Počas minulého storočia sa autá poháňané benzínom či naftou stali dominantným druhom dopravy na celom svete. Sprísňovanie environmentálnych predpisov a technologický pokrok priniesli na naše cesty elektrické vozidlá, ktoré sa považujú za dopravu budúcnosti. Medzi hlavné súčasti elektromobilov patria nepochybne ich batérie. Od ich kvality a kapacity sa odvíja dojazd a cena elektromobilu.

Väčší dojazd, rýchlejšie nabíjanie a nižšia cena. Tesla má batériu, ktorá zmení elektromobily

Google Mapy dostanú brutálnu novinku, toto prinesie

Autopilot Tesly môže byť čoskoro v každom aute. Prvá automobilka prejavila záujem

Batérie sú neoddeliteľnou súčasťou hybridných vozidiel, plug-in hybridných vozidiel a plne elektrických vozidiel. Štandardom batérií je v súčasnosti technológia Li-Ion, čo znamená, že sa používajú Lítium-Iónové články.

Batérie do elektromobilov sa líšia oproti bežným „tuškovým“ batériám hlavne vyššou energetickou hustotou a vysokou ampérhodinovou kapacitou, vďaka čomu dodávajú väčší výkon pri oveľa dlhšom čase. Len pre porovnanie, batéria Toyoty Prius obsahuje okolo 9 kg uhličitanu lítneho, kým v batérii smartfónu je to len 7 g a v tablete približne 30 g.

Medzi dve hlavné obmedzenia pri batériách patrí jednoznačne dojazd, teda vzdialenosť, ktorú môže vozidlo prejsť na jedno nabitie, a aj čas nabíjania. Aj preto sa kladie veľký dôraz na zvyšovanie hustoty energie.

Na výrobu sa používajú rôzne chemikálie

Výroba batérií je pomerne náročná. Na výrobu Lítium-Iónovej batérie sú potrebné kladné a záporné elektródy spolu s elektrolytom. Záporné elektródy sú väčšinou vyrobené z uhlíka alebo grafitu, pozitívne sú vyrobené z oxidu kovov a elektrolyt je zložený zo soli lítia v organickom rozpúšťadle.

Hustota energie, životnosť či bezpečnosť Lítium-Iónových batérií sa môže výrazne líšiť v závislosti od zloženia, ktoré môže byť rôzne. Používa sa napríklad fosforečnan lítno-železnatý (LFP), ktorý sa dnes používa aj v niektorých elektrických autobusoch v Číne alebo nikel-mangánový kobalt (NMC), ktorý má vyššiu hustotu energie a používa sa väčšinou v osobných automobiloch.

Napríklad 85 kWh batéria Tesly Model S je tvorená zo 7104 článkov, ktoré sa skladajú do batériových modulov a tie sa ukladajú do jednoliateho bloku. Celá batéria má pritom hmotnosť okolo 540 kg, pričom sa montuje do podlahy elektromobilu, vďaka čomu má vozidlo nižšie ťažisko a lepšie manévrovacie schopnosti.

V súčasnosti sa kapacita batérií používaných v moderných elektromobiloch pohybuje zhruba od 28 do 100 kWh. Vďaka týmto parametrom je možné dosiahnuť dojazd v rozmedzí 200 až 536 km.

Medzi lídrov v oblasti výroby batérií patrí Čína, ktorá ma na trhu 55 % podiel. Spojené štáty americké majú len 10 % podiel, čo môže byť prekvapujúce vzhľadom na pôsobnosť spoločnosti Tesla, ktorá patrí medzi najznámejších výrobcov elektromobilov na svete.

Medzi najznámejších výrobcov batérií do elektromobilov patrí v súčasnosti Tesla, Panasonic, Samsung a LG Chem. Okrem nich existujú aj startupy, ako rakúsky Kreisel Electric či český HE3DA.

Ceny sú vysoké, no stále klesajú

Veľkým strašiakom býva aj cena batérií a ich záťaž na životné prostredie. Cena je okrem iného rozhodujúca pri konečnej cene elektromobilu. Ceny batérií za posledných 6 rokov klesli o 80 %, pričom aj naďalej klesajú, no ich cena je aj tak v závislosti od druhu a kapacity priemerne okolo 4000 dolárov. Očakáva sa však, že v blízkej budúcnosti sa elektromobily svojou cenou dorovnajú bežným spaľovacím vozidlám.

Prispieť k tomu má aj hromadná výroba. Na vybudovanie dostatočného počtu tovární je však potrebné zabezpečenie logistiky, technologických postupov a v neposlednom rade aj vysoké investície. Napríklad, obrovská továreň na výrobu batérií Tesla Gigafactory stála približne 5 miliárd dolárov.

Aj výrobcovia automobilov sa budú deliť na tých, ktorí si budú vyrábať svoje vlastné batérie a na tých, ktorí budú zadávať zákazky na výrobu externým špecializovaným firmám. Jednou z automobiliek, ktorá vyrába aj svoje vlastné batérie, je Nissan. Do modelu Leaf sa batérie vyrábajú neďaleko Newcastle v Anglicku.

Záťaž pre životné prostredie

Výroba elektromobilov zanecháva väčšiu ekologickú stopu, ako pri bežnom automobile so spaľovacím motorom. Príčinou sú batérie, nakoľko pri ich výrobe sa používajú veľmi nebezpečné chemikálie. Výrobcovia elektromobilov a batérií sú však pod ekologickým dohľadom a všetko nasvedčuje tomu, že sa bude čoraz viac prihliadať na ekologickosť výrobného procesu.

Do budúcna sa budú musieť hľadať aj náhrady za rôzne suroviny, ktoré sú potrebné na výrobu batérií. Ťažba surovín výrazne poškodzuje životné prostredie, zdravie a znečisťuje ovzdušie. Napríklad ťažba grafitu v Číne zapríčinila takzvaný „grafitový dážď“, ktorý významne ovplyvnil kvalitu miestneho ovzdušia a vody.

Problémom je aj samotná likvidácia batérií. Nakoľko je obsah batérií pre životné prostredie veľmi škodlivý, tak sa hľadajú rôzne spôsoby recyklácie. Technologické postupy sa zdokonaľujú a pracuje sa na mnohých možnostiach ekologickej likvidácie či recyklácie, keď dôjde ku koncu ich životnosti. Články z batérií je napríklad možné opätovne využiť na iné účely, pričom sa môžu stať súčasťou niečo iného, kde nebude nutná ich pôvodná kapacita.

Dôležitý je prúd, výkon a kapacita

Princíp nabíjania elektromobilov je úplne rovnaký, ako keď nabíjaš svoj smartfón či notebook. Do článkov batérie sa privádza a uskladňuje elektrická energia, ktorá musí prúdiť z nejakého zdroja, ktorým je väčšinou výkonná nabíjacia stanica.

Rýchlosť nabíjania závisí hlavne od typu prúdu, ktorý sa do elektromobilu privádza. Napríklad, pri Tesle je najlepšou voľbou určite jednosmerný prúd (DC). Jednosmerným prúdom však dokážu nabíjať len drahé a výkonné nabíjacie stanice, ktoré vedia pretransformovať striedavý prúd z elektrickej siete na jednosmerný.

Pri nabíjaní striedavým prúdom (AC) sa musí tento prúd premeniť na jednosmerný pomocou palubnej nabíjačky, ktorá je integrovaná priamo do elektromobilu. Tento proces však spomaľuje samotné nabíjanie. Ak je potrebné nabiť elektromobil čo najrýchlejšie, je preto nutné vyhľadať výkonnú nabíjaciu stanicu, ktorá nabije batériu jednosmerným prúdom.

Okrem prúdu vstupuje do hry o rýchlosť nabíjania aj výkon nabíjacieho zdroja, výkon palubnej nabíjačky či kapacita batérie. Jednosmerným prúdom sa batéria nabíja priamo, a preto sa často hovorí o takzvanom rýchlonabíjaní. Súčasné rýchlonabíjačky dokážu nabiť batériu na 80 % za približne 20 minút, pričom napríklad na Superchargery postačí 30 minút na prejdenie približne 270 km.

Čoskoro sa však na trh dostanú super výkonné nabíjacie stanice, ktoré budú vedieť nabíjanie skrátiť na 5 až 10 minút. Nevhodným nabíjaním je však možné batériu aj poškodiť. Batéria musí byť schopná prijať výkon, no pokiaľ nie je na určitý výkon stavaná, tak systém elektromobilu prispôsobí výkon nabíjania tak ,aby sa predišlo jej poškodeniu. Prevádzkovú životnosť a produktivitu batérie je možné zlepšiť pomocou softvéru na správu batérií.

Obava zo straty kapacity nie je opodstatnená

Viacero ľudí sa obáva straty kapacity batérie. Podstatná časť pôvodnej kapacity by mala vydržať minimálne 8 rokov. Aj väčšina automobiliek poskytuje záruku na batériu na takéto dlhé obdobie. Podľa dostupných prieskumov sa po najazdení 100 000 km zníži kapacita batérie o 5 %, pričom každých 50 000 km znižuje kapacitu len o 1 %.

Elektromobily môžu byť vybavené rôznymi nabíjacími portmi. Ide napríklad o Type 2, ktorý sa považuje za európsky nabíjací štandard, CCS, pri ktorom ide o kombinovaný systém nabíjania s podporou jednosmerného aj striedavého prúdu, či CHAdeMO, ktorý je štandardom pre japonské automobilky ako Nissan, Mitsubishi, Subaru, či Toyota.

Zabúda sa na motory a ďalšie časti elektromobilu

Nie len výroba batérií, ale aj výroba samotného vozidla má negatívny dopad na životné prostredie. Batérie zvyknú vážiť aj niekoľko stoviek kilogramov a preto sa výrobcovia snažia odľahčiť zvyšok vozidla. Výsledkom je, že niektoré časti vozidla obsahujú veľa ľahkých materiálov, ktoré vyžadujú veľké množstvo energie na výrobu a ich spracovanie.

Energiu výroby zvyšujú aj elektromotory. V súčasnosti existujú dva druhy motorov používaných v elektrických vozidlách. Motory s permanentnými magnetmi, ktoré sú použité napríklad v Tesla Model 3 alebo indukčné motory, ktoré môžeme nájsť v elektromobile Tesla Model S. Indukčné motory nepoužívajú magnety, ale motory s permanentnými magnetmi.

Magnety nachádzajúce sa v motoroch s permanentnými magnetmi obsahujú vzácne kovy, ktoré sa používajú na zvýšenie výkonu motorov. Štúdia z roku 2012 uvádza, že globálna ťažba dvoch vzácnych kovov, dysprosia a neodýmu by sa mala v nasledujúcich 25 rokoch zvýšiť až o 700 %. Na vyriešenie týchto problémov môže pomôcť nová technológia výroby batérií.

Do úvahy spadajú hliník-iónové a sodík-iónové batérie, no v súčasnosti ich recyklácia nie je ani zďaleka na takej úrovni ako v prípade lítium-iónových. Z výsledkov viacerých štúdií teda vyplýva, že elektromobily alebo plug-in hybridy majú väčšiu uhlíkovú stopu pri výrobe ako bežné vozidlá so spaľovacím motorom. Naopak počas celej životnosti vozidla majú elektromobily podstatne nižšiu uhlíkovú stopu ako štandardné vozidlo.

Je potrebná postupná zmena myslenia

V súvislosti s elektromobilmi sa najčastejšie medzi ľuďmi hovorí práve o batériách. Je potrebné si uvedomiť, že s kúpou elektromobilu je potrebná aj určitá zmena myslenia. Existuje mnoho mýtov, ktoré sa objavujú na rôznych stránkach či fórach, ktoré ovplyvňujú názory a pohľady na elektromobily.

Obyčajný elektromobil má spravidla zrýchlenie, ktoré je porovnateľné s drahšími vozidlami so spaľovacím motorom. Dokážeš preto v krátkom čase vyvinúť veľkú rýchlosť. Pri elektromobile prebieha aj takzvaná rekuperácia, ktorá zapríčiňuje, že sa vozidlo neustále dobíja pri brzdení a tým sa šetria aj brzdy samotného vozidla.

Elektromobil je možné nabiť takmer kdekoľvek. Pri spaľovacom motore je potrebné ísť na čerpaciu stanicu. Elektrické vozidlo sa dá dobiť pri supermarketoch, v nabíjacích staniciach rôznych dodávateľov elektrickej energie, na parkoviskách obchodných centier či v biznis centrách. Výhodou preto je, že počas obchodného stretnutia alebo nákupu si môžeš svoje vozidlo pohodlne dobíjať na parkovisku, ktoré má k dispozícii nabíjaciu stanicu.

U väčšiny ľudí sa spomína aj dojazd elektromobilu. Pri autách so spaľovacím motorom je možné na jedno natankovanie prejsť aj 900 km. Pri elektromobiloch je preto potrebné myslieť skôr na to, koľko kilometrov prejdem na dennej báze. Je potrebné sa dostať do stavu, kedy si sám budeš vedieť vypočítať to, na koľko dní ti vystačí batéria, aby si ju znova mohol nabíjať.

Jednoducho povedané, je potrebné v určitých veciach zmeniť myslenie a naučiť sa, že už nie som majiteľom benzínového, či naftového vozidla, ale vlastním elektromobil, ktorý je v určitých veciach iný.

Varovný prst na záver

Obrovským problémom je likvidácia poškodených batérií, ktorá je vo svete nesmierne problematická. Navyše FonTech.sk exkluzívne zistil, že o nič lepšie to nie je ani na Slovensku. V zahraničí sa odohralo už množstvo prípadov, kedy bolo hasenie elektromobilu celkom problematické. Problémy sa však týkali aj likvidácie takéhoto vozidla. V Rakúsku pri jednej z dopravných nehôd zhorela Tesla. Majiteľ tohto vozidla jednoducho nevedel, čo s vozidlom spraviť, nakoľko ho nechcelo prijať žiadne šrotovisko.

Nakoniec museli celú situáciu vyriešiť špecialisti z Tesly, ktorí majiteľovi s recykláciou pomohli, no najskôr museli čakať na súhlas rakúskych orgánov. Podobných incidentov sa vo svete odohralo už viackrát. Od samovznietenia až po horenie pri dopravných nehodách.

Kontaktovali sme Ministerstvo dopravy, Ministerstvo životného prostredia, tri najväčšie poisťovne či niektoré automobilky a vec sa má tak, že na danú otázku nedokáže momentálne nikto s určitosťou odpovedať. Jedna z automobiliek sa vyjadrila, že ich úlohou je vozidlá vyrábať a následnej likvidácii sa už nevenujú, takže sa k tejto otázke taktiež nevedia vyjadriť. „S otázkou sa prosím obráťte na Ministerstvo životného prostredia,“ uviedla pre FonTech.sk hovorkyňa Ministerstva dopravy, Karolína Ducká.

„Čo sa týka samotnej likvidácie vozidiel, v tomto je potrebné sa obrátiť na Ministerstvo životného prostredia SR, v ktorého kompetencii je vydávanie autorizácií na spracovanie odpadov, vrátane starých áut,“ dodala špecialistka externej komunikácie poisťovne Allianz, Ing. Helena Kanderková.  

Hasičský záchranný zbor (HaZZ) sa pre FonTech.sk vyjadril, že aktuálne pracujú na metodike hasenia elektrických vozidiel, nakoľko vedia, že aj v zahraničí je s tým veľký problém. Čo sa týka samotnej likvidácie, tak tú si musí vyriešiť majiteľ zhoreného vraku. Akým spôsobom sme sa však nedozvedeli. V tomto ohľade sa na trhu s najväčšou pravdepodobnosťou nachádza poriadna diera.

Bude však len otázkou času, kedy začnú vznikať spoločnosti, ktoré sa budú zhorenými, či inak poškodenými elektromobilmi zaoberať. Likvidácia nie len samotného vozidla, ale aj batérií bude nákladné a aj časovo náročné. Viac si o tejto téme prečítaš v exkluzívnom článku, kde sme rozoberali túto kauzu detailne.