Первый раз, когда я совершал длительную поездку на электромобиле, меня не слишком беспокоили остановки для подзарядки. Я никуда не торопился, а рядом с быстрой станцией, где я остановился, оказался фастфуд. К тому моменту, как я доел свой заказ, машина была почти готова к продолжению пути.
Однако человек может съесть лишь ограниченное количество фастфуда. Если бы моя поездка была значительно длиннее и мне потребовалось бы больше одной остановки, такой перекус мог бы показаться не таким уж удобным. Особенно если сравнивать с заправкой бензиновых машин, которые возвращаются на дорогу всего за несколько минут.
Но, похоже, быстрая зарядка скоро станет еще быстрее. На прошлой неделе крупнейший мировой производитель аккумуляторов для электромобилей анонсировал планы по выпуску новых элементов питания, которые смогут заряжаться почти вдвое быстрее, чем существующие аналоги. Это может стать серьезным прорывом. Но зарядка — это не только аккумуляторы, так что давайте углубимся в тему: почему быстрая зарядка так важна и что нужно сделать, чтобы ускорить этот процесс?
Заправка энергией
Скорость зарядки «критически важна» для массового внедрения электромобилей, особенно по мере того, как они начинают отвоевывать долю рынка у машин с двигателями внутреннего сгорания, — утверждает Цзяянь Ши (Jiayan Shi), аналитик исследовательской энергетической фирмы BNEF, чью страницу в LinkedIn можно посмотреть здесь.
Несмотря на ее ключевую роль, дела с зарядкой обстоят не слишком гладко. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), отсутствие надежной зарядной инфраструктуры остается одним из главных препятствий на пути к распространению электромобилей.
Существующие станции по-прежнему слишком редки во многих регионах мира, включая крупные рынки электромобилей, такие как США и Европа. Особенно сложная ситуация с высокоскоростными зарядными станциями, способными пополнить запас хода автомобиля до 80% менее чем за полчаса.
В 2022 году в США было добавлено около 6300 быстрых зарядных устройств, доведя общее число до примерно 28 000, согласно данным МЭА (отчет МЭА). Это много, но недостаточно: по прогнозам S&P Global, к 2025 году стране придется увеличить общее количество установленных зарядных станций (включая медленные и быстрые) в четыре раза по сравнению с уровнем 2022 года, чтобы удовлетворить ожидаемый спрос со стороны растущего парка электромобилей (отчет S&P Global).
В других частях света дела идут лучше. В 2022 году по всему миру было построено около 330 000 новых быстрых зарядных устройств, и почти весь этот рост пришелся на Китай.
Однако даже самые быстрые современные зарядки пока не могут сравниться по скорости с поездкой на обычную АЗС. Поэтому, помимо расширения инфраструктуры и поддержания работоспособности станций, некоторые компании стремятся сделать зарядку еще быстрее.
Ускорение процесса
Насколько быстрой действительно может стать зарядка? Что особенно интересно в прогрессе в этой области, так это то, что это своего рода танец между технологией зарядных устройств и технологией аккумуляторов. Оба компонента необходимы для сокращения времени зарядки.
Возьмем, к примеру, сеть Tesla Supercharger, наиболее развитую в США. (Отмечу, что я стажировался в Tesla несколько месяцев в 2016 году, но в настоящее время не имею с компанией никаких связей.)
Установленные сегодня Supercharger достигли пиковой мощности 250 кВт. Это весьма быстро — для некоторых автомобилей это означает добавление 320 километров запаса хода примерно за 15 минут.
По сообщениям, четвертая версия зарядных устройств компании будет обладать более высокой максимальной выходной мощностью — 350 кВт. Но более мощное зарядное устройство не обязательно означает более быструю зарядку. Хотя на дорогах уже есть автомобили, способные заряжаться с такой повышенной мощностью, например Lucid Air, у Tesla таких моделей пока нет — по крайней мере, пока что.
Управление скоростью зарядки аккумулятора не так просто, как простое подключение более мощного разъема. Во время зарядки литий-ионы перемещаются внутри элемента. Если ионы движутся быстрее, чем успевают внедриться в электрод, они могут начать превращаться в металлический литий, что быстро снижает емкость аккумулятора и сокращает срок его службы.
Таким образом, быстрая зарядка зависит не только от инфраструктуры, но и от химии самого аккумулятора. И хотя многие исследования и анонсы технологий были сосредоточены на повышении плотности энергии — количестве энергии, которое можно упаковать в батарею заданного веса и размера — в последнее время растет фокус и на скорости зарядки, — отмечает Кевин Шанг (Kevin Shang), старший аналитик-исследователь в консалтинговой энергетической компании Wood Mackenzie (на его сайт).
Именно здесь появляются недавние новости от гиганта CATL. На прошлой неделе компания объявила, что ее аккумуляторы смогут выдерживать скорость зарядки, которая примерно вдвое превышает сегодняшние показатели Tesla.
В этом первоначальном анонсе остается много неясных деталей — мы не знаем, сколько будут стоить эти батареи, какова будет их плотность энергии и как долго они прослужат. Но если компания сможет сдержать свое обещание о начале массового производства этих ультрабыстрозаряжаемых аккумуляторов к концу года, это может ознаменовать новую эру в зарядке электромобилей. Все подробности ищите в нашем материале.
Связанное чтение
США все еще необходимо установить гораздо больше зарядных станций, чтобы воспользоваться растущей поддержкой электромобилей, о чем я писал ранее в этом году.
В США долгое время существовала история противостояния технологий в зарядных устройствах для электромобилей, но Tesla поглощает конкурентов, закрепляя свою технологию в качестве некоего стандарта.
Некоторые компании по-прежнему считают, что отказ от зарядки в пользу замены аккумуляторов может сыграть свою роль в увеличении числа электромобилей на дорогах.
Еще кое-что
У нас вышел новый печатный журнал! Этот выпуск посвящен этике и затрагивает темы от ведения боевых действий до работы в советах директоров. Я настоятельно рекомендую главную статью — исследование моей коллеги Джессики Хамзелу о том, кто имеет доступ к экспериментальному медицинскому лечению.
Внутри также представлен ряд превосходных материалов о климате и окружающей среде, включая рассказ о том, как глубокое бурение льдов в Антарктиде может помочь ученым понять циклы климата Земли, и обзор того, как исследователи хотят спасти Венецию от затопления с помощью солончаков.
Есть также статья о компании, которая хочет использовать отработанное тепло от компьютеров для нагрева воды в домах, и портрет нового главного специалиста Майами по жаре — первого такого чиновника в мире. Надеюсь, вы найдете время ознакомиться с выпуском.
Следим за климатом
Молочные фермы в Техасе являются огромным источником метана — мощного парникового газа. Это расследование показывает, насколько масштабна проблема, и как ученые пытаются ее лучше отслеживать. (Inside Climate News)
Мы вернулись к началу — к судам, движимым ветром. На массивные суда устанавливают высокотехнологичные устройства для сокращения расхода топлива и выбросов. Одно из таких судов только что завершило первую часть своего первого рейса. (Canary Media)
Новые инновационные центры появляются в неожиданных местах США, например, в Мозес-Лейк, штат Вашингтон. Вот почему законодательство помогает этому и другим городам стать горячими точками для производителей аккумуляторов. (E&E News)
Накопление энергии в энергосистемах (grid storage) имеет решающее значение для достижения целей в области чистой энергетики. Однако в Нью-Йорке возникают проблемы с возгоранием некоторых установок. (Canary Media)
→ Риск пожаров заставляет некоторые компании обращаться к альтернативным химическим составам, например, к водным железосодержащим аккумуляторам. (MIT Technology Review)
На этой неделе официальные лица начнут сброс очищенной сточной воды с атомной электростанции «Фукусима». Этот план вызывает споры, но власти заявляют, что вся выпускаемая вода будет соответствовать стандартам безопасности. (Associated Press)
Автопроизводители отстают от планов по выпуску электрических грузовиков. В то время как крупнейшие производители прогнозируют, что электрические версии их автомобилей составят не менее половины продаж к 2030 году, им еще предстоит пройти долгий путь. (Bloomberg)
→ Вот почему энергосистема готова к внедрению парков электрических грузовиков. (MIT Technology Review)
Производители биогаза продвигают метан из сельскохозяйственных отходов в качестве возобновляемого топлива. Но вопрос, действительно ли это может сократить выбросы, несколько неоднозначен. (Grist)
