در پشت صحنه انقلاب باتری‌سازی بریتانیا چه می‌گذرد؟

صنعت باتری‌سازی بریتانیا تاحدزیادی به مردی مدیون است که بیش از ۱۰ سال برای راه‌اندازی آزمایشگاه پیشرفته‌ی باتری‌ها تلاش کرد. این شخص پروفسور دیوید گرین‌وود نام دارد. او شخصی است که اغلب در شرکت Warwick Manufacturing Group واقع در دانشگاه وارویک وقت می‌گذراند. او به‌همراه ۱۵۰ محقق دیگر روزانه تلاش می‌کنند تا نه‌تنها باتری‌های بهتری بسازند؛ بلکه با کشف راهکارهای جدید، باتری‌های اقتصادی‌تر و راحت‌تری تولید کنند که به‌زودی، صنعت خودروسازی به آن‌ها نیاز مبرمی پیدا خواهد کرد.

گرین‌وود یکی از سخن‌وران برتر بریتانیا است که مداوم به سمینارها و کمیته‌های فنی مختلف دعوت می‌شود تا با بهره‌گیری از دانش سرشار خود در فهم تکنیک‌های جدید، مفاهیم را به‌‌طور خلاصه به افراد توضیح دهد. پروفسور گرین‌‌وود می‌گوید:

به‌زودی، صنعت باتری‌سازی ما به هزاران نیروی ماهر نیاز خواهد داشت و اکنون ما صدها نیرو داریم. حقیقت مهم اینجا است که تعداد زیادی نیروی جوان خانم داریم. صنعت خودروسازی در ایجاد تعادل جنسیتی عملکرد بدی داشته و این بدان معنا است که با نیمی از نامزدهای استخدام نیرو حتی صحبت هم نکردیم.

گرین‌وود درباره‌ی اهمیت صنعت باتری‌سازی توضیح می‌دهد:

وقتی تصمیم می‌گیرید خودروِ الکتریکی بخرید، باتری قطعه‌ای است که تقریبا تمام موارد مهم برای شما را کنترل می‌کند. باتری نصف هزینه‌ی ساخت خودرو را شامل می‌شود و ظرفیت آن میزان مسافت حرکتی را نشان می‌دهد. طراحی خودرویی که بتواند ۵ نفر را به‌همراه بار جابه‌جا کند، قطعا به بسته‌ی باتری ۸۰۰ کیلوگرمی در زیر خودرو بستگی دارد. قدرت و سواری و فرمان‌پذیری همگی به میزان و تقسیم وزن خودرو بستگی دارد. درباره‌ی طراحی داخلی و صندلی‌ها هم همین‌طور است. درحقیقت، باتری بخش اصلی برای کل صنعت حمل‌و‌نقل الکتریکی است.

بااین‌حال، این موضوع جدیدی نیست. تاریخچه‌ی خودروهای الکتریکی به حدود یک قرن پیش بازمی‌گردد. در دهه‌ی ۱۹۱۰، آن‌ها از خودروهای بنزینی هم محبوب‌تر بودند؛ اما در دهه‌ی ۱۹۲۰ با بنیان‌گذاری استانداردهای سوختی و سازمان مرتبط و کمک ریکاردو (Ricardo) که فرایند احتراق را بهبود داد، خودروهای با سوخت مایع بر الکتریکی‌ها چیره شدند. دوران خودروهای الکتریکی می‌تواند با وجود عواملی همچون افزایش نگرانی‌ها درباره‌ی گاز CO2 و اثرهای زیست‌محیطی آن، نگرانی روزافزون درباره‌ی کیفیت هوا و ترس کشورهای بدون نفت درباره‌ی حفظ انرژی و البته خودروهای دیزلی طولانی‌تر باشد.

گرین‌وود به این زمینه‌ها علاقه‌مند است. او عقیده دارد ممنوع‌شدن تمام خودروهای دیزلی ممکن است باعث نادیده‌گرفتن بسیاری از حقایق باشد. گرین‌وود درباره‌ی باتری استفاده‌شده در خودروِ نیسان لیف (پرفروش‌ترین خودرو الکتریکی جهان) می‌گوید:

 دو نوع باتری مختلف تولید شدند. باتری نیسان لیف ظرفیت پیمایش بیشتری دراختیارمان قرار می‌دهد و درمقابل، به‌آهستگی شارژ می‌شود. باوجوداین، مدل‌های قوی‌تری هم وجود دارند که معمولا کوچک‌ترند و در خودروهایی همچون تویوتا پریوس بهتر جواب می‌دهند. شارژ این نوع باتری‌ها زودتر تمام می‌شود؛ اما برای شتاب‌گیری‌های کوتاه‌مدت مناسب‌ترند و ازطریق بازیابی انرژی ترمزها شارژ می‌شوند. در سال‌های اخیر، هر دو مدل پیشرفت درخورتوجهی کرده‌اند.

هشت سال پیش، میانگین هزینه‌ی باتری خودروِ الکتریکی، ۷۸۰ پوند به‌ازای هر کیلووات‌ساعت است. امروزه، این هزینه به ۱۵۵ پوند به‌ازای هر کیلووات‌ساعت رسیده که به‌معنی کاهش چهارپنجمی هزینه‌ها است. درعین‌حال، ظرفیت باتری‌ها دوبرابر شده است. گرین‌وود می‌گوید:

اگر برای شما در سال ۲۰۱۰ خودرویی می‌ساختم و آن را با نمونه‌ای دیگر با فناوری امروزی جایگزین می‌کردم، می توانستید انتظار داشته باشید دوبرابر خودروِ قدیمی مسافت طی کند؛ درحالی‌که یک‌پنجم هزینه را دارد.

او اضافه می‌کند:

متأسفانه نرخ رشد ناگهانی دیگر ادامه‌دار نخواهد بود. پیروزی‌های سریع از روند بسته‌بندی بهبودیافته و بهره‌وری تولید و کاهش هزینه‌ی مواداولیه به‌دست آمد. قدم‌های بعدی باید همراه‌با نوآوری برداشته شوند.

 بریتانیا از گروه‌هایی همچون WMG و سازمان فارادی بهره می‌برد. سال گذشته، قرارداد همکاری ۱۰ ساله‌ای به‌منظور توسعه‌‌ی این صنعت بسته شد که پروفسور گرین‌وود هم نقشی اساسی در آن دارد. فارادی از بودجه‌ی ۲۳۷ میلیون پوندی دولت بهره‌مند شد و کارهای تحقیقاتی خود را درزمینه‌ی باتری‌های لیتیوم‌آند و حالت جامد را آغاز کرده است. امروزه، تحقیقات به‌دنبال دلیل کاهش قدرت باتری‌ها هنگام استفاده و پیشرفت مدل‌های کامپیوتری با هدف بهبود باتری‌ها و چرخه‌ی بازیابی آن‌ها است.

در مدت زمان بازیابی بین ۱۰ تا ۲۰ سال می‌توانیم انتظار داشته باشیم که هزینه‌ها کمتر شوند و باردیگر حجم انرژی باتری‌ها دوبرابر شوند؛ اما بزرگ‌ترین پیشرفت احتمالا درزمینه‌ی قدرت باتری‌ها است. پیش‌بینی می‌شود میانگین قدرت ۳ کیلووات به‌ازای هر کیلوگرم با رشد چهاربرابری به ۱۲ کیلووات برسد. ما در تکنولوژی های به‌کاررفته در مسابقات فرمول یک و دیگر رقابت‌های اتومبیل‌رانی چنین اعدادی را شاهد هستیم. در زمان حال، آن‌ها به‌اندازه‌ی کافی دوام نمی‌آورند تا برای تولید در تیراژ بالا استفاده شوند؛ اما ما به‌دنبال راه‌هایی برای حل مشکل هستیم.

برای آینده‌ی نزدیک، گرین‌وود به توسعه‌ی باتری‌های لیتیوم‌یونی در بازه‌ی ۸ تا ۱۰ ساله اعتقاد دارد. باتری‌های ارزان‌تر و بزرگ‌تر سدیم‌یونی هم می‌توانند به‌کار گرفته شوند؛ اما اگر باتری لیتیوم‌آند و حالت جامد با نظارت فارادی اجرایی شوند، نتیجه پیشرفت ۱۰ برابری در بهره‌وری خواهد بود.

پروفسور گرین‌وود که به تمام زمینه‌های مرتبط با خودروهای الکتریکی خوش‌بین است، هشدار می‌دهد هزینه‌ی شارژ خودروِ الکتریکی در زمان رایج‌شدن این خودروها امری اجتناب‌ناپذیر خواهد بود. او می‌گوید:

اکنون، وقتی برای شارژ خودرو الکتریکی در ایستگاه شارژ پارک می‌کنید، هزینه‌ی پارک‌کردن شما از هزینه‌ی شارژ ۱۰ برابر بیشتر خواهد شد. میزان درآمد ناشی از سوخت‌های مایع در خزانه‌داری بسیار زیاد است؛ اما این میزان درآمد افت کرده و روند کاهشی در پیش خواهد گرفت. دولت‌مردان می‌خواهند راهکاری بیندیشند. بالاتر از همه یک نفر در جایی به منبع درآمدی نیاز دارد که ازطریق نگه‌داری و محافظت از ایستگاه‌های شارژ به‌دست می‌آید؛ اما مشکل اینجا است که نمی‌توان تفاوت بین انرژی خانگی و انرژی موردنیاز خودرو را مشخص کرد. الکترون نمی‌داند که در خانه به‌جریان می‌افتد یا خودرو؛ ولی راه‌اندازی هزینه‌ی الکتریسیته می‌تواند موجب کمبود انرژی در برخی خانه‌ها شود. راه‌اندازی این هزینه برای تمامی رانندگان نیز به رانندگان کم‌درآمد‌تر با خودروهای قدیمی‌تر فشار وارد می‌کند.

گرین‌وود در آخر می‌گوید:

می‌توانم ببینم این تکنولوژی در شبکه‌ی شارژ گسترده چگونه می‌تواند عمل کند؛ اما مدل تجاری موردنیاز برای راه‌اندازی این سیستم را ندارم و فرد بسیار باهوشی در خزانه‌داری باید هرچه‌سریع‌تر روی آن کار کند.