Еще раз о сроке службы батарей электромобилей
Перевод свежей статьи с Wired.com:
Электромобили могут прослужить намного дольше, чем вы думаете
Вместо того, чтобы иметь более короткий срок службы, чем у двигателей внутреннего сгорания, батареи электромобилей работают намного дольше, чем ожидалось, что удивляет даже самих автопроизводителей.
Джеймс Моррис 8 декабря 2024 г., 7:00
Электромобили могут прослужить намного дольше, чем вы думаете
Фотография: Гетти
Подержанные электромобили практически бесполезны, потому что через несколько лет огромные батареи потребуют дорогостоящей замены. По крайней мере, к этому могут привести некоторые статьи или обсуждения на форумах последних лет. Однако, несмотря на то, что цены на бывшие в употреблении электромобили резко падают, появляются данные о том, что их батареи могут прослужить дольше, чем восьмилетняя гарантия, которая предоставляется большинству. Фактически, они все еще могут быть очень пригодными для использования даже через 20 лет, потенциально давая полностью электрическим автомобилям более длительный срок службы, чем многие аналоги, работающие на ископаемом топливе.
«Потребители очень обеспокоены состоянием аккумулятора, который вы покупаете в подержанном автомобиле», — говорит Джеймс Уоллес, соучредитель подразделения Fortescue по анализу аккумуляторов Elysia. Его компания, до приобретения Fortescue называвшаяся Williams Advanced Engineering, занимается разработкой программного обеспечения для оптимизации работы аккумуляторов в условиях интенсивного использования, таких как автоспорт (включая Формулу E), горнодобывающая промышленность и для автопроизводителя JLR. Уоллес надеется, что технология Elysia дойдёт до массового потребителя и поможет «дать потребителям больше прозрачности в отношении подержанных батарей, которые они покупают».
Люди основывают предположения на существующем опыте. Что касается срока службы батареи, то, скорее всего, это будут их смартфоны. Большинство из нас замечают, что срок службы батареи наших телефонов начинает снижаться через пару лет. Batterygate от Apple, вероятно, также не помогла бы популярнейшему представлению о долговечности литий-ионных элементов.
Создан навечно
Но появляется все больше свидетельств того, что аккумуляторы электромобилей намного прочнее аккумуляторов смартфонов. Начнем с того, что вы не склонны заряжать свой электромобиль каждый день, как телефон. Это может быть так редко, как раз в неделю или меньше. Реальные исследования показывают, как это влияет на аккумулятор электромобиля. Консалтинговая фирма P3 недавно проанализировала 7000 электромобилей в сотрудничестве с австрийским специалистом по тестированию аккумуляторов Aviloo. Их отчет показал, что в среднем аккумуляторы электромобилей имеют 90-процентную емкость после 100 000 километров езды, а на 300 000 километров у них все еще остается 87 процентов от первоначальной мощности.
Аналогичным образом, данные телематической компании Geotab показали, что разрядка батареи с течением времени намного ниже, чем первоначально прогнозировалось. В то время как исследование P3 основано на транспортных средствах возрастом от трех до пяти лет, сопоставляя оставшуюся емкость аккумулятора с пробегом, анализ Geotab учитывает возраст. «Мы провели исследование в 2019 году, а затем провели и более свежее исследование», — говорит Шарлотта Арг, старший менеджер по устойчивой мобильности в Geotab. «Последнее исследование включало 11 различных моделей и брендов. В наше исследование 2019 года вошли 23 различные модели разных поколений».
В обоих этих отчетах Geotab отслеживал состояние заряда и измерял поток энергии используемого транспортного средства, что также было подходом, использованным P3 и Aviloo. «Используя это, мы можем в любой момент времени оценить, какова общая емкость аккумулятора за весь срок службы этого автомобиля», — говорит Аргу. «На графике с течением времени мы можем начать смотреть на тенденции изменения емкости аккумулятора. В последнем исследовании мы рассмотрели более 5000 автомобилей и множество поездок». Geotab обнаружил, что средняя скорость деградации составляет всего 1,8 процента в год. В исследовании Geotab за 2019 год этот показатель составлял 2,3 процента в год. «В этом последнем исследовании участвовало не так много автомобилей раннего поколения», — говорит Аргу, — «что говорит нам о том, что системы управления батареями становятся лучше, а батареи служат дольше».
Если бы это ежегодное ухудшение на 1,8 процента продолжалось линейным образом, через 10 лет у электромобиля все равно было бы 82 процента емкости аккумулятора, что намного больше, чем 70 процентов, на которые большинство аккумуляторов имеют гарантию через восемь лет.
Если перекинуть эту цифру на 20 лет вперед, автомобиль все равно будет иметь 64 процента. Если автомобиль стартовал с запасом хода в 300 миль по стандарту WLTP (стандартный испытательный цикл, используемый в Европе), 20 лет спустя он мог бы иметь запас хода в 192 мили. Это остается вполне пригодным для использования, и теперь на рынке представлено множество автомобилей с пробегом более 300 миль по WLTP.
Мы не знаем, как долго прослужат батареи электромобилей… пока
Конечно, здесь все еще есть догадки, потому что не существует 20-летних основных электромобилей, а очень мало даже старше 10 лет. Многие из последних — это Nissan Leafs, в которых отсутствовала система терморегуляции, обеспечивающая хорошее состояние аккумуляторов, поэтому они, вероятно, не являются лучшим ориентиром для более современных электромобилей.
Но автомобили BMW i3 десятилетней давности, как сообщается, чувствуют себя хорошо: большинство из них по-прежнему обеспечивают более 80 процентов своей первоначальной мощности. Компания BMW, которая провела собственные исследования, подтвердила WIRED, что батареи i3 работают значительно дольше, чем ожидала компания. Действительно, в 2023 году BMW UK приобрела для тестирования самый старый i3, который компания смогла найти в своей сети одобренных автомобилей. Это была модель BEV 2013 года с аккумулятором емкостью 22,6 кВтч, выбранная исключительно по возрасту. Заряд аккумулятора автомобиля составил 83 процента после почти 10 лет эксплуатации.
Согласно результатам Plug In America, опубликованным Nimblefins, автомобили Tesla Model S 2013 года демонстрируют аналогичную мощность. В парке машин Tesla в Великобритании даже есть модель S 2015 года с пробегом более 250 000 миль, с той же батареей и примерно 86 процентами ее первоначальной емкости.
Однако Argue советует соблюдать осторожность. «Мы не можем предсказать будущее. На сегодняшний день это 1,8 процента в год», — говорит она. «Существует мнение, что к концу срока службы автомобиля может возникнуть то, что мы называем «кривой крена», когда аккумулятор начинает разряжаться быстрее, чем на протяжении большей части своего срока службы. Мы не наблюдали достаточно плохих автомобилей, наезжающих на эту пятку, чтобы иметь возможность предсказать или проанализировать, когда это произойдет. Все, что мы можем сказать сейчас, это то, что если они будут продолжать деградировать с той средней скоростью, которую мы наблюдаем, эти батареи должны прослужить 20 или более лет».
«Мы видим различия в разных автомобилях и моделях», — продолжает Аргу. Есть и другие факторы. «До сих пор мы не заметили существенного влияния большого пробега на скорость деградации, поэтому вам не следует бояться использовать свой электромобиль». Этот вывод соответствует исследованию P3.
«Но мы увидели корреляцию с частотой быстрой зарядки постоянным током», — предупреждает Аргу. «Автомобили, которые часто заряжаются с помощью быстрой зарядки, действительно имеют заметное увеличение скорости деградации».
Жаркая погода также является фактором, влияющим на долговечность. «В худшем случае это было в три раза больше для конкретной модели, эксплуатируемой в жарком климате и использующей частую быструю зарядку», — говорит Арг. Это будет означать потерю 5,4 процента емкости аккумулятора в год. Однако «лучшие из них имели в среднем 1 процент деградации в год. Мы определенно наблюдаем положительную тенденцию».
«Когда возник рынок электромобилей, существовала большая обеспокоенность по поводу факторов, которые могут привести к усилению деградации аккумуляторов», — говорит Нил Коуз, генеральный директор Geotab. «Например, полная разрядка, зарядка в холодную или теплую погоду, использование высокоскоростной зарядки вместо низкоскоростной зарядки. Но технологии аккумуляторов стали намного лучше, особенно в области систем управления — например, обеспечение правильной зарядки литий-ионных элементов в холодном состоянии».
Эта лучшая производительность батареи может обеспечить более длительную гарантию на более высокую оставшуюся емкость. Toyota уже предлагает 10-летнюю гарантию на свои аккумуляторы для электромобилей, а MG экспериментирует с пожизненной гарантией в Таиланде. «Обычно у вас все еще есть гарантии, которые обещают 70-процентное состояние здоровья через восемь лет, но деградация, которую мы наблюдаем на этих батареях, гораздо меньше», - говорит Уоллес.
Ваш электромобиль может оставаться хорошим даже через 20 лет
Однако до сих пор исследования основывались на том, как системы автомобиля сообщают о состоянии аккумулятора. «Я бы отнесся ко всем этим ценностям с долей скептицизма», — говорит Уоллес. «Сообщенное о состоянии здоровья на приборной панели, которое видит клиент, часто значительно отличается от фактического состояния здоровья этой батареи». Согласно отчету, опубликованному Elysia в 2023 году, истинное состояние здоровья может до 9 процентов отличаться от сообщаемого.
Другая проблема — это буфер, который производители оставляют в своих батареях, который представляет собой разницу между чистой и полной емкостью в кВтч. «ОЕМ-производители завышают размеры этих батарей», — говорит Уоллес. Тем не менее, Аргу объясняет, что «должен быть некоторый буфер безопасности, потому что из науки о батареях мы знаем, что если батарея остается полностью полной или полностью разряженной в течение длительного периода времени, это вызывает больший стресс. Наличие буфера защищает батарею от деградации».
Уоллес считает, что этот буфер слишком консервативен, учитывая низкую деградацию аккумуляторов электромобилей. «Им не нужно столько избыточных мощностей», — говорит он. «Меньшие буферы означают меньшие батареи, что снижает стоимость электромобилей». Проблема в том, что Уоллес считает, что многие традиционные автопроизводители еще не имеют необходимых данных о своих собственных батареях, чтобы пойти на этот шаг.
Тем не менее, если батареи продолжат работать долго, как показывают исследования P3 и Geotab, электромобили вполне могут оказаться в лучшем состоянии, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания того же пробега и возраста. Остальная часть электромобиля также обходится дешевле в эксплуатации. «Стоимость обслуживания значительно ниже», — говорит Коуз. «Вы обслуживаете тормозные колодки и меняете дворники — вот и все».
10-летний электромобиль может быть почти таким же хорошим, как новый, а 20-летний по-прежнему вполне пригоден для использования. Это может стать еще одним прорывом в автомобильной промышленности, которая полагается на автомобили, которые через 15 лет в основном отправляются на свалку.
