10 razy większa gęstość energii niż bateria litowa? Porsche opracowuje akumulator krzemowo-anodowy i planuje jego masową produkcję w ciągu 5 lat
Hiszpańska strona internetowa dziennika "Public" poinformowała niedawno, że produkcja akumulatorów jest ważnym źródłem emisji dwutlenku węgla w procesie produkcji pojazdów elektrycznych, stanowiąc od 25% do 40% całkowitej emisji. Coraz więcej producentów pracuje nad redukcją emisji w tym obszarze, ale Porsche chce iść dalej. Firma opracowuje baterię o lepszej wydajności i mniejszym śladzie węglowym. Czy to idealna bateria?
Porsche zainwestuje około 1 miliarda euro w ciągu najbliższych 10 lat w różne środki dekarbonizacyjne, w tym redukcję emisji dwutlenku węgla ze swoich zakładów montażowych. Produkcja Porsche Taycan w Zuffenhausen (w Stuttgarcie, Niemcy) od samego początku jest neutralna pod względem emisji dwutlenku węgla, ale budowa samochodu to znacznie więcej niż montaż wszystkich części na linii produkcyjnej.
Akumulatory są jednym z ważnych źródeł emisji w produkcji pojazdów elektrycznych. W tym ogniwie wiele etapów produkcji polegających na przekształcaniu surowców, takich jak nikiel i kobalt, w produkty rafinowane, które można wykorzystać w bateriach, zużywa ogromne ilości energii.
Na niedawnej konferencji prasowej Benjamin Pasenberg, szef systemów wysokiego napięcia w Porsche, powiedział: "Posiadanie zielonej energii jest bardzo ważne, szczególnie w produkcji akumulatorów, gdzie potrzeba dużo energii do ogrzania". Jednak wykorzystanie wyłącznie zielonych (lub niskoemisyjnych) źródeł energii do produkcji akumulatorów nie wystarczy, aby Porsche (lub inni producenci) osiągnęli swoje cele w zakresie emisji. Istnieje również potrzeba ponownego wyobrażenia sobie samej baterii w celu zmniejszenia zanieczyszczenia wynikającego z praktyk produkcji baterii.
W tym celu Porsche pracuje nad nowym akumulatorem. Mówi się, że bateria jest mocniejsza, ładuje się szybciej i ma mniejszy ślad węglowy niż obecne baterie. Zastosowana technologia polega na użyciu większej ilości krzemu w anodzie baterii, a nie powszechnie stosowanego obecnie grafitu.
Według Otmara Beechera, szefa pojazdów elektrycznych w Porsche, anody krzemowe są 10 razy bardziej energetyczne. Porsche spodziewa się od 20 do 25 procent więcej watogodzin na litr objętości niż dzisiejsze konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe. Oznacza to, że przy pewnej pojemności energetycznej objętość baterii jest mniejsza. Poprawa efektywności energetycznej akumulatorów oznacza z kolei, że do zasilania pojazdu potrzeba mniej akumulatorów, co zmniejsza całkowitą masę (a także zmniejsza przestrzeń wymaganą na akumulatory).
Mniejsza masa pojazdu oznacza również niższe zużycie akumulatora, ale gdzie jest pozytywny wpływ na środowisko? Po pierwsze, konstrukcja tego nowego ogniwa zmniejsza wymagania materiałowe dla aluminiowej struktury ogniwa (obudowy) w porównaniu z cylindrycznymi konstrukcjami ogniw. Produkcja aluminium jest jednym z ważnych źródeł emisji dwutlenku węgla dla samochodów. Według ostatnich badań volvo, aluminium odpowiada za 30 procent emisji, które powstają w wyniku produkcji nowoczesnych materiałów samochodowych, nawet więcej niż sam akumulator. Dlatego zmniejszenie zużycia aluminium zmniejsza również dużą część emisji. Chociaż nie ujawniono żadnych szczegółów, Porsche powiedziało, że akumulator będzie również ładował się szybciej.
Z drugiej strony zawartość kobaltu w takich bateriach zostałaby zmniejszona. Obecnie wiadomo, że kobalt jest trudny do zdobycia, bardzo drogi i ma duży wpływ na środowisko. Kobalt stanowi obecnie 20 procent materiału katody akumulatora Taycan, a Porsche ma nadzieję, że jego nowa technologia zmniejszy udział kobaltu do zaledwie 5 do 10 procent.
Aby jeszcze bardziej ograniczyć emisje, Porsche skupi się na łańcuchu dostaw. Niemiecka firma będzie pozyskiwać kobalt, nikiel i inne surowce w jak największym stopniu z Europy, aby była bliżej miejsca, w którym będą produkowane nowe akumulatory, w pobliżu centrum badawczo-rozwojowego Porsche w Weissach. Według odpowiedniej osoby odpowiedzialnej za Porsche, zakup materiałów katodowych od Schwarzheide, Niemcy zamiast mojego kraju może zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 25%.
Ponadto Porsche naciska na swoich dostawców, aby produkowali akumulatory i inne komponenty w całości z energii odnawialnej. Niemiecki producent samochodów powiedział, że nie będzie już rozważał długoterminowych umów z dostawcami, którzy nie chcą korzystać z certyfikowanej "zielonej" energii. Porsche twierdzi, że łańcuch dostaw odpowiada za około 20 procent całkowitej emisji gazów cieplarnianych producenta samochodów. Do 2030 r. wzrośnie ona do około 40 procent, ponieważ produkcja zostanie przeniesiona na pojazdy elektryczne.
Najważniejsze pytanie brzmi: kiedy zobaczymy ten "idealny" akumulator Porsche w samochodzie drogowym? Podobnie jak wiele innych technologii w sektorze motoryzacyjnym, będzie on stosowany najpierw w samochodach wyścigowych, gdzie wysokie osiągi i możliwości szybkiego ładowania są najważniejsze. Otmar Beecher powiedział: "Zazwyczaj jesteśmy 2 do 3 lat od przejścia na samochody produkcyjne. Zobaczymy go więc w samochodach produkcyjnych po 2025 roku". Porsche spodziewa się komercjalizacji wysokowydajnego akumulatora w ciągu pięciu lat.
Jeśli chodzi o produkcję, celem jest osiągnięcie minimalnej rocznej produkcji na poziomie 100 MWh, wystarczającej do zasilania około 1000 samochodów. To prowadzi nas do przekonania, że początkowo będzie przeznaczony tylko dla jakiegoś nieprodukcyjnego modelu, być może jakiegoś supersamochodu o bardzo wysokich osiągach.
Oczywiście nie jest to idealna bateria. Idealna bateria ładuje się w kilka sekund, nie przegrzewa się ani nie traci pojemności w czasie, jest lekka i niedroga w produkcji. Prawdopodobnie nigdy nie zobaczymy baterii z tymi wszystkimi funkcjami w jednym, ale w perspektywie krótko- i średnioterminowej akumulator Porsche zbliża się do - przynajmniej w teorii - idealnego akumulatora. (skompilowany / Li Zijian)
