Зарядка стала основным способом пополнения запасов энергии в аккумуляторах электромобилей (EV) в пути. Однако некоторые компании видят альтернативный вариант, который, по их мнению, может быть даже быстрее самых современных зарядных станций: замена аккумуляторных блоков (swapping).
Сегодня стартап из Сан-Франциско под названием Ample продемонстрировал свою новую систему быстрой замены батарей, которая, по заявлению компании, способна заменить севший аккумулятор на свежий всего за пять минут.
Ample присоединяется к ряду других компаний, как прошлых, так и нынешних, с похожими идеями. Цель замены батарей — достичь удобства и скорости посещения АЗС. Сторонники этого подхода утверждают, что это может укрепить позиции электромобилей, сделав процесс пополнения запаса хода значительно быстрее. Тем не менее, некоторые эксперты настроены скептически, считая замену батарей дорогостоящим решением, которое в лучшем случае будет обслуживать узкую нишу в будущем электротранспорта.
Станции замены Ample внешне напоминают спроектированные в Кремниевой долине автомойки: сверкающие белые поверхности и скругленные углы. «Вся наша концепция заключается в том, чтобы предоставить опыт, который будет таким же быстрым, доступным и удобным, как заправка бензином», — рассказал Хамид Шриккер, директор по продукту Ample, во время видео-экскурсии.
Станция Ample занимает площадь примерно двух парковочных мест и предлагает обслуживание в режиме «проезда». Когда автомобиль готов к обмену, водитель заезжает на станцию. Сдвигается дверь, открывая платформу внутри. Следуя инструкциям на экранах внутри станции, водитель паркуется точно на платформе, а затем одним нажатием кнопки в связанном приложении запускает процесс замены. Платформа станции поднимает автомобиль вместе с пассажирами на несколько футов, и затем внутренняя механика приступает к работе, извлекая использованные батареи и устанавливая новые. Когда замена завершена, платформа опускает автомобиль обратно на дорогу, и водитель может уезжать с полностью заряженным аккумулятором.
Разряженные батареи затем могут заряжаться в течение нескольких часов и быть установлены в другой автомобиль. По словам соучредителя и президента Ample Джона де Соуза, хотя аккумуляторы можно заряжать быстрее, замедление процесса помогает предотвратить деградацию. Количество замен будет ограничено подключением к электросети: станция со 100-киловаттным подключением сможет заряжать и менять 48 батарей за сутки, при этом каждая батарея имеет емкость 50 киловатт-часов.
В районе Сан-Франциско Ample уже развернула дюжину своих станций первой генерации. По словам де Соуза, они выполняют несколько сотен замен в день, каждая из которых занимает около 10 минут. Стартап сотрудничает с Uber, пытаясь продемонстрировать эффективность замены батарей в сложных условиях, таких как парки автомобилей для райдшеринга. Однако общая цель — создать универсальную замену, которая позволит людям в ежедневных поездках или в дальних путешествиях быстро обменивать батарею EV и продолжать путь.
Строительство станций замены обойдется дороже строительства суперчарджеров: Ample отказалась раскрыть точную стоимость каждой станции, сообщив лишь, что они будут дешевле других объектов для замены батарей, которые, по данным некоторых источников, могут стоить полмиллиона долларов за постройку и установку.
Развилка на дороге
Ample далеко не первая компания, занявшаяся технологией замены аккумуляторов. Tesla Motors изучала эту концепцию, демонстрируя технологию на своем Model S в 2013 году, но в итоге отказалась от плана в пользу своей сети суперчарджеров.
Better Place была одним из самых известных предприятий в области замены батарей. Стартап был основан в 2007 году и сотрудничал с Renault, построив сеть из нескольких десятков станций замены в Израиле. Однако, собрав около 850 миллионов долларов, компания не смогла привлечь достаточное количество автопроизводителей и водителей и в 2013 году объявила о банкротстве.
Тень Better Place нависает над современными усилиями по замене батарей, но де Соуз утверждает, что подход Ample решает проблемы, которые погубили предыдущие итерации этой технологии.
Чтобы сторонней компании, такой как Better Place или Ample, добиться успеха, необходимо найти способ быть совместимыми с уже выпущенными на дороги автомобилями. Однако достичь согласия автопроизводителей по поводу единой конструкции батареи — сложная задача: компании все чаще выбирают разные конструкции и химические составы аккумуляторов для разных моделей.
Решение Ample заключается в модульной системе. Вместо того чтобы извлекать весь аккумулятор целиком и устанавливать новый, стартап планирует размещать несколько небольших блоков в едином каркасе. Это снижает стоимость оборудования, необходимого для перемещения батарей, поскольку элементы становятся меньше, поясняет де Соуз.
И что самое важное, модульная конструкция может облегчить подключение автопроизводителей, говорит де Соуз. Видение Ample состоит в том, чтобы производители поставляли автомобили с пустым отсеком, предназначенным для аккумулятора. Ample сможет создать специальный «конверт» для этой конкретной модели и установить столько модулей, сколько поместится.
Количество модулей можно настраивать как по размеру транспортного средства (компактный автомобиль вместит меньше, чем большой внедорожник), так и в соответствии с потребностями водителя: кто-то может установить всего несколько модулей для ежедневных поездок, но загрузить полный комплект для длительного путешествия, добавляет де Соуз.
На данный момент станции Ample совместимы с двумя моделями автомобилей, в которые уже установлены специальные батареи компании: Nissan Leaf и Kia Niro. По словам де Соуза, система работает с 13 моделями, хотя других партнеров среди автопроизводителей пока не анонсировано.
Некоторые эксперты по-прежнему скептически относятся к практичности даже этой измененной концепции замены батарей. «Думаю, замена аккумуляторов вряд ли станет основным способом управления энергоснабжением для массового автопарка», — отмечает Джереми Михалек, профессор инженерии и государственной политики Университета Карнеги — Меллона.
Каждая марка и модель электромобиля на дороге сегодня имеет разный дизайн, форму и химический состав аккумулятора. Замена требует стандартизации, и даже если модули обеспечивают определенную настройку, они все равно будут серьезным ограничением для автопроизводителей. «Установка одинаковых по размеру модулей в разные автомобили сильно ограничивает», — заключает он.
За рулем
В то время как сторонние компании, такие как Ample, стремятся создать стандартизированную экосистему замены, некоторые автопроизводители выстраивают собственную инфраструктуру, которая дает им больше контроля над деталями.
В Китае Nio зарекомендовала себя как крупный игрок в области замены батарей. Автопроизводитель развернул около 1400 коммерческих станций замены; большинство из них находится в Китае, хотя компания начала расширять операции на европейские страны, такие как Норвегия и Нидерланды. Цель — установить 2300 станций к концу 2023 года.
Главное преимущество для клиентов — удобство, говорит Фей Шэнь, старший вице-президент по управлению питанием в Nio. «При замене батареи время практически эквивалентно заправке», — отмечает он.
Станции Nio перемещают их аккумуляторы целиком. Компания предлагает три различных варианта батарей с разной емкостью, и каждая из них подходит ко всем выпускаемым ею автомобилям.
Клиентам Nio не обязательно менять батареи — автомобили могут подзаряжаться на станциях быстрой зарядки, которые Nio также строит, — но такая опция существует, и люди ею пользуются, говорит Шэнь. По данным компании, на дорогах находится 300 000 автомобилей Nio, и около 60% водителей воспользовались станциями замены согласно данным компании. В общей сложности станции компании выполнили 20 миллионов замен, а самые новые станции способны проводить до 400 операций в день.
Nio — не единственная компания, занимающаяся заменой батарей в Китае. В общей сложности шесть китайских компаний, включая Nio, планируют установить к 2025 году 26 000 станций замены аккумуляторов в стране, согласно прогнозам BNEF, исследовательской фирмы в области энергетики.
Снижение скорости
Эти усилия могут увенчаться успехом в премиальном сегменте рынка, но маловероятно, что такие компании, как Nio, смогут обслужить подавляющее большинство водителей, считает Гил Тал, директор Исследовательского центра гибридных и электрических транспортных средств Калифорнийского университета в Дэвисе. «Я думаю, это очень дорогое решение», — заявляет он.
Компаниям по замене батарей придется не только строить дорогие станции (которые, по ранней оценке некоторых, могут стоить примерно вдвое дороже эквивалентной станции быстрой зарядки), но и обслуживать сложную механику. «Очень трудно управлять большим количеством обменных станций — все они должны обладать высокой надежностью», — говорит Шэнь.
Nio и некоторые другие компании, работающие с заменой батарей, планируют взимать с клиентов ежемесячную плату за аккумуляторы и привилегии обмена. В Норвегии плата за аккумулятор Nio наименьшей емкости составляет примерно 135 долларов в месяц (покупка батареи обошлась бы примерно в 8500 долларов).
Небольшая экономия времени от замены батареи может не оправдать этих дополнительных затрат и хлопот. «Большинство водителей EV не проезжают расстояние, превышающее запас хода их автомобиля», — отмечает Тал. Для тех немногих, кто это делает, по его словам, остановка на быстрой зарядке на 15–20 минут не станет большим препятствием, нежели остановка для замены.
Быстрые зарядные устройства постоянно совершенствуются: сеть Tesla Supercharger на сегодняшний день предлагает мощность до 250 киловатт, что достаточно для добавления около 200 миль запаса хода за 15 минут. Другие развернутые сегодня быстрые зарядные устройства могут достигать 350 киловатт.
Компании могут найти применение для замены батарей там, где готовы платить премию за скорость: в автомобилях класса люкс или для парков грузовиков доставки или такси. Эта технология, скорее всего, будет полезна в тех узких случаях, когда остановка на быстрой зарядке становится серьезным неудобством. Но пока что, когда мы отказываемся от бензиновых насосов, во время дальних поездок мы будем просто подключаться к розетке.
