Baterie do samochodu elektrycznego – wytrzymałość, zasięg, cena
Ekologia

Baterie do samochodu elektrycznego – wytrzymałość, zasięg, cena

21 Kwietnia 2021

Samochody elektryczne stopniowo podbijają rynek motoryzacyjny, walcząc o coraz większą powszechność i miano rzeczywistej alternatywy dla pojazdów spalinowych. Bateria do samochodu elektrycznego, czyli jedna z jego najważniejszych i jednocześnie najdroższych części określa zasięg auta i przekłada się na możliwości pojazdu. Wyjaśniamy, jakie są rodzaje baterii do samochodów elektrycznych, od czego zależy ich żywotność oraz ile należy za nie zapłacić.

​​​​​​​Rodzaje baterii do samochodów elektrycznych

Bateria do samochodu elektrycznego to jedna z jego głównych części, od której zależy m.in. odległość, jaką jest w stanie pokonać auto na jednym ładowaniu oraz cena pojazdu (szacuje się, że koszt akumulatora to około 30-40% kwoty, jaką należy zapłacić za samochód elektryczny). Na wstępie należy zaznaczyć, że pojęcia baterii i akumulatora nie są tożsame – akumulator jest przystosowany do wielokrotnego użytku na skutek ponownego ładowania prądem elektrycznym, czego nie można powiedzieć o baterii. Mimo że określenia się różnią, bardzo często są one używane zamiennie, co znajduje zastosowanie również i w tym artykule.

Poszczególne rodzaje akumulatorów do samochodów elektrycznych różnią się wykorzystaniem odmiennych pierwiastków chemicznych, a także wagą i żywotnością. Najczęściej stosowanymi typami baterii w pojazdach elektrycznych są akumulatory litowo-jonowe oraz niklowo-wodorkowe. Baterie litowo-jonowe do samochodu wyróżniają się przede wszystkim wysoką „gęstością energii”, czyli długą żywotnością przy relatywnie niskiej wadze akumulatora. Samochód elektryczny zasilany baterią litowo-jonową jest w stanie przejechać nawet kilkaset kilometrów bez konieczności ładowania. Co więcej, ten typ baterii jest stosunkowo trwały i pozwala na ograniczenie występowania tzw. efektu pamięci, czyli skracania czasu pracy akumulatora na skutek jego ładowania przed całkowitym wyczerpaniem zmagazynowanej energii. Baterie litowo-jonowe znajdują zastosowanie nie tylko w przemyśle motoryzacyjnym, ale także w elektronicznym, m.in. przy produkcji smartfonów i laptopów.

Akumulatory do aut elektrycznych funkcjonują również w oparciu o wcześniej wspomniane ogniwa niklowo-wodorkowe, które są cięższe, a zarazem tańsze w porównaniu do baterii litowo-jonowych. Akumulatory tego typu cechują się stosunkowo długą żywotnością, jednak w ich przypadku efekt pamięci występuje częściej, niż w akumulatorach litowo-jonowych, co w praktyce oznacza konieczność regularnego ładowania. Producenci hybryd wykorzystujących akumulatory niklowo-wodorkowe znaleźli jednak rozwiązanie tego problemu – akumulator automatycznie odzyskuje energię powstającą w wyniku hamowania pojazdu, dzięki czemu tzw. efekt pamięci nie stanowi problemu dla użytkownika samochodu. Baterie te są relatywnie odporne na wysokie temperatury, jednak w samochodach zasilanych zarówno akumulatorami litowo-jonowymi, jak i niklowo-wodorkowymi zastosowano szereg systemów chłodzących, które chronią poszczególne ogniwa przed przegrzaniem, dzięki czemu wykorzystywane komponenty nie są niebezpieczne nawet w skrajnych warunkach.

Na jak długo wystarczają baterie w samochodach elektrycznych?

Bateria do samochodu elektrycznego jest w stanie wytrzymać średnio 15-20 lat użytkowania, w których trakcie pojazd pokona około 240-300 tysięcy kilometrów, jednak z upływem czasu dochodzi do spadku jej pojemności. Producenci aut elektrycznych zazwyczaj oferują swoim klientom gwarancję 8 lat żywotności baterii – takie rozwiązanie wykorzystuje m.in. Renault, zapewniając 160 tysięcy kilometrów bezproblemowej jazdy z pojemnością baterii na poziomie minimum 70% w modelu Zoe. Znaczna część producentów samochodów elektronicznych obejmuje je również 2-letnią gwarancją bez limitu kilometrów.

Pokonanie samochodem elektrycznym trasy o łącznej długości około 300 tysięcy kilometrów, co przekłada się na blisko 1000 cykli ładowania, może wiązać się ze zmniejszeniem żywotności akumulatora do 70-80% pierwotnej pojemności baterii. Zdarza się jednak, że nawet po przejechaniu kilkuset kilometrów samochodem elektrycznym, parametry jego akumulatora nie spadną do poziomu uniemożliwiającego swobodną eksploatację pojazdu. W przypadku, gdy pojemność akumulatora jest bliska 70-80% jej pierwotnej wartości i nie jest on w stanie zasilać pojazdu, może być wykorzystywany jako stacjonarny magazyn energii i dopiero później, po około 30-40 latach, zostać poddany procesowi recyklingu.

Czy bateria do samochodu elektrycznego jest awaryjna?

Baterie zabezpieczono przed awariami, m.in. montując układy chłodzenia, jednak aby ogniwa pozostały w dobrym stanie, należy unikać kilku czynników, które wpływają negatywnie na ich kondycję. To, czy bateria do samochodu elektrycznego będzie trwała, w znacznym stopniu zależy od warunków eksploatacji auta. Akumulatorom szkodzą wysokie temperatury, które mogą być wynikiem nie tylko warunków pogodowych, ale i intensywnego użytkowania pojazdu (co wiąże się z szybkim procesem rozładowywania i ładowania baterii), a także długie przerwy w użytkowaniu auta, w szczególności, jeśli akumulator jest wówczas całkowicie rozładowany.

Korzystanie z szybkich ładowarek może skrócić żywotność baterii, zwłaszcza jeśli na zewnątrz panuje wysoka temperatura powietrza. Bateria do samochodu elektrycznego ze względu na swoje położenie (producenci większości aut elektrycznych umieszczają akumulatory na płasko w podwoziach samochodów) może ulec zniszczeniu również na skutek kolizji pojazdu. Obecnie, nawet jeśli dojdzie do ewentualnej awarii baterii, jej naprawa nie jest tak skomplikowana, jak mogłoby się wydawać. Co prawda, koszt wymiany baterii w samochodzie elektrycznym to wydatek rzędu co najmniej kilkudziesięciu tysięcy złotych, jednak bardzo rzadko zdarza się, że konieczna jest wymiana całego akumulatora – zazwyczaj wystarczy zastąpić tylko pojedyncze ogniwa.

Producenci aut wykorzystują akumulatory modułowe, których naprawa opiera się na wymianie poszczególnych części. Na takie rozwiązanie zdecydowały się między innymi Tesla i Audi, które w celach naprawy często korzystają ze zregenerowanych elementów akumulatorów, co jest metodą nie tylko oszczędną, ale i bardziej ekologiczną. Regeneracja baterii do samochodów elektrycznych polega na kompleksowej diagnostyce akumulatora, a następnie pielęgnacji komponentów i wymianie tylko tych części, które uległy zniszczeniu. Bez wątpienia taka usługa jest o wiele tańsza od zakupu nowej baterii do „elektryka”, jednak jej cena zależy od wielu czynników, m.in. rozmiaru usterki i rodzaju akumulatora.

Rodzaje i sposoby ładowania baterii do samochodów elektrycznych

Baterię do samochodu elektrycznego można ładować na różne sposoby. Najtańszą i zarazem najbezpieczniejszą dla kondycji akumulatora metodą jest korzystanie z domowych gniazdek o standardowym napięciu sieciowym 230 V. Ładowanie akumulatora za pomocą prądu płynącego z domowych gniazdek trwa stosunkowo długo, jednak nic nie stoi na przeszkodzie, aby pozostawić samochód na całą noc w garażu. Co prawda nie wystarczy to do naładowania baterii w pełni, jednak sprawdzi się w przypadku w miarę regularnego podładowywania pojazdu.

Proces ładowania akumulatora w warunkach domowych można przyspieszyć za pośrednictwem specjalnej ładowarki naściennej, czyli tzw. Wallboxa. Zazwyczaj stosowanie systemu Wallbox pozwala na ładowanie akumulatora prądem o natężeniu 16 A, co starczy, aby w przeciągu jednej nocy w pełni naładować baterię.

Z kolei użycie ładowarki do samochodów elektrycznych dostępnej na stacjach ładowania to najszybszy sposób na zasilenie auta elektrycznego. Przy mocy 50 kW kilkadziesiąt minut wystarczy, aby naładować samochód do pełna, ale poszczególne stacje oferują również ładowarki o większych mocach, umożliwiające użytkownikom samochodów elektrycznych jeszcze szybsze ładowanie. Trzeba jednak liczyć się z tym, że opcja ta jest nie tylko najszybsza, ale również dość droga.

Ceny baterii do samochodów elektrycznych

Nowe akumulatory do samochodów elektrycznych to kosztowna inwestycja rzędu kilkudziesięciu tysięcy złotych. Za baterię do popularnego Nissana Leaf należy zapłacić prawie 100 tysięcy złotych, natomiast według oferty BMW bateria do modelu i3 to koszt blisko 80 tysięcy złotych. Produkcja baterii do samochodów elektrycznych wiąże się z eksploatacją trudno dostępnych złóż, takich jak lit, nikiel czy kobalt, co przekłada się na wysokie ceny akumulatorów. Przewiduje się jednak, że kwoty, jakie należy zapłacić za pojazdy elektryczne, będą spadać, m.in. ze względu na rozwój elektromobilności i coraz powszechniejsze wykorzystanie procesu recyklingu w produkcji baterii.

Samochody elektryczne wzbudzają wiele kontrowersji ze względu na ślad węglowy, jaki powstaje przy ich produkcji oraz wykorzystywanie wcześniej wspomnianych rzadkich metali. Należy jednak podkreślić, że rynek elektromobilności prężnie się rozwija, a producenci baterii do samochodów elektrycznych zapowiadają spadek ich cen. W ciągu najbliższych lat możemy się więc spodziewać dynamicznego wzrostu popularności samochodów z napędem elektrycznym.