V článku Výmena batérií namiesto nabíjania. Elektroautá sa môžu zmeniť [1] rozoberajú otázku rýchleho dodania energii elektromobilu. Ako sa tu píše „Patentový úrad ukázal ďalšiu z prihlášok Tesly, ktorá sa zameriava na výmenu akumulátorov v elektroautách. Nové technické vybavenie má na špecializovaných pracoviskách umožniť, aby sa výmena uskutočnila v priebehu desiatok minút.“ Akú má táto myšlienka šancu na úspech? Nie je to prvý krát, čo sa o tom uvažuje. Teraz si to chránia patentom.

Na začiatok si položme otázku? Je to zamerané iba na vozidlá Tesla, alebo by malo ísť všeobecne rozšírený trend. Ak by malo ísť o celosvetovo rozšírené riešenie narážame hneď na niekoľko technických problémov. V prvom rade by sa museli zosúladiť rozmery (kapacity?) jednotlivých blokov batérií. Ak sa má výmena uskutočniť čo najrýchlejšie (desiatky minút) a mám mať možnosť inštalovať batériu do vozidla iná možnosť ani neexistuje. Ďalšou dôležitou zmenou je rozumné umiestnenie týchto batérií vo vozidle. Musia byť rýchlo a ľahko dostupné. V opačnom prípade, nastávajú komplikácie. O tom, ako to vyzerá dnes si ľahko spravíte predstavu ak zadáte do vyhľadávača napr. „battery in ev“ [2]. Rôzne rozmery, rôzne miesta uloženia.

Povedzme, že sa štandardizovali rozmery akumulátorov ako aj ich umiestnenie. Vodič pri ich výmene nemusí vyložiť prevážaný náklad, tak ako to nie je potrebné ani dnes v prípade, že potrebujeme doplniť pohonné hmoty.

Po príchode na „čerpaciu stanicu“. Namiesto k stoju vojdete do „battery service“. Vystúpite si z automobilu a prácu necháte na technika. Ak vlastníte vozidlo s kapacitou batérie 50 – 60 kWh treba si uvedomiť, že jeho batéria váži okolo 200 kg. Manipulácia s ňou si vyžaduje rešpekt. Okrem jej váhy nás „ohrozuje“ aj vysoké napätie. Tak si pekne sadneme do vyhradených priestorov a môžeme sledovať technikov pri práci, popíjať káva, či niečo male zjesť. Výmena batérií zaberie niekoľko desiatok minúť.

Tu sa musím zastaviť pri dobe výmeny batérie. Má trvať niekoľko desiatok minút. To mi následne vnucuje otázku. Má výmena batérie zmysel? Prečo sa to pýtam? Napr. na web stránke, venujúcej sa elektromobilom sa píše, že na dobitie 50 kWh batérie na 75% je potrebných 15 minút. S časmi pohybujúcim sa na úrovni cca 20 minút sa stretávame pri takejto kapacite batérií bežne. Má teda zmysel uvažovať o výmene batérií namiesto ich nabíjania? Osobne si myslím že nie.

Čo dokáže Tesla si môžete prečítať prípadne pozrieť na [5]. Výmena batérie na Tesla Model S za neuveriteľných 90 sec. Je to fakt úchvatné, hlavne keď si uvedomíme rozmery tejto batérie. viď. [6] Jej kapacita je 85 kWh. Porovnanie s klasickým tankovaním vychádza neuveriteľne jednoduché a rýchle.

Predstavte si však klasickú čerpaciu stanicu dnešných dní. Príde s elektromobilom a požadujete výmenu batérie. Čas, ktorý nám prezentoval Elon Musk bude na míle vzdialený tomu čo nás skutočne čaká. V tejto ukážke je dokonale zladený personál v ideálnych podmienkach. To bohužiaľ na čerpacej stanici očakávať nemôžeme. A tak sa čas na výmenu batérie natiahne na uvádzané desiatky minút. Čo dokáže dokonale zladený personál v ideálnych podmienkach pri tankovaní klasického paliva si môže pozrieť napr. na [7]. Takže Tesla má čo doháňať.

Musk nám predviedol ako sa to dá robiť. Ale, je tu ale. V tomto prípade ide o jeden konkrétny typ automobilu. Lenže na cestách sa stretneme s nepreberným množstvom elektromobilov. Ako riešiť túto zapeklitú situáciu? Nájsť na to odpoveď dá technikom ešte veľa práca. Treba totiž vyriešiť nespočetné množstvo problémov. Alebo ako sa zvykne za veľkou mlákou vravieť výziev. Ak opomenieme rôzne typy vozidiel dostaneme sa k základnému „problému“. Distribúcie elektrickej energie.

Batériu mi vymenili na pár minút. Nech im to zabralo toľko času ako klasické tankovanie cca. 4 – 5 minúť. Nech na jednom stanovisku vymenia za hodinu batérie iba 10 vozidlám. V skladoch, ak to tak môžem nazvať, sa mi nazberalo 10 batérií, ktoré čakajú na nabitie. Povedzme, že priemerná kapacita batérie sa pohybuje na úrovni 50 kWh. Pre optimálny kolobeh batérii teda potrebujem nabiť 10 batérii na 80% ich kapacity za hodinu. Takže pre jedno stanovisko výmeny batérií musím mať k dispozícii asi 500 kWh zdroj. Je to spotreba cca 90 bytov, ak by využívali elektrické pripojenie na 100%. (25A istič na byt). V reálnom živote sa bavíme o podstatne väčšom počte bytov. Ak sa pozrieme na čerpacie stanice popri diaľniciach, ľahko si môže spraviť predstavu o energetických nárokoch na prenosovú sieť. V prípade 10 stojanov je to 5 MWh. To si vyžaduje kompletné prebudovanie rozvodnej siete. Ale skadiaľ chceme túto energiu brať? Aby sme prešli v plnom rozsahu na elektromobily, jednoducho nemáme dostatok zdrojov. Tomu som sa venoval v článku Elektromobil a energetika [8].

Čo dodať na záver. Výmena batérií sa môže z pohľadu koncového užívateľa javiť ako výhodná. (Automobil je lacnejší o cenu batérie. Na druhej niekto tú batériu zaplatiť musí. Možno, že v konečnom dôsledku, to bude stáť majiteľa vozidla viac ako jej kúpa. Ale to sú iba moje dohady.) Aj keď cesta k tomu aby to bolo také jednoduché ako to prezentoval Elon Musk bude veľmi dlhá, netvrdím že nereálna. Naráža však na základný problém. Dostatok energie na mieste, kde je v danom momente potrebná. Tým miestom sú výmenníkové „čepracie“ stanice. Dovážať sem nabité batérie kamiónmi je totiž neekologické ako aj neekonomické.

Zdroje