliwości pojazdu stają się coraz mniejsze.​​​​​​​

Bardzo istotny jest tutaj układ chłodzenia. Nowoczesne baterie elektryczne są chłodzone przy pomocy płynu tłoczonego z rur do ogniw. W akumulatorach wczesnych modeli aut elektrycznych aktywnego systemu chłodzenia nie było. Miało to ogromny wpływ na trwałość ogniw. Pasywne chłodzenie poprzez oddawanie ciepła nie jest bowiem wystarczająco efektywne. Akumulator degradował się szybciej, a co za tym idzie – ładowanie należało powtarzać coraz częściej. Pamiętać więc należy o regularnym uzupełnianiu cieczy chłodzącej. Zadbać o kondycję baterii można również dzięki prawidłowemu ładowaniu. Negatywny wpływ na kondycję akumulatora ma uzupełnianie energii szybkimi ładowarkami. Żywotność skraca też częste podładowywanie ogniw.​​​​​​​​​​​​​​

Jak wygląda serwis i naprawa akumulatorów do samochodów elektrycznych?

Coraz bardziej popularne auta elektryczne pojawiają się obecnie również na rynku wtórnym. Z tego względu istnieje już sporo serwisów tego typu samochodów, które podobnie jak autoryzowane warsztaty mogą dokonać napraw – w tym tej najważniejszej, jaką jest wymiana baterii w samochodzie elektrycznym. Lepszym pomysłem będzie jednak zakup nowego auta. Dlaczego? Koszt wymiany akumulatora powoduje, że naprawa staje się nieopłacalna. Z nowym samochodem nabywca otrzymuje wspomnianą już gwarancję wymiany ogniwa, którego cena jest niezwykle wysoka (gdy mowa o ogniwie jako części zamiennej).​​​

Ile kosztuje akumulator do samochodu elektrycznego?

Nowe akumulatory do samochodów elektrycznych kosztują nawet kilkadziesiąt tysięcy złotych. W przypadku popularnego modelu Nissana – Leaf – koszt tych kluczowych części zamyka się w granicach 60-70 tys. złotych. Nie są to jednak najdroższe baterie do samochodów elektrycznych. Cena nowego ogniwa do Tesli Model S wynosi nawet 80 tys. złotych. W samochodach klasy premium koszt akumulatora może przekroczyć 100 tys. złotych. Wymiana akumulatora w luksusowym samochodzie elektrycznym Jaguar I-Pace wyceniana jest aż na 160 tys. złotych.

Akumulatory do aut elektrycznych a pożary samochodów

Pożary ogniw samochodowych są jednym z argumentów, które przytacza się jako przykład zagrożenia związanego z e-motoryzacją. Zapłony baterii rzeczywiście się zdarzają, doprowadzając nawet do wycofywania całych partii produkcyjnych pojazdów. Przykładem jest poinformowanie przez koncern GM właścicieli Chevroletów Bolt o konieczności wymiany wadliwych akumulatorów.

Nie można jednak uznać samochodów elektrycznych za bardziej niebezpieczne od spalinowych. Na terenie Unii Europejskiej powstały bowiem przepisy jasno określające normy wytrzymałości baterii. Zespół akumulatorów musi znieść m.in. kontakt z ogniem i wykazywać odporność na nadmierne ładowanie. Ogniwa powinny też wytrzymać zwarcia, zgniatanie czy nagłe zmiany temperatury.  Co więcej, samochody z silnikami spalinowymi również nie są w pełni bezpieczne. Wykorzystują do napędu inne łatwopalne źródło energii. Jest nim oczywiście tradycyjne paliwo (benzyna, olej napędowy lub LPG).

Czy akumulatory do elektryków są ekologiczne?

Ochrona środowiska dzięki samochodom elektrycznym jest jednym z najbardziej kontrowersyjnych aspektów związanych z elektromobilnością. Nie ma bowiem jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie. Bez wątpienia przyjazna środowisku jest sama jazda autem elektrycznym. Ze względu na brak spalinowego silnika ogranicza się produkcję smogu, który staje się coraz większym zagrożeniem dla zdrowia mieszkańców wielkich metropolii na całym świecie.

Niestety w parze z bezemisyjną jazdą nie idzie równie ekologiczny proces wytwarzania tego typu pojazdów. Produkcja akumulatorów do samochodów elektrycznych wymaga eksploatowania złóż rzadkich pierwiastków i minerałów: litu, kobaltu, grafitu i niklu. Każdy z nich jest niezbędny do budowy akumulatorów. Ich wydobycie doprowadza do zużywania dużych ilości wody pitnej, degradacji środowiska naturalnego, doprowadzając do wyzwalania szkodliwych pyłów, takich jak m.in. dwutlenek siarki. Co więcej, również warunki pracy w kopalniach wydobywających te metale często są skandaliczne. Elektrycznej motoryzacji nie pomaga także fakt, że dziś nieekologiczne jest… samo wytwarzanie prądu. Zdecydowana większość energii powstaje w elektrowniach węglowych lub atomowych wytwarzających szkodliwe gazy cieplarniane lub odpady radioaktywne.​​​​​​​

Auta zasilane prądem zmieniają oblicze motoryzacji. Choć do doskonałości tej raczkującej jeszcze technologii wiele brakuje, a cena akumulatorów do samochodów elektrycznych pozostaje bardzo wysoka, to w przyszłości tego typu pojazdy będą zapewne równie powszechne, jak pojazdy spalinowe. Mimo wszystkich bolączek „elektryków” wszystko wskazuje na to, że to właśnie do nich należy przyszłość.