10-krát vyššia energetická hustota ako lítiová batéria? Porsche vyvíja kremíkovú anódovú batériu a plánuje ju masovo vyrábať do 5 rokov
Španielska webová stránka "Public" nedávno uviedla, že výroba batérií je dôležitým zdrojom emisií uhlíka vo výrobnom procese elektrických vozidiel, čo predstavuje 25 až 40% celkových emisií. Čoraz viac výrobcov pracuje na znižovaní emisií v tejto oblasti, ale Porsche chce ísť ešte ďalej. Spoločnosť vyvíja batériu s lepším výkonom a menšou uhlíkovou stopou. Je to perfektná batéria?
Porsche v nasledujúcich 10 rokoch investuje približne 1 miliardu eur do rôznych dekarbonizačných opatrení vrátane zníženia emisií oxidu uhličitého zo svojich montážnych závodov. Výroba Porsche Taycan v Zuffenhausene (v Stuttgarte, Nemecko) je od začiatku uhlíkovo neutrálna, ale výroba automobilu je oveľa viac ako montáž všetkých dielov na výrobnej linke.
Batérie sú jedným z dôležitých zdrojov emisií pri výrobe elektrických vozidiel. V tomto odkaze viaceré výrobné kroky premeny surovín, ako je nikel a kobalt, na rafinované výrobky, ktoré možno použiť v batériách, spotrebúvajú obrovské množstvo energie.
Benjamin Pasenberg, vedúci vysokonapäťových systémov v Porsche, na nedávnej tlačovej konferencii povedal: "Mať zelenú energiu je veľmi dôležité, najmä pri výrobe batérií, kde je potrebné veľa energie na vykurovanie vecí." Použitie iba zelených (alebo nízkoemisných) zdrojov energie na výrobu batérií však nestačí pre Porsche (alebo iných výrobcov) na splnenie svojich emisných cieľov. Je tiež potrebné pretvoriť samotnú batériu, aby sa znížilo znečistenie, ktoré vyplýva z výrobných postupov batérií.
Porsche pracuje na novej batérii. Hovorí sa, že batéria je výkonnejšia, nabíja sa rýchlejšie a má menšiu uhlíkovú stopu ako súčasné batérie. Použitá technológia spočíva v použití väčšieho množstva kremíka v anóde batérie, a nie grafitu, ktorý sa dnes bežne používa.
Podľa Otmara Beechera, vedúceho elektrických vozidiel v Porsche, sú kremíkové anódy 10-krát energeticky hustejšie. Porsche očakáva o 20 až 25 percent viac watthodín na liter objemu ako dnešné konvenčné lítium-iónové batérie. To znamená, že pri určitej energetickej kapacite je objem batérie menší. Zlepšená energetická účinnosť batérií zase znamená, že na napájanie vozidla je potrebných menej batérií, čo znižuje celkovú hmotnosť (a tiež znižuje priestor potrebný pre batérie).
Nižšia hmotnosť vozidla znamená aj nižšiu spotrebu batérie, ale kde je pozitívny vplyv na životné prostredie? Po prvé, dizajn tejto novej bunky znižuje požiadavky na materiál pre štruktúru hliníkových článkov (kryt) v porovnaní s valcovými návrhmi buniek. Výroba hliníka je jedným z dôležitých zdrojov emisií uhlíka pre automobily. Podľa nedávnej štúdie spoločnosti Volvo predstavuje hliník 30 percent emisií, ktoré vyplývajú z výroby moderných materiálov vozidiel, čo je ešte viac ako samotná batéria. Preto zníženie používania hliníka tiež znižuje veľkú časť emisií. Zatiaľ čo neboli zverejnené žiadne podrobnosti, Porsche uviedlo, že batéria sa bude nabíjať rýchlejšie.
Na druhej strane by sa znížil obsah kobaltu v takýchto batériách. Teraz je známe, že kobalt je ťažké získať, veľmi drahý a má veľký vplyv na životné prostredie. Kobalt v súčasnosti tvorí 20 percent materiálu katódy batérií Taycan a Porsche dúfa, že jeho nová technológia zníži podiel kobaltu len na 5 až 10 percent.
V záujme ďalšieho znižovania emisií sa Porsche zameria na dodávateľský reťazec. Nemecká spoločnosť bude čo najviac získavať kobalt, nikel a ďalšie suroviny z Európy, aby bola bližšie k miestu, kde sa budú vyrábať nové batérie, v blízkosti výskumného a vývojového centra Porsche vo Weissachu. Podľa príslušnej osoby zodpovednej za Porsche môže nákup katódových materiálov od schwarzheide, Nemecko namiesto mojej krajiny znížiť emisie oxidu uhličitého o 25%.
Okrem toho Porsche tlačí na svojich dodávateľov, aby vyrábali batérie a ďalšie komponenty výlučne z obnoviteľných zdrojov energie. Nemecká automobilka uviedla, že už nebude uvažovať o dlhodobých zmluvách s dodávateľmi, ktorí nie sú ochotní používať certifikovanú "zelenú" energiu. Porsche tvrdí, že dodávateľský reťazec predstavuje približne 20 percent celkových emisií skleníkových plynov automobilky. Do roku 2030 sa zvýši na približne 40 percent, keďže výroba sa presunie na elektrické vozidlá.
Veľkou otázkou je, kedy uvidíme túto "ideálnu" batériu Porsche v cestnom aute? Rovnako ako mnoho iných technológií v automobilovom priemysle, bude sa používať najprv v pretekárskych vozidlách, kde sú vysoké výkony a možnosti rýchleho nabíjania prvoradé. Otmar Beecher povedal: "Zvyčajne sme 2 až 3 roky od prechodu na produkčné autá. Uvidíme to vo výrobných autách po roku 2025." Porsche očakáva, že vysoko výkonnú batériu uvedie na trh do piatich rokov.
Pokiaľ ide o výrobu, cieľom je dosiahnuť minimálnu ročnú produkciu 100 MWh, čo je dosť na napájanie približne 1 000 automobilov. To nás vedie k presvedčeniu, že spočiatku bude určený len pre nejaký nevýrobný model, možno pre nejaký veľmi výkonný superauto.
Samozrejme, že to nie je dokonalá batéria. Dokonalá batéria sa nabíja v priebehu niekoľkých sekúnd, neprehrieva sa ani nestráca kapacitu v priebehu času a je ľahká a lacná na výrobu. Pravdepodobne nikdy neuvidíme batériu so všetkými týmito funkciami v jednom, ale v krátkodobom až strednodobom horizonte sa batéria Porsche dostáva dosť blízko - aspoň teoreticky - ideálnej batérie. (zostavený / Li Zijian)
