Паром с питанием от батарей Эйдсфьорд для переправы на западе Норвегии
Длина парома Эйдсфьорд (Eidsfjord) – 106 метров, он может перевозить до 120 автомобилей и до 349 человек (включая команду). Емкость батарей – около одной тысячи киловатт-часов, достаточна для работы парома в течение нескольких часов в случае отказа зарядных станций или перебоев в электроснабжении. Паром снабжен дизельным генератором, который может питать ходовые электродвигатели парома в случае отказа батарей.
Время в пути – 20 минут (Википедия на норвежском не согласна – указано 11 минут). Время зарядки батарей между рейсами– 9 минут.
Развернутая длина маршрута на переправе Anda – Lote – около 2 километров в одну сторону (измерено по Яндекс.Картам).
Экспериментальный контактно-аккумуляторный электропоезд Electrostar серии 379
(дополнение к этому посту о прототипе контактно-аккумуляторного электропоезда)
Серия электропоездов Class 379 Electrostar компании Bombardier – 30 четырехвагонных электропоездов с питанием от контактной сети переменного тока напряжением 25 киловольт, выпущенных с 2010 по 2011 годы. Конструкционная скорость 160 км/ч.
Один из электропоездов – номер 379013 – был позже переделан в контактно-аккумуляторный, подробности – в документе Battery Driven Bombardier Electrostar (Контактно-аккумуляторный Bombardier Electrostar). Переделанный электропоезд при питании от батарей может развивать скорость до 120 км/ч и проехать до 50 километров. Батареи размещены под одним из вагонов.
Питание от батарей (январь 2015 года)...
Питание от контактной сети...
Bombardier представляет новую модель электропоезда с аккумуляторами
Развитие литий-ионных аккумуляторов и увеличивающееся их производство позволяет использовать их не только в электронных гаджетах и электромобилях. Компания Bombardier подумала, почему бы не установить их в городские и пригородные электропоезда и… установила, продемонстрировав прототип своего пассажирского электропоезда Talent 3.
Это не полностью аккумуляторный состав, а гибрид, хотя в данном случае речь идет не о вспомогательном ДВС, а о способности работать как на электрифицированных линиях в обычном режиме, получая энергию с контактного провода над путями, так и о возможности двигаться там, где контактной сети нет.
Прототип позволяет проехать скромные 40 км на батарейках, но второй вариант Talent 3, который появится в следующем году, будет способен проехать уже 100 км на одной зарядке. Электропоезд оснащен системой рекуперации, а аккумуляторы автоматически заряжаются при подключении к контактной сети. В качестве примера, где вполне может эксплуатироваться такой состав, приводится Германия, где около 40% всех железных дорог не электрифицировано.
Специалисты технического университета Дрездена, проводившие исследования эффективности использования такого электропоезда, отмечают, что по сравнению с дизельными, шум уменьшается вдвое, а вредные выбросы отсутствуют. Также отмечается, что стоимость эксплуатации в течение 30-летного срока службы такого электропоезда существенно уменьшается.
Ист.
BMW i3 может получить аккумуляторную батарею емкостью 100 кВт
Электромобиль BMW i3 может вскоре получить аккумуляторы на 100 кВт*ч, что позволит увеличить пробег на одной зарядке до 435 миль (700 км). Разработкой занимается немецкая инжиниринговая компания Lion Smart, специализирующаяся в области электрических систем.
Недавно была представлена их последняя разработка – новый аккумулятор для BMW i3, названный “LIGHT Battery”. Как заявляют представители компании, удалось избавиться от части проводов, в частности, используемых для систем контроля температуры и напраяжения батареи или необходимых в качестве шины данных. Освободившееся место позволило установить больше элементов питания.
Т. к. ячейки находятся внутри жидкостной системы охлаждения, в качестве средства коммуникации между блоками используются акустические и оптоэлектронные средства. Блочная конструкция позволяет варьировать мощность батареи, а также использовать различные аккумуляторы для разных напряжений.
Аккумуляторы Tesla дешевле, чем у конкурентов
Технология производства, которую применяет компания Tesla и ее технологический партнер Panasonic Corp., позволяет предлагать самую низкую цену на свои аккумуляторы. Это достигается, в частности, сокращением количества применяемого при производстве батарей кобальта – металла, цена на который существенно возросла по мере увеличения выпуска электромашин.
Об этом говорится в исследовании Bloomberg New Energy Finance (BNEF). 5-го июня Илон Маск заявил, что цель на этот год – довести цену на аккумуляторную ячейку до 100$ за кВт*ч, а в течение двух лет довести стоимость всей батареи до уровня менее 100$ за кВт*ч.
BNEF отмечает, что конкуренты могут предложить стоимость не ниже 120$ за кВт*ч на свои аккумуляторы (по состоянию на 2017-й год), и не ожидается, что эта цена опустится до уровня 100$ и ниже раньше 2025-го года. Это дает Tesla несколько лет технологического преимущества.
В то же время, хотя Tesla доминирует на рынке электрокаров в США, это отнюдь не так в других странах. Серьезную конкуренцию начинают создавать, в частности, европейские производители - Volkswagen, Daimler, Volvo Cars, BMW. Соперничество намечается в классе SUV и кроссоверов, где Model X будут противостоять (или уже противостоят) такие модели, как Mercedes-Benz, представивший во вторник в Стокгольме свой электрический кроссовер EQC, Jaguar Land Rover’s I-Pace, Audi’s coming E-Tron, Hyundai Kona, часть из которых появится в продаже уже в следующем году.
Mercedes-Benz планирует инвестировать по меньшей мере 10 миллиардов евро в расширение производства электромашин и увеличение количества моделей.
В отчете говорится, что увеличение предложения электрокаров уже позволяет переключиться с просто удовлетворения спроса на этот вид транспорта на более прозаические вещи, такие, как цена, качество изготовления, сервисное обслуживание и т. п. Это те области, где Tesla еще есть
чему поучиться у автопроизводителей с гораздо большим опытом выпуска машин.
Если говорить о лидерстве на мировом рынке электротранспорта, то тут впереди китайская компания BYD с ее 9.9% рынка. Tesla немного позади – 9.7%. В данной момент наращивается выпуск Model 3, планируются серьезные инвестиции компании Tesla в Китае, доводится до ума электрогрузовик Tesla Semi, готовится выпуск Model Y и пикапа.
Впрочем, не все проходит гладко. В частности, обновление системы автопилотирования электромобилей компании задерживается, купленный за 2.1 млрд. долларов бизнес Solar City пока не оправдывает ожиданий.
Ист.
Что не так с современными аккумуляторами для смартфонов
Два года назад журналисты Washington Post сделали серию материалов про добычу самых дорогостоящих элементов внутри Li-ion аккумулятора — графита, кобальта и лития. В одном из них — короткий видеоролик. Африка, узкая мутная река — почти ручей, а по берегам — женщины в разноцветных одеждах, дети и суета. Мы в самой гуще рабочего дня: все промывают в ручье куски то ли земли, то ли камней. Быть может, именно отсюда родом кобальт, без которого не может работать аккумулятор вашего смартфона: большая часть его добычи приходится на небольшой регион африканской страны Конго, где есть официальные шахты с касками и минимальными зарплатами, а есть дикая добыча.
В этом видео, кроме гуманитарной проблемы, можно рассмотреть еще и, наверное, главную техническую проблему в производстве Li-ion аккумуляторов. По оценкам аналитического агентства Bloomberg New Energy Finance, уже в 2016 году общая емкость всех проданных Li-ion составила около 120 ГВт*ч. В пересчете на что-то более привычное это 7,5 миллиарда стандартных телефонных аккумуляторов, то есть почти по штуке на каждого жителя Земли. Ноутбуки, смартфоны — инопланетянину люди могут показаться лишь странными животными, обслуживающими плоские коробочки с энергией: каждый вечер они приходят домой, чтобы зарядить их, а с утра отправляются тратить восполненные запасы электричества.
И, если мы еще и захотим использовать Li-ion в электромобилях, даже жестокий рынок кобальта может уже этого не выдержать: либо люди станут работать уже в совсем рабских условиях, либо — что более вероятно — они не смогут добывать кобальт в нужных для индустрии объемах.
Впрочем, это совсем не единственные проблемы Li-ion.
Запасливая коробочка
Если кто-то (например, Нобелевский комитет) захочет разобраться, кто первый придумал литий-ионный аккумулятор, то столкнется с серьезной проблемой. В одной работе впервые предложили сам принцип, в другой показали какой-нибудь компонент, а в третьей наконец собрали сам аккумулятор. В общем, истоков у технологии очень много — десятки лет исследований и сотни коллективов, перебиравших материалы и условия.
Основной принцип работы Li-ion аккумулятора достаточно прост. Внутри этой коробочки — разделенные полупроницаемой мембраной два электрода (то есть электропроводящих материала, исполненных в определенном форм-факторе — пластина, проволока, цилиндр и т.д.), погруженных в электролит (очень упрощенно: электропроводящий раствор), богатый ионами лития. В самой популярной на сегодня версии аккумулятора один его электрод сделан из графита, а другой из оксида кобальта СoO2.
Главные действующие лица в Li-ion аккумуляторах, как видно из названия, это атомы лития. Они очень легкие и подвижные и поэтому отлично справляются с ролью хранителей энергии. Li-ion аккумуляторы, с одной стороны, получают почти максимальную удельную емкость в расчете на массу, поскольку каждый из атомов лития может хранить по одному электрону. А с другой стороны, мобильность атомов лития позволяет аккумуляторам быстро разряжаться, выдавая неплохой ток, поскольку эти процессы напрямую связаны с перемещением лития внутри аккумулятора. В свою очередь, графит и оксид кобальта подобраны уже под литий: их кристаллические решетки организованы таким образом, что позволяют атомам лития легко проходить сквозь них.
Взрывы и самовозгорания прошлого поколения Li-ion аккумуляторов
Еще несколько лет назад вместо графитового электрода использовался чистый металлический литий, от которого за время многочисленных циклов зарядки и разрядки в сторону CoO2 вырастали ветвистые дендриты. Они в конце концов «коротили» положительный и отрицательные электроды друг на друга, и через аккумулятор начинали проходить слишком большие электрические токи. Это запускало каскад неуправляемых химических реакций с выделением тепла, и аккумулятор плавился или взрывался. Похожая история недавно была с аккумуляторами Samsung Galaxy Note 7, только они взрывались даже не из-за износа, а из-за просчетов при сборке аккумуляторов.
Проблема с зарядкой
Другой пример менее опасный, но зато более знакомый: если разрядить Li-ion аккумулятор несколько раз до нуля, то после он уже гораздо хуже держит электричество, потому что кристаллическая структура электрода из оксида кобальта частично разрушилась под напором атомов лития.
Еще больше была проблема с зарядкой. Несколько лишних процентов к величине тока или напряжения — и аккумуляторы сразу начинали деградировать. Теперь обычные пользователи защищены от этих фокусов своими зарядными устройствами и встроенными в аккумуляторы электронными схемами, контролирующими ход зарядки, но раньше такого не было и аккумуляторы выдерживали гораздо меньше циклов разряда и заряда. Вся начинка наших «черных ящиков» тщательно подогнана и смазана годами исследований, чтобы мы могли наслаждаться видимой простотой.
Li-ion в электротранспорте
Сделать большой Li-ion аккумулятор непросто. По сути, это огромный ансамбль аккумуляторов, синхронизированных между собой. Например, аккумулятор Tesla Model S состоит из 16 блоков по 74 элемента каждый, то есть всего из 1184 элементов. Эта сложная конструкция, по некоторым оценкам, стоит почти половину всей машины. Чтобы минимизировать издержки, Илон Маск открыл в пустыне Невада огромную фабрику по изготовлению Li-ion аккумуляторов
Индустрия литий-ионных аккумуляторов
Журналисты Motherboard однажды измельчили айфон в промышленном блендере и выяснили, что внутри него содержится как минимум 31 различный химический элемент. Золото, галлий, ванадий — откуда они там? Зачем? Внутри Li-ion аккумуляторов тоже много неожиданных историй. Дикая добыча кобальта — это самая популярная работа в окрестностях африканского города Колвези. Мужчины небольшими группами спускаются в подземные лазы, где почти без всяких инструментов отбивают горную породу, а потом отдают ее на промывку женам и детям и в конце концов продают находки перекупщикам. Средняя выручка на мужчину получается 2−3 $ в день. Добыча за гранью выживания. Местные даже верят, что подземные залежи кобальта можно опознать по особым цветам, растущим над ними на Земле.
Компания BYD открыла новый завод по производству аккумуляторов
Один из крупнейших в мире производителей аккумуляторов, китайская компания BYD, открыла свой третий завод, расположенный на западе страны в провинции Цинхай (Qinghai). На полную мощность производство должно выйти в 2019-м году, когда этот завод станет крупнейшим в мире.
Он занимает площадь, соответствующую 140 футбольным полям, и позволит выпускать батареи суммарной емкостью до 24 ГВт•ч. Тем самым выполняется программа, согласно которой к 2020-му году общий выпуск аккумуляторов компании должен составить 60 ГВт•ч.
Это современное производство с высокой степенью автоматизации технологических процессов. Широко используются автономные транспортные средства, электронная система управления производством (Manufacturing Execution System) и т. п.
Место постройки завода выбрано не случайно, т. к. здесь находятся большие месторождения лития, применяющегося при производстве аккумуляторов.
«Все наши аккумуляторы имеют уникальный идентификационный код», говорит He Long, CEO компании BYD battery division. «Считывание этого QR кода позволяет нам, при возникновении проблем, сразу получить спецификации данного аккумулятора и прочую необходимую информацию.»
Надобность в источниках энергии сейчас очень велика, т. к. наблюдается настоящий бум развития электротранспорта. К тому же ряд стран уже установили даты, когда должен прекратиться выпуск транспортных средств с традиционными двигателями.
Ист.