In ultimul secol, masinile care functionau pe bezina sau motorina au devenit modul dominant de transport in lume. Dar, in timp, masurile luate pentru protejarea mediului au devenit tot mai stricte si au fortat producatorii sa reduca emisiile. Asa au luat nastere masinile electrice. Acestea functioneaza pe baza de baterii electrice, despre care vom vorbi astazi.
Bateria este inima unei masini electrice. Spre deosebire de bateriile din masinile obisnuite (benzina sau diesel), al caror scop primar este sa porneasca motorul si sa asigure functionarea accesoriilor precum radioul sau aerul conditionat, bateria unei masini electrice este responsabila pentru tot.
Cel mai important rol este acela ca asigura functionarea motorului electric, ceea ce inseamna ca trebuie sa fie puternica si durabila, pentru a putea conduce cat mai mult fara reincarcari prea dese.
Cum functioneaza?
Masinile all-electric (AEV) sunt dotate cu un motor de tractiune in locul motorului cu combustie interna folosit in masinile pe benzina sau motorina. AEV-urile folosesc un acumulator (de obicei o baterie litiu-ion) folosit pentru a depozita electricitatea care porneste motorul si pune masina in miscare.
Atunci cand se incarca, ionii de litiu de la electrodul pozitiv se misca prin electrolit catre electrodul negativ. Acolo, ionii de litiu stau pana cand bateria este repornita. Odata ce masina a pornit, ionii de litiu incep sa se miste prin electrolit de la electrodul negativ catre cel pozitiv.
Acest proces creeaza energia necesara pentru a alimenta bateria, apoi motorul, si pentru a pune masina in miscare. Cand masina este oprita, ionii vor inceta sa mai curga prin electrolit la o rata atat de mare. In mod similar, daca ionii de litiu migreaza toti catre electrodul pozitiv, bateria nu va mai avea putere, iar masina se va opri.
In cazul masinilor plug-in hibrid electrice, motorul de tractiune electrica este alimentat de o baterie de tractiune, in mod asemanator cu procesul de la masinile all-electric. Diferenta principala este faptul ca bateria este dotata si cu un motor cu combustie.
Aceste vehicule functioneaza pe baza electricitatii pana in momentul in care bateria se consuma, dupa care trece la combustibil. Bateria, de obicei litiu-ion, poate fi reincarcata de la o statie de incarcare, prin franarea regenerativa sau prin folosirea unui motor cu combustie interna.
Tipuri de baterii electrice
Baterii litiu-ion
Cele mai comune baterii folosite in masinile electrice sunt bateriile litiu-ion. Acestea au un raport crescut intre putere si greutate, o eficienta energetica ridicata si performante inalte la temperaturi ridicate.
In practica, acest lucru inseamna ca aceste baterii produc o cantitate ridicata de energie pentru greutatea lor, ceea ce este vital pentru masinile electrice: o greutate mai mica inseamna ca masina poate calatori mai multi kilometri cu o singura incarcare.
Bateriile litiu-ion au o rata de auto-descarcare foarte redusa, ceea ce inseamna ca au o abilitate crescuta pentru a-si mentine incarcarea completa de-a lungul timpului. In plus, majoritatea componentelor litiu-ion sunt reciclabile, ceea ce fac din ele o alegere buna in ce priveste mediul inconjurator. Acest tip de baterie este folosit in masinile all-electric si plug-in electric hibrid.
Bateriile din hidrura de nichel
Acestea sunt folosite la scara larga in masinile hibrid-electric, dar si in unele vehicule all-electric. Masinile hibrid-electric nu isi iau puterea dintr-o sursa plug-in externa, ci se bazeaza pe combustibil pentru a reincarca bateria, ceea ce nu le face tehnic masini electrice.
Bateriile din hidrura de nichel au un ciclu de viata mai lung decat bateriile litiu-ion sau plumb-acid. De asemenea, acestea sunt sigure si tolereaza mai bine loviturile. Cea mai mare problema cu acest tip de baterie este costul ridicat, rata inalta de auto-descarcare, si faptul ca genereaza multa caldura la temperaturi inalte. Aceste aspecte le scad eficienta pentru vehiculele electrice reincarcabile, de aceea sunt folosite in primul rand la masinile hibrid-electrice.
Bateriile cu plumb-acid
Sunt baterii folosite in prezent in masinile electrice pentru a suplimenta alte incarcaturi ale bateriei. Aceste baterii au o putere crescuta, sunt ieftine, sigure si de incredere. Dezavantajele sunt viata scurta si performanta slaba la temperaturi scazute, ceea ce le face greu de folosit in vehiculele electrice.
Durata de viata
Bateriile electrice trec prin cicluri de descarcare care apar in timpul condusului si de incarcare atunci cand masina este bagata in priza. Repetarea acestui proces afacteaza in timp incarcatura pe care bateria o poate sustine, ceea ce descreste autonomia si timpul dintre incarcari. Majoritatea producatorilor ofera o garantie de 5-8 ani pentru bateriile electrice, dar se estimeaza ca durata de viata va creste in viitor la 10-20 de ani.
Autonomie si capacitate
Asa cum masinile conventionale au rezervoare mai mici sau mai mari, bateriile litiu-ion pentru masinile electrice vin in marimi diferite. In loc de litri de combustibil, capacitatea lor se masoara in kilowatt oră (kWh). O baterie tipica de 40 kWh poate fi de ajuns pentru a conduce 250 de kilometri, in vreme ce bateria Tesla, de 100 kWh (cea mai mare din prezent) poate ajunge si la 600 de kilometri.
Avantajele bateriilor electrice
Unul dintre avantajele evidente al bateriilor electrice este faptul ca nu produc un nivel atat de ridicat de poluare precum motoarele cu combustie interna. Bateriile electrice nu folosesc benzina sau motorina, ceea ce inseamna costuri mai putine.
Se estimeaza ca pretul electricitatii pe kilometru in cazul masinilor electrice este aproximativ o treime din pretul benzinei/motorinei pe kilometru, pentru acelasi tip de vehicul.
In plus, bateriile electrice au un mod foarte eficient de a stoca si retine energia in timpul functionarii. Bateria se va opri atunci cand masina se opreste, pentru a economisi energie, iar, in timpul franarii, bateria se va reincarca.
Dezavantajele bateriilor electrice
Bateriile electrice au si dezavantaje care inca nu au fost rezolvate. In primul rand, desi sunt prietenoase cu mediul, bateriile electrice nu au zero emisii. Intr-adevar, ele nu produc gaze de esapament, dar produc gaze nocive cu efect de sera in procesul de productie al bateriei. Bateriile De asemenea, si costul de productie al bateriilor electrice este destul de ridicat.
Concluzii
In prezent, bateriile electrice nu sunt alegerea cea mai populara, insa, pe masura ce vor deveni mai eficiente, ieftine si usor de reciclat, pot deveni cele mai comune baterii din lume.
Sursa foto: theatlantic.com, imeche.org, en.wikipedia.org, superspeed.tv, ft.com
