Το μέλλον των μπαταριών ηλεκτρικών αυτοκινήτων

Τι γίνεται όμως όταν συγκρίνουμε ένα ηλεκτρικό με ένα συμβατικό-θερμικό αυτοκίνητο; Όπως μας λέει ο κ. Λουκάς Μπαφατάκης, Head of Technical Training VW-AUDI-SKODA της Kosmocar Α.Ε. αυτό που καταρχήν πρέπει να καταλάβουμε είναι ότι το ενεργειακό περιεχόμενο μιας πλήρως φορτισμένης μπαταρίας είναι πολύ μικρότερο από ενός πλήρως γεμάτο ρεζερβουάρ καυσίμου. Συνεπώς, κατά κανόνα ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο «κουβαλά» πολύ λιγότερη ενέργεια σε σχέση με ένα θερμικό, γεγονός που αντισταθμίζεται μερικώς, αλλά όχι πλήρως, από τον πολύ καλύτερο βαθμό απόδοσης που έχει ένα ηλεκτρικό σε σχέση με ένα θερμικό όχημα.

Επίσης, ο χρόνος φόρτισης ακόμα και στην περίπτωση ταχυφορτιστή είναι αρκετά μεγαλύτερος από τον ανεφοδιασμό καυσίμου, ενώ οι ταχυφορτιστές σε ποσότητα είναι σαφώς λιγότεροι από τα πρατήρια ανεφοδιασμού στη χώρα μας.

Ταξιδεύοντας

«Αυτό που θα πρέπει να ξέρει κάθε κάτοχος ηλεκτρικού οχήματος είναι το γεγονός ότι το ταξίδι στον αυτοκινητόδρομο είναι η πιο ενεργοβόρα του κατάσταση (σε αντίθεση με ένα θερμικό όχημα που το ταξίδι στον αυτοκινητόδρομο είναι η λιγότερο ενεργοβόρα) και το ότι η θέρμανση του οχήματος λαμβάνει χώρα συνήθως μέσω ενεργοβόρων ηλεκτρικών αντιστάσεων, σε αντίθεση με τα θερμικά οχήματα που χρησιμοποιούν απλά ένα μέρος των μεγάλων θερμικών απωλειών που έχουν για να ζεστάνουν την καμπίνα», μας εξηγεί ο κ. Μπαφατάκης.

«Επίσης σε συνθήκες δριμέος ψύχους, η μπαταρία χάνει κάποιο ποσοστό του ενεργειακού της περιεχομένου. Έτσι, το πιο δυσμενές ενεργειακά σενάριο για ένα ηλεκτρικό όχημα είναι το τρίπτυχο, ταξίδι στον αυτοκινητόδρομο με πολικό ψύχος και ταυτόχρονη χρήση θέρμανσης. Τα σύγχρονα ηλεκτρικά οχήματα έχουν επαρκώς μεγάλες μπαταρίες και αντλίες θερμότητας, ώστε να μπορούν να ανταπεξέρχονται ακόμα και σε αυτές τις δυσμενείς συνθήκες, ώστε να μειώνεται η ενεργειακή κατανάλωση λόγω θέρμανσης της καμπίνας. Δεν μπορούν ωστόσο ενδεχομένως να ανταπεξέλθουν σε έναν πιθανά κακό προγραμματισμό ενός ταξιδιού από εμάς και μη επαρκή γνώση του αυτοκινήτου μας από μέρους μας».

Ο κ. Λουκάς Μπαφατάκης, Head of Technical Training VW-AUDI-SKODA της Kosmocar Α.Ε.

Τύποι μπαταριών

Τα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν κυρίως μπαταρίες λιθίου-ιόντων λόγω της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, της αξιοπιστίας και της απόδοσής τους. Ο κ. Λουκάς Μπαφατάκης, μας εξηγεί, «Υπάρχουν μπαταρίες λιθίου-ιόντων που αντλούν την ονομασία τους από τα υλικά που τις απαρτίζουν. Νικέλιο, Μαγγάνιο, Κοβάλτιο (NMC) και Νικέλιο, Κοβάλτιο, Αλουμίνιο (NCA) αντίστοιχα. Η κατανομή των τριών αυτών υλικών στην κάθοδο της μπαταρίας καθορίζει και τις ιδιότητές της. Γενικά, όσο περισσότερο Νικέλιο υπάρχει σε μια μπαταρία, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενεργειακή της πυκνότητα, επιτρέποντας μεγάλη αυτονομία στο ηλεκτρικό όχημα και ταυτόχρονα συγκρατημένες διαστάσεις και βάρος μπαταρίας. Λόγω της σπανιότητας του Κοβαλτίου, καθώς και της αμφιλεγόμενης ‘ηθικά’ εξόρυξής του, οι κατασκευαστές προσπαθούν να διατηρούν πολύ χαμηλά το ποσοστό του Κοβαλτίου σε αυτού του τύπου τις μπαταρίες. Στις τρέχουσες εφαρμογές το Κοβάλτιο είναι περίπου στο 10% και το Νικέλιο στο 70%, ενώ θα υπάρξουν διαθέσιμες στο μέλλον και μπαταρίες με 80% Νικέλιο ή και περισσότερο. Οι μπαταρίες του τύπου αυτού συνδυάζουν υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και χρησιμοποιούνται ευρέως σε σύγχρονα ηλεκτρικά οχήματα. Η αντοχή τους ορίζεται περίπου στους 1500 κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης».

Εναλλακτική των μπαταριών NMC & NCA, αποτελούν οι μπαταρίες Λιθίου, Φωσφορικού Σιδήρου (LFP), εξηγεί ο κ. Μπαφατάκης. Σε αυτήν την περίπτωση αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται στην κάθοδο της μπαταρίας. Η ενεργειακή πυκνότητα αυτού του τύπου των μπαταριών είναι χαμηλότερη σε σχέση με τις NMC για δύο λόγους. Ο πρώτος είναι ότι τα κελιά λειτουργούν σε χαμηλότερη τάση, συνεπώς για δεδομένη χωρητικότητα (Ah) διαθέτουν μικρότερο ενεργειακό περιεχόμενο (kWh) και ο δεύτερος είναι ότι τα ιόντα λιθίου ταξιδεύουν σε μία χωρική διάσταση σε αντίθεση με τις NMC & NCA, που ταξιδεύουν σε δύο.

«Αυτού του τύπου οι μπαταρίες δεν είναι ιδιαίτερα κατάλληλες για εφαρμογές πολύ μεγάλης ισχύος οχήματος και ισχύος φόρτισης. Τα φθηνότερα υλικά σε αυτές τις μπαταρίες, η μεγαλύτερη αντοχή τους (πάνω από 2000 κύκλοι φόρτισης-εκφόρτισης) καθώς και η χωρίς πρόβλημα φόρτιση μέχρι το 100% τις καθιστούν ιδιαίτερα ελκυστικές για πιο καθημερινά οχήματα».

Εξελίξεις στην τεχνολογία μπαταριών

Οι μπαταρίες στερεού ηλεκτρολύτη (Solid-State Batteries) θεωρούνται το «Ιερό Δισκοπότηρο» των μπαταριών υψηλής τάσης. Η διαφορά τους με τις τωρινές μπαταρίες είναι η εξής, στις τωρινές μπαταρίες υπάρχει ένας υγρός ηλεκτρολύτης και ένας διαχωριστής μεταξύ ανόδου και καθόδου της μπαταρίας. Στις μπαταρίες στερεάς κατάστασης, ο ηλεκτρολύτης είναι στερεός και δεν υπάρχει διαχωριστής. Τα υλικά που μελετώνται για τον στερεό ηλεκτρολύτη είναι κυρίως μεταλλικά και κεραμικά. Οι μπαταρίες αυτού του τύπου δείχνουν αρκετά υποσχόμενες, με διπλάσια ενεργειακή πυκνότητα από τις τωρινές μπαταρίες, και ακόμα μεγαλύτερη ασφάλεια λόγω του στερεού ηλεκτρολύτη. Αν και όταν δούμε ηλεκτρικό αυτοκίνητο με 1000 ή και παραπάνω χιλιόμετρα αυτονομίας, πιθανότερα να είναι εφοδιασμένο με μπαταρίες στερεού ηλεκτρολύτη. Οι πρώτες εφαρμογές με αυτού του τύπου μπαταρίες, αναμένονται μέχρι το τέλος του 2030.

Εύκρατη Ελλάδα Vs Πολική Νορβηγία

Στο ερώτημα για το αύριο των ηλεκτρικών οχημάτων στη χώρα μας, ο κ. Μπαφατάκης, τονίζει ότι, κλιματικά η Ελλάδα είναι ένα από τα ιδανικότερα μέρη του πλανήτη για ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο, αφού η ιδανική θερμοκρασία για τη μπαταρία του είναι από 25-35^ο C, θερμοκρασία που έχουμε σε μεγάλο μέρος της ελληνικής επικράτειας και για εκτεταμένα διαστήματα μέσα στο χρόνο. Το παράδειγμα της Νορβηγίας, όπου οι πωλήσεις ηλεκτρικών οχημάτων είναι συντριπτικά περισσότερες από των θερμικών, παρόλο τις πολύ δυσμενείς καιρικές συνθήκες εκεί, μας δείχνει ότι το ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι πλέον αρκετά ώριμο τεχνολογικά και με σημαντικό περιθώριο ακόμα μεγαλύτερης βελτίωσης.

Τι συμβαίνει με την ανακύκλωση μπαταριών αυτοκινήτων;

«Η Ευρωπαϊκή Ένωση προωθεί αυστηρότερα ρυθμιστικά πλαίσια και επενδύει σε νέα εργοστάσια ανακύκλωσης, ενώ οι αυτοκινητοβιομηχανίες ενσωματώνουν στρατηγικές ‘κλειστού κύκλου’ για τις μπαταρίες τους», μας λέει η κα Σοφία Χούμα, Ειδικός Σύμβουλος Εναλλακτικής Διαχείρισης της ReDePlan.

H ανάπτυξη τεχνολογιών δεύτερης ζωής επιτρέπει την επαναχρησιμοποίηση παλαιών μπαταριών σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, μειώνοντας την ανάγκη για νέες πρώτες ύλες. Ο Ευρωπαϊκός Κανονισμός 1542/2023, στο Κεφάλαιο VIII, το οποίο τίθεται σε ισχύ τον Αύγουστο του 2025, καθορίζει το πλαίσιο εναλλακτικής διαχείρισης των μπαταριών λιθίου / υψηλής τάσης, οι οποίες χρησιμοποιούνται στην ηλεκτροκίνηση και την αποθήκευση ενέργειας. Συγκεκριμένα, ορίζει: α) τους στόχους συλλογής των συγκεκριμένων αποβλήτων, β) τους στόχους για την απόδοση ανακύκλωσης και την ανάκτηση υλικών, γ) το πρωτόκολλο και τη διαδικασία προετοιμασίας για επαναχρησιμοποίηση ή αναπροσαρμογή της χρήσης αποβλήτων μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων.

Η κα Σοφία Χούμα, Ειδικός Σύμβουλος Εναλλακτικής Διαχείρισης της ReDePlan.

Η Ευρώπη οργανώνεται για να αντιμετωπίσει την ολοένα αυξανόμενη ποσότητα αποβλήτων συσσωρευτών λιθίου, μας λέει η κα Χούμα. Σήμερα λειτουργούν:

• Συστήματα Εναλλακτικής Διαχείρισης σχεδόν σε όλες τις ευρωπαϊκές χώρες, τα οποία συντονίζουν και καταγράφουν τη νόμιμη και ασφαλή διαχείριση των αποβλήτων.
• 12 μονάδες προ επεξεργασίας, που βοηθούν τις μονάδες ανακύκλωσης να πετυχαίνουν καλύτερη ανάκτηση με οικονομικότερους όρους.
• 38 εργοστάσια ανακύκλωσης, με συνεχώς αυξανόμενη δυναμικότητα επεξεργασίας.

Οι εξελίξεις αυτές ενισχύουν τη στρατηγική της κυκλικής οικονομίας και διασφαλίζουν τη βιώσιμη διαχείριση των μπαταριών λιθίου στην Ευρώπη.