چه اتفاقی برای باتری معیوب خودروهای برقی می‌افتد

یکی از بزرگ‌ترین نگرانی‌های مالکان خودرو با روی آوردن دنیا به وسایل نقلیه برقی (EV) این است که چه اتفاقی برای باتری‌ها می‌افتد. به گزارش اتوکار، مطالعات مختلفی در این زمینه انجام شده است که می‌تواند راهگشا باشد. به‌عنوان مثال، طی آزمایش تاکسی‌ها در فرودگاه گاتویک، پنج دستگاه خودروی الکتریکی تسلا مدل S 90D توانستند ۱٫۵ میلیون مایل را پشت سر بگذارند و هر کدام طی یک دوره سه‌ساله، حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر رانندگی داشتند. پس از آن، باتری‌ها در وضعیت سلامت (SoH) حدود ۸۲ درصد قرار داشتند که بسیار چشمگیر به نظر می‌رسد. 

تسلا مدل اس در ابتدا با گارانتی هشت‌ساله و مسافت پیموده‌شده نامحدود ارائه شد؛ اما گارانتی مدل اس در سال ۲۰۱۷ به ۱۵۰ هزار مایل (۲۴۰ هزار کیلومتر) یا هشت سال کارکرد و با وضعیت سلامت ۷۰ درصد کاهش یافت. اگر باتری خودروی الکتریکی به ‌حدی ضعیف شود که ظرفیت پیمایش خودرو به کمتر از ۴۰۵ کیلومتر در کارکرد زیر ۱۵۰ هزار مایل یا هشت سال برسد، تسلا باتری مدل اس یا مدل ایکس مشتریان را جایگزین خواهد کرد.

از طرف دیگر، مرسدس بنز باتری خودروهای الکتریکی خود را با گارانتی ۱۰۰ هزار مایل یا هشت سال ارائه می‌دهد و برای جگوار I-Pace وضعیت به همین شکل است. بنابراین واضح است که دارندگان خودروهای برقی دست دوم درباره‌ی کارکرد طولانی‌مدت باتری با مشکلاتی مواجه خواهند شد.

مشهور است که باتری خودروهای الکتریکی در یکی دو سال اول سریع‌تر تخریب می‌شوند. وضعیت سلامت باتری در سال اول طی برنامه‌ی آزمایشی گاتویک حدود ۸ درصد در ۱۰۰ هزار مایل (۱۶۰ هزار کیلومتر) کاهش یافت؛ اما پس از آن تخریب تقریبا با افزایش ۵ درصدی در سال همراه بود (رانندگی ۱۰۰ هزار مایل در سال). با این سرعت، خودروهای برقی قبل از رسیدن به وضعیت سلامت ۷۰ درصد، به‌راحتی ۵۰۰ هزار مایل را پشت سر می‌گذاشتند. این مقدار، بیش از سه برابر کارکرد ضمانت شده است.

در ابتدا بگذارید یک اصطلاح فنی را تعریف کنیم: نقطه‌ی زانویی. این نقطه زمانی است که باتری (از آن به بعد) دچار تخریب سریع می‌شود؛ چیزی که مشخصاً هر سازنده‌‌ی باتری و وسیله نقلیه سعی در جلوگیری از آن دارد. این پدیده طی چند سال اخیر به‌شدت مورد مطالعه قرار گرفته است. با فرض اینکه باتری خودرو به‌خوبی ساخته شده باشد (بدون عیب)، در صورت واردن شدن فشار زیاد به باتری در دوران کارکرد، نقاط زانویی بیشتر ایجاد می‌شوند.

ایجاد نقاط زانویی در وضعیت سلامت باتری، ازطریق شارژ بیش از حد (که دمای باتری را بیش از حد زیاد می‌کند) و شارژ و تخلیه بیش از حد معمول اتفاق می‌افتد. شارژ کردن باتری از ۱۰ درصد یا بیشتر تا وضعیت شارژ (SoC) کمتر از ۹۰ درصد در بیشتر اوقات و استفاده‌ کم از شارژ سریع، به اطمینان از دوام بیشتر باتری کمک می‌کند. استراحت باتری یک بار در هفته و برای چند ساعت در شرایط SoC نسبتا پایین نیز به افزایش طول عمر آن کمک خواهد کرد. 

وضعیت سلامت باتری (SoH) یک اندازه‌گیری مطلق است و در آینده به عاملی مهم برای فروش باتری تبدیل خواهد شد. رانندگان خودروی الکتریکی روی SoC تمرکز می‌کنند؛ اما معیار واقعی که از نظر اقتصادی اهمیت دارد، SoH است؛ زیرا به راننده می‌گوید آیا شارژ کافی برای رسیدن به مقصد دارد یا نه.

باتری با SoH حدود ۷۰ درصد ممکن است دیگر برای استفاده در خودروی برقی مناسب نباشد؛ اما در سیستم ذخیره انرژی مجهز به باتری دست دوم (BESS) برای چند سال (حداقل پنج سال) تا رسیدن به SoH حدود ۵۰ درصد بسیار مفید خواهد بود. البته باتری در آن زمان دیگر از نظر تجاری مفید نیست، زیرا نقطه‌ی زانویی صنعتی رسیده است.

بازار سیستم‌های ذخیره‌ی انرژی در آستانه‌ی تحول چشمگیری قرار دارد و دقیقاً مانند سایر فناوری‌‌ها از جمله قدرت محاسبات، ظرفیت شبکه و ذخیره اطلاعات رشد می‌کند. به‌عنوان مثال، مجتمع ذخیره برق هورنزدیل استرالیا، با ظرفیت ۱۵۰ مگاوات/۱۹۴ مگاوات ساعت تکمیل شد و طی سه سال عنوان بزرگ‌ترین BESS جهان را در اختیار داشت. سال گذشته مجتمع ذخیره انرژی گیت‌وی (Gateway Energy Storage) در کالیفرنیا با ظرفیت ذخیره‌سازی عظیم ۲۳۰ مگاوات ساعت، از مجتمع هورنزدیل پیشی گرفت.

بااین‌حال ظرفیت کارخانه جدید تسلا در ماس لندینگ کالیفرنیا با ۷۳۰ مگاوات ساعت، تقریبا دو برابر مجتمع‌های قبلی است. شرکت ویسترا انرژی (Vistra Energy) با برنامه‌ریزی برای دستیابی به ظرفیت ۱۵۰۰ مگاوات/۶۰۰۰ مگاوات ساعت، مجتمع ذخیره‌سازی انرژی بسیار بزرگی را در ماس لندینگ افتتاح کرده است که در ماه اکتبر مورد تأیید قرار گرفت. این BESS است که انقلابی در بازار انرژی ایجاد می‌کند و اجازه می‌دهد انرژی توسط منابع تجدیدپذیر باد، خورشید و آب ذخیره شود. افزایش چشمگیر در اندازه و تعداد مجتمع‌های بزرگ ذخیره‌سازی انرژی، منعکس‌کننده‌ی رشد کسب‌وکار BESS کوچک برای مصارف خانگی است که از جمله مهم‌ترین بازیگران آن می‌توان به پاوروال تسلا و پاوروالت (Powervault) در انگلیس اشاره کرد.

هزینه باتری‌ دست دوم بسیار کمتر از باتری‌ نو است؛ به‌طوری‌که با وجود طول عمر کمتر باتری دست دوم، بازگشت سرمایه‌ی آن‌ها از نظر اقتصادی بیشتر خواهد بود و از نظر اقتصادی برای سرمایه‌گذاران و شرکت‌ها جذاب هستند.

یک  باتری با SoH حدود ۷۵ درصد، نیمی از مدت‌زمان عمر باتری نو دوام خواهد داشت اما قیمت آن به‌مراتب کمتر از نصف مبلغ خرید باتری نو است. این دقیقاً همان نقطه‌ی جذابیت گم‌شده‌ی باتری‌های تسلا خواهد بود؛ زیرا آن‌ها هنوز برای بازیافت کامل آماده نیستند و همچنین دیگر نمی‌توان از آن‌ها در خودروهای برقی جاده‌ای استفاده کرد.