Batérie − pohľad na technológiu budúcnosti

Elektromobilita je budúcnosť. Podľa právnych dohôd a vyhlásení výrobcov to tak nepochybne je. Vo väčšine aplikácií je elektromotor z technického, ekologického a ekonomického hľadiska nesporne lepší ako spaľovací motor. V prípade skutočného srdca elektrického pohonu, ktorým je batéria, však existujú nejasnosti. Nie vždy je jednoduché posúdiť výkonnosť batérie alebo jej vplyv na zmenu klímy. To často vedie k neistote a niekedy aj k ostrým diskusiám.

Jednoducho povedané, dojazd elektromobilu určujú dva hlavné faktory súvisiace s jeho batériou: energetická hustota a kapacita. V súčasnosti najpoužívanejšie lítiové batérie NMC a NCA majú objemovú hustotu energie približne 400 watthodín (Wh) na liter objemu. Ak vezmeme ako príklad vozidlo s kapacitou batérie približne 75 kWh, ide o reálny dojazd 300 až 400 kilometrov. Odborníci sa domnievajú, že objemová hustota energie sa v priebehu nasledujúcich desiatich rokov zvýši o ďalších 50 percent, čo umožní dojazd až 600 kilometrov. Nové možnosti ponúkajú aj lítium-železofosfátové (LFP) batérie, ktoré sa budú v budúcnosti čoraz viac používať aj v elektrických nákladných vozidlách.

Ďalším kľúčovým aspektom pre možné používanie batériových elektromobilov a nákladných vozidiel je čas nabíjania. Je to dané najmä maximálnym nabíjacím a vybíjacím prúdom. Čím vyšší je pomer medzi nabíjacím prúdom a kapacitou batérie pre danú veľkosť batérie (tzv. C-rate: rýchlosť nabíjania a vybíjania), tým kratší je čas nabíjania, aspoň pri stave nabitia medzi 10 a 80 %. Pri posledných 20 % energie potrebnej na úplné naplnenie batérie je čas nabíjania výrazne dlhší. V tomto prípade by vozidlo muselo byť pripojené k rýchlonabíjacej stanici s výkonom 125 kW približne 35 minút pri bežnej vonkajšej teplote, aby doplnilo 55 kWh energie, t. j. 280 km dojazdu, a vrátilo sa do stavu nabitia 80 %.

Neisté je aj to, aký vplyv má časté rýchle nabíjanie na výdrž batérie. Je jasné, že pomalé nabíjanie je pre batérie v zásade dobré. Výrobcovia definujú životnosť batérie predovšetkým v zmysle garantovaného počtu nabíjacích cyklov. Napríklad autobatéria s garantovanou životnosťou 1 000 cyklov prejde počas svojej životnosti približne 160 000 kilometrov. Výrobcovia však niekedy upozorňujú malým písmom, že elektrické vozidlo by malo byť najlepšie v prevádzke v rozmedzí 20 − 80 % stavu nabitia a malo by byť plne nabité len počas plánovaných ciest na dlhé vzdialenosti, pretože len tak sa dosiahne zaručená životnosť batérie. To znamená veľa podmienok, ktoré bežnému používateľovi určite neumožňujú spoľahlivo určiť čas nabíjania, dojazd, celkový počet najazdených kilometrov, a tým aj životnosť vozidla.

Je zaručená šetrnosť ku klíme?

Pre posúdenie prínosu batérie pre klímu je rozhodujúca životnosť vozidla. Vzhľadom na to, ako energeticky náročná je ich výroba, batérie predstavujú aj pri nulovom počte najazdených kilometrov značnú záťaž z hľadiska emisií CO2. To znamená, že čím väčší je celkový počet najazdených kilometrov, tým viac sa táto záťaž CO2 rozloží na najazdené kilometre a tým je elektrické vozidlo v porovnaní s vozidlom so spaľovacím motorom šetrnejšie k životnému prostrediu. Za predpokladu, že sa vozidlo v tomto príklade nabíja len elektrickou energiou z obnoviteľných zdrojov a na výrobu batérie sa použila len ekologická elektrina, potom budú jeho emisie skleníkových plynov počas výrobcom garantovaného celkového počtu najazdených kilometrov približne o 90 % nižšie ako v prípade moderného vozidla s naftovým motorom. V prípade nákladných vozidiel je toto číslo ešte lepšie − viac ako 95 % − vzhľadom na vyšší počet najazdených kilometrov. Vyplýva to z nedávnych výpočtov oddelenia podnikového výskumu a vývoja spoločnosti DACHSER.        

Aj keď sa pri výrobe batérií nepoužíva ekologická elektrina, ale súčasný mix elektriny a výrobných podmienok v Európskej únii alebo Číne, elektrický pohon stále dosahuje zníženie emisií CO2 najmenej o 90 % (Európa) a 85 % (Čína) v prípade nákladných vozidiel a najmenej o 80 % a 65 % v prípade osobných automobilov. Z toho vyplýva, že zaťaženie CO2 pri výrobe batérií nehrá v prípade nákladných vozidiel až takú veľkú úlohu. V prípade osobných automobilov by však výroba batérií mala čo najskôr prejsť na najmodernejšie normy a 100 % obnoviteľnú elektrickú energiu, aby sa plne využil potenciál batériových elektrických pohonov na ochranu klímy. Okrem emisií skleníkových plynov je však potrebné zohľadniť aj ďalšie environmentálne a sociálne vplyvy. Tie môžu vzniknúť najmä pri ťažbe surovín potrebných na výrobu batérií. V závislosti od používaných chemických prvkov a procesov je potrebné postupy v niektorých krajinách a regiónoch v tejto súvislosti kriticky monitorovať a riešiť, najmä prostredníctvom regulačných opatrení.

Prechod na čisto elektrické osobné a nákladné vozidlá si vyžaduje zmenu myslenia vodičov a manažérov vozových parkov a predovšetkým otvorenosť voči týmto novým opatreniam. Cesta, ktorá nás čaká, bude niekedy náročná − najmä v prvých rokoch nadchádzajúcej transformácie. Neexistuje však žiadna alternatíva, pretože na základe súčasného stavu automobilovej technológie a jej ekonomiky nie je žiadna iná technologická možnosť schopná dosiahnuť cieľový účinok ochrany klímy, ktorým sú takmer nulové emisie. Výrobcovia automobilov musia posunúť výkonnosť a udržateľnosť technológie batérií ďalej a premeniť dnes ešte stále zložitú technológiu na ľahko použiteľnú inováciu, ktorú budú ľudia radi používať.