Na elektriko: Hitro ni škodljivo!

Hitro polnjenje električnih avtomobilov - oziroma polnjenje z močnim enosmernim (DC) tokom - je za električno mobilnost bistvenega pomena, če želijo uporabniki električnih avtomobilov potovati še kam dlje kot le od doma do delovnega mesta. A od začetka električne mobilnosti so nas učili, da hitro polnjenje škoduje akumulatorskemu sklopu električnega avtomobila in pospešuje degradacijo baterijskih celic akumulatorskega sklopa. Vendar zadnja dognanja pri raziskovanju baterijskih tehnologij - in tudi vse obsežnejše izkušnje - pravijo, da hitro polnjenje ni tako škodljivo, kot smo mislili doslej …

Ena od “zakonitosti” električne mobilnosti nas je vrsto let učila, da hitro polnjenje poškoduje baterijske celice akumulatorskih sklopov električnih avtomobilov in skrajša njihovo dobo trajanja. A takšne trditve so se izkazale za poenostavljanje; čeprav lahko hitro polnjenje zaradi hitre absorpcije energije povzroči rahlo povišanje temperature baterijskih celic, so sodobni električni avtomobili opremljeni z naprednimi krmilnimi sistemi za upravljanje (BMS - Battery Management Systems), ki so zasnovani tako, da ublažijo ta učinek in ohranjajo zmogljivost akumulatorskih sklopov.
Tovrstni sistemi stalno spremljajo postopek polnjenja in vzdržujejo varne mejne vrednosti temperature, napetosti in toka. Krmilna elektronika BMS pomaga optimizirati parametre polnjenja, zmanjšuje toplotne obremenitve in zagotavlja, da kemične reakcije v baterijah potekajo v idealnih razmerah. Ob pravilnem hitrem polnjenju je tveganje za velike obremenitve majhno, zato trditve, da hitro polnjenje ogroža “zdravje” akumulatorskih sklopov, niso povsem točne.

Vse več realnih izkušenj in podatkov

V raziskavi ameriškega nacionalnega laboratorija iz Idaha (INL) so analizirali na tisoče ciklov polnjenja in zmogljivost akumulatorskih sklopov, ki so bili pretežno polnjenji z močnim enosmernim tokom, hkrati pa so primerjali podatke akumulatorskih sklopov, polnjenih počasneje z izmeničnim tokom. Čeprav se temperatura akumulatorskega sklopa med hitrim polnjenjem zviša, so ugotovili, da krmilna elektronika (BMS) v preskušenih električnih avtomobilih to povečanje učinkovito drži v sprejemljivih temperaturnih mejah. Raziskava je pokazala, da akumulatorski sklopi, ki so bili pogosto polnjeni z močnim enosmernim tokom, v povprečju ohranijo od 85 do 90 odstotkov svoje prvotne zmogljivosti, medtem ko akumulatorski sklopi, ki so bile polnjeni počasneje, obdržijo od 92 do 95 odstotkov svoje zmogljivosti. Ta sorazmerno majhna razlika v ohranjanju zmogljivosti pomeni, da hitro polnjenje ob pravilni uporabi nima velikega vpliva na dobo trajanja akumulatorskih sklopov. 
Ameriška družba Recurrent Motors Inc. je v okviru svoje raziskave preučila več kot 12.500 Teslinih avtomobilov v ZDA -  raziskava je primerjala Tesline avtomobile, ki so pogosto uporabljali hitro polnjenje z enosmernim tokom (več kot 90 odstotkov polnjenj), s tistimi, ki ga niso uporabljali tako pogosto (manj kot 10 odstotkov polnjenj). Rezultati so pokazali, da med tema dvema skupinama avtomobilov ni bilo bistvenih razlik v izgubi zmogljivosti akumulatorskih sklopov.
Raziskava je pokazala tudi, da je za učinkovito polnjenje in ohranjanje dobe trajanja akumulatorskih sklopov ključnega pomena predhodna temperaturna priprava akumulatorskih sklopov, še zlasti pri ekstremnih temperaturah.
Podobne rezultate je dala tudi raziskava podjetja Geotab Inc., ki je analizirala podatke več tisoč električnih avtomobilov v ZDA. Raziskovalci so primerjali električne avtomobile, ki so jih pogosto hitro polnili, s tistimi, ki so se polnili počasneje in preverili, kako pogostost in temperatura vplivata na “zdravje” akumulatorskih sklopov. Rezultati so pokazali do deset odstotkov večjo izgubo zmogljivosti pri pogostem hitrem polnjenju v vročih temperaturnih razmerah kot pri avtomobilih, ki teh razmer niso imeli ali so jih le redko hitro polnili. Rezultati opozarjajo na velik vpliv zunanje temperature na degradacijo akumulatorskih sklopov pri polnjenju;  občasno hitro polnjenje je sicer na splošno varno, vendar lahko pogosto hitro polnjenje, zlasti v vročem podnebju, pospeši degradacijo akumulatorskih sklopov. Raziskava podjetja Geotab je potrdila pomembnost predpriprave akumulatorskega sklopa na polnjenje ob ekstremnih zunanjih temperaturah, kar zagotavljajo le napredni in dovršeni krmilnimi sistemi za upravljanje (BMS). 

Novejši električni avtomobili imajo prednost

Je hitro polnjenje torej res škodljivo? V resnici ni: hitro polnjenje iz več razlogov nima bistvenega vpliva na zmogljivost akumulatorskih sklopov električnih avtomobilov, njihovo “zdravje” ali dolgoročno izgubo dosega z enim polnjenjem. Čeprav lahko prekomerna uporaba hitrih polnilnic povzroči obrabo akumulatorskih sklopov, so sodobni električni avtomobili opremljeni z zmogljivimi krmilnimi sistemi za upravljanje, ki močno omejujejo morebitno škodo v posameznih baterijskih celicah akumulatorskih sklopov. Ključni dejavnik pri tem je - kot tudi sicer pri vseh novih tehnologijah - tehnološka naprednost oziroma sodobnost: pri “starih” električnih avtomobilih je degradacija ob hitrem polnjenju precej izrazitejša kot pri najnovejših, ki imajo bolj napredne krmilne sisteme.  
Povedano drugače: novejše oziroma sodobnejše električne avte lahko pogosteje polnite na hitrih polnilnicah kot starejše, tehnično zastarele. Razvoj tehnologije električnih pogonov in shranjevanja energije gre pač zelo hitro naprej …

Več kilovatov - hitrejše polnjenje?

Večja moč polnjenja na hitrih polnilnicah še ne pomeni tudi hitrejšega polnjenja vašega električnega avtomobila: dejanska hitrost polnjenja je namreč odvisna od zasnove električnega avta in njegovih omejitev, ki jih določa krmilna elektronika BMS. Vsak električni avto ima namreč določeno največjo hitrost polnjenja, ki jo njegov akumulatorski sklop lahko varno prenese. Avto se bo vselej polnil le stolikšno močjo, kot jo omogoča krmilni sistem BMS avtomobila - četudi ima polnilna postaja večjo deklarirano moč.

Skrb za akumulatorski sklop

Za podaljšanje dobe trajanja akumulatorskega sklopa avtomobila velja razumeti dejavnike, ki vplivajo na degradacijo.