zilm (zilm) wrote,
zilm
zilm

Увеличение емкости аккумуляторов

Объемы продаж подключаемых автомобилей растут год к году (548 000 авто за 2015 год против 124 000 тремя годами ранее), и уже прошло где-то 4-5 лет с того момента, когда электромобили и плагин-гибриды появились в текущем виде. Nissan Leaf начали продавать в 2011-ом, Mitsubishi i-Miev в 2010-ом, Chevrolet Volt в 2011-ом. Это те автомобили, с которых по сути началась вся история электромобилей и плагин-гибридов, способных конкурировать с традиционными авто с ДВС после долгого перерыва.


Bloomberg прогнозирует, что доля плагин-гибридов будет
расти до 2030 года, а потом начнёт падать.


Плагин-гибриды - подвид в любом случае проходной: сложная конструкция, большой вес. Это идея, которая добавляет в сектор инвестиции, пока инфраструктура развивается, а засунуть в автомобиль большую батарею возможно лишь в дорогом сегменте. Даже сейчас они держат лишь долю в 40% от подключаемых автомобилей (2015 г.), и с каждым годом по мере развития электромобилей и расширения инфраструктуры становятся менее привлекательными. Пытаясь разобраться, что произойдёт в перспективе их можно смело игнорировать. Другое дело, электромобили.


Историческое увеличение удельной ёмкости литиевых батарей.


Две основных проблемы электромобилей - малый запас хода и цена. Более того, запас хода несколько привязан к цене. В Tesla Model S в силу бюджета можно поставить батарею на 90 кВтч, а вот в Nissan Leaf уже нет. Но прогресс идёт, и интересно посмотреть, что уже поменялось, и что поменяется в ближайшее время. Когда электромобили стартовали несколько лет назад, речь шла о том, что исторически удельная ёмкость аккумуляторов с литиевой химией растёт на 8% в год или удваивается раз в 9 лет. Если смотреть на изменения в реальных автомобилях, половина этого срока прошла, но прогнозируемых +47% совсем не видно.


В модуле 85 кВтч аккумулятора Tesla Model S вряд ли было
свободное место для дополнительних элементов.


Выросла ёмкость у батареи Tesla Model S за 3 года: вместо 60 кВтч теперь 70 кВтч (+17%), а 85 кВтч заменили 90 кВтч (+6%). Предыдущие версии аккумуляторов прекратили выпускать, и это выглядит как качественное улучшение. Но если в случае с 85 кВтч моделью это улучшение литиевых элементов, сразу речь шла о том, что в модуле места больше нет, то 70 кВтч версия, скорее всего, получила большую по массе батарею, хотя и трудно найти официальное подтверждение этому. По весу 70 кВтч версия автомобиля стала тяжелее всего на 5 кг (Wikipedia), но изменения в автомобиле происходят постоянно даже в течении одного года, и вряд ли это вся прибавка в весе. Дополнительный аргумент в том, что если были использованы новые элементы с 17% большей удельной ёмкостью, то почему 85 кВтч версия не выросла до 100 кВтч?


Блок модуля Tesla Model S вблизи. Плоская охлаждающая
трубка змейкой опоясывает все элементы.


Но Tesla можно понять и простить, она сразу использовала state-of-the-art элементы. С этой позиции расти гораздо сложнее. К тому же, компания могла использовать элементы с худшими характеристиками по ресурсу, чем конкуренты: 1000 циклов для Model S - это 420 000 км по EPA, а для Nissan Leaf - 130 000 км. Последние же несколько лет движение в секторе больше шло в сторону увеличения ресурса, улучшения надёжности и снижения цены. Рекорды по удельной ёмкости 2012 года не сдвинулись ни на йоту.


Nissan предпочитает элементы покрупнее.


В этом году увеличили размер батареи и у Nissan Leaf, с 24 кВтч до 30 кВтч. Правда, ниссановцы оставили пока и старый вариант. Батарея потяжелела всего на 21 кг, так что прирост по удельной ёмкости тоже был, но он заметно меньше, чем 25% увеличения ёмкости. Расход вырос меньше, чем на 2%, так что конечному потребителю в принципе должно быть пофиг, за счёт чего это достигнуто. Но такая батарея не доступна в базовой комплектации, а две других подорожали примерно на 2 тысячи долларов.


У Chevrolet Volt pouch cells.


У плагин-гибридов всё развивалось точно так же: если рассматривать Chevrolet Volt, в 2011 году у него была батарея 16 кВтч, а сейчас - 18.4 кВтч (+15%).


Аккумуляторный модуль Volkswagen e-Golf.
Я его слепила из того что было.


Что касается электромобилей от других производителей, они ещё не прибавили в батарее, но все заявили о том, что ёмкость батареи будет увеличена в 2017 году. Притом, если речь идёт об американском рынке и это модельный год, такие машины появятся в продаже уже в конце этого года. Так, BMW i3 получит на 50% больший запас хода, Volkswagen e-Golf на 30%, Ford Focus Electric на 30%, у Kia Soul EV тоже увеличится батарея.


Hyundai Ioniq. Кажется, Prius сейчас не лучший объект для подражания.


Те, кто только заходят на рынок, например, Hyundai Ioniq, уже получат батарею больших размеров, чем было принято несколько лет назад. По сути, средний размер в самом дешёвом сегменте смещается с 20-24 кВтч на 28-30 кВтч, и практически все электромобили выходят из 120-150 км по наиболее реалистичной методике оценки EPA по запасу хода в область 160-190 км. Через год-два никто не будет выпускать электромобили с батареей меньше 30 кВтч, кроме каких-то совсем экзотических решений.


В Chevrolet Bolt, как и в Tesla, всё запихают под пол.
Сразу видно чисто электрическую платформу.


Одновременно, в 2018 году (очень мало верится, что в 2017 году будут произведены больше нескольких сотен таких автомобилей) появятся Tesla Model 3 и Chevrolet Bolt от $35к в США с запасом хода по EPA в 320 км и в два раза большей батареей ёмкостью 50-60 кВтч. К этому моменту эти два сегмента, видимо, как то разойдутся: будут авто от $29к с запасом хода в 160+ км и от $35к с запасом хода в 320 км.


А цена на аккумуляторы хорошо падает. Те, кто даёт
прогноз в $500 на 2020 год особо доставляют.


Получается, что рост удельной ёмкости в данный момент буксует, за 4 года в среднем в автомобилях она возросла меньше, чем на 10%, но производители готовы увеличивать емкость батареи процентов на 25 за такой период. Снижение цены на аккумуляторы позволяет им, по крайней мере, не увеличивать цену за это. Такими темпами нижний сегмент доползёт до 300 км лет за 10, ко второй половине следующего десятилетия. Где-то он видимо нащупает то место, когда следующее увеличение ёмкости батареи даст сильно меньший прирост числа потенциальных покупателей, чем предыдущий и с этого момента начнёт играть на понижение цены. Или же эти процессы будут идти параллельно с разной скоростью.


Bloomberg Energy вообще неплохо ставит на падение цены.


В любом случае, мало причин не рассчитывать на то, что через 10 лет в продаже будут электромобили с запасом хода больше 300 км и ценой в штатах от $25 000. 300 км с лихвой покрывает нужды тех, кто не ездит на дальние расстояния, за исключением профессионалов, типа таксистов. Даже с учётом психологических заморочек и климата вплоть до сибирского. При наличии развитой зарядной инфраструктуры, такой запас хода позволяет и с небольшим дискомфортом перемещаться между городами на дальние расстояния. Похоже, что где-то с этого момента дальнейший прирост запаса хода не будет главной проблемой электромобилей.

PS: Про Battery Breakthrough. Новые технологии это не про то, как завтра всё перевернут с ног на голову. Возьмите любую современную технологию, будь то SSD или OLED, или что-то ещё. Новая технология это про то, что есть, куда двигаться, когда возможности для совершенствования старой технологии исчерпаны. Но это больно, дорого и долго. Так и удельную ёмкость больше 300 Втч/кг мы, видимо, увидим не на текущих массовых литиевых химиях.
Tags: tesla, электромобили, электромобили и плагин-гибриды
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 64 comments