ساخت باتري خودرو الكتريكي با طول عمر ۱/۶ ميليون كيلومتر چه مزايايي دارد؟
خودروهاي الكتريكي درمقايسهبا همتايان بنزيني خود مزاياي زيستمحيطي زيادي دارند؛ اما هنگاميكه طول عمر آنها زياد ميشود، هر دو با اشكالاتي روبهرو خواهند شد. براي خودرو امروزي صرفانديشه متخصصين از اينكه به باتري ليتيوميون يا پيشرانهي احتراق داخلي مجهز باشد، طول عمر ۲۰۰،۰۰۰ مايل بسيار طولاني محسوب ميشود. باوجوداين طبق گزارشهاي اخير، ممكن است خودروهاي برقي بهزودي در اين رقابت از مدلهاي بنزيني پيشي بگيرند و طول عمر آنها نهفقط هزاران مايل، بلكه ۸۰۰ هزار مايل افزايش يابد.
بهتازگي، تعدادي از سازندگان باتري خودرو الكتريكي از ساخت و عرضهي قريبالوقوع باتريهايي با طول عمر «يكميليون مايل» خبر دادهاند. گفته ميشود پكيجهاي باتري جديد ظاهرا طول عمر كافي براي دستيابي به ظرفيت پيمايشي معادل دوبار رفتن به ماه و بازگشت از آن دارند. ماه مه، يكي از مديران ارشد جنرالموتورز گفت اين شركت تقريبا به توليد باتري با طول عمر يكميليون مايل نزديك شده است. ماه ژوئن، باتريساز چيني كانتمپراري امپركس تكنولوژي (Contemporary Amperex Technology) به بلومبرگ گفت آمادهي توليد باتريهايي است كه عمر آنها به حدود ۱/۲۴ ميليون مايل ميرسد. از ماهها پيش، شايعاتي منتشر شده است كه تسلا بهزودي باتري يكميليونمايلي (بيش از ۱/۶ ميليون كيلومتر) را براي محصولات آيندهاش رونمايي خواهد كرد. در گزارشي كه اوايل ماه ژوئن منتشر شد، بر مزاياي زيستمحيطي خودروهاي آينده تسلا مجهز به باتري يكميليونمايلي تأكيد شده است كه بازهم اين تصور را تقويت ميكند.
باتري انقلابي يكميليونمايلي چيست؟ بهگفتهي متخصص كارشناسان فناوري ذخيرهسازي باتري و بازار خودرو الكتريكي، ادعاي طول عمر يكميليونمايلي باتريهاي جديد بهخوديخود اطلاعات زيادي به ما نميگويد. نحوهي استفاده از اين باتريها قبل از هرچيز به شيوهي عملكرد و كاهش كارايي آنها پس از طول عمر بهاصطلاح يكميليون مايل بستگي دارد. تعدادي از متخصص كارشناسان تصريح كردند كه باتريهاي يكميليونمايلي واقعي احتمالا طول عمر خودروها را افزايش دهند؛ يعني ورود آنها ميتواند تأثير چشمگيري بر بازار خودروهاي دستدوم و بازيافت باتري بگذارد.
سايمون لمبرت، يكي از سرپرستان پروژهي بازيافت باتريهاي ليتيوميون مؤسسهي فارادي انگليس، دراينباره ميگويد:
آنچه دربارهي باتريهاي يكميليونمايلي ميگويند، بهاندازهاي نيست كه مصرفكنندهي متوسطي بتواند با خودروش طي كند؛ اما بهطور بالقوه، قادر خواهيد بود از باتري به دفعات زيادي در ذخيرهي انرژي وسيلهي نقليه يا وسايلي استفاده كنيد كه به شبكهي برق وصل ميشوند.
امروزه، اكثر باتريهاي خودروهاي برقي موجود در جادهها تقريبا باتريهاي ليتيوميون هستند كه از چند مادهي شيميايي مختلف استفاده ميكنند و طول عمر آنها حداكثر بين هشت تا دَه سال يا ۱۰۰،۰۰۰ مايل است. برخي از خودروسازان تضمين ميكنند كه باتري حداقل ۷۰ درصد از ظرفيت اصلي خود را در اين مدت حفظ كند؛ يعني ظرفيت پيمايش خودرو (مسافتي كه بتواند قبل از نياز به شارژ بپيمايد)، بيش از ۳۰ درصد كاهش نخواهد يافت.
جيمز فريت، تحليلگر ذخيرهي انرژي شركت تحقيقاتي انرژي پاك BloombergNEF گفت:
در عمل، دادههاي اوليه حاكي از آن است كه باتريهاي خودروهاي برقي امروزه بهطور چشمگيري طول عمر بيشتر و خرابي كمتري دارند.
فريت خاطرنشان ميكند در گزارش اخير تسلا، ادعا ميشود كه باتريهاي تسلا مدل اس و مدل ايكس كمتر از ۲۰ درصد از ظرفيت شارژ اصلي خود را پس از رانندگي ۲۰۰،۰۰۰ مايل از دست ميدهند. بهگزارش اتوموتيو نيوز، يكي از مديران اجرايي نيسان اخيرا تخمين زده است براساس دادههاي افت كاركرد باتري اين شركت كه خودروهاي برقي فروختهشده در اروپا جمعآوري شده است، باتري نيسان ليف حدود ۲۲ سال ميتواند عمر كند (دوام داشته باشد).
فريت گفت:
دَه سال است كه حضور خودروهاي برقي در جادهها را شاهد هستيم و ميتوانيم ببينيم اين ادعاها دربارهي عمر باتري چقدر واقعي هستند؛ اما بهطوركلي، ميبينيم خودروهاي الكتريكي عملكرد مناسبي دارند.
در اغلب مواقع، باتريهاي خودروهاي برقي عمر بيشتري از خودروهايي دارند كه روي آن نصب شدهاند. هانس اريك ملين، بنيانگذار شركت تحقيقات بازار Circular Energy Storage، شركت فعال درزمينهي باتريهاي دستدوم و بازيافت آنها، انديشه متخصصينات جالبي ارائه ميدهد. ملين ميگويد: «اينكه خودرويي بهدليل خرابي كامل باترياش از رده خارج شود، بسيار نامعمول است». اگرچه گاهي اوقات اين اتفاق براي تاكسيهاي برقي يا خودروهاي اوبر با كاركرد بسيار زياد رخ ميدهد، در بيشتر مواقع باتري نوعي نقص الكتريكي را تجربه ميكند و ساير قطعات خودرو برقي فرسوده ميشوند يا خودرو در كل بهدليل تصادف كنار گذاشته ميشود.
ملين گفت:
رانندگان تسلا و اوبر كه ممكن است بين ۳۰۰،۰۰۰ تا ۴۰۰،۰۰۰ مايل با خودروهايشان رانندگي كنند، احتمالا مجبور شوند باتريها را تعويض كنند؛ اما معمولا باتري عمر بيشتري از خود خودرو برقي دارد.
باتري با عمر ۱/۶ ميليون كيلومتر براي تاكسيراني و شركتهاي حملونقل عمومي مناسب است
اين گزاره بهمعناي آن نيست كه باتريهايي با عمر طولاني ايدهي بدي هستند. درابتدا، آنها ميتوانند مزيت چشمگيري براي شركتهايي داشته باشند كه ناوگان تاكسي يا وسايل حملونقل عمومي دارند و خودروهايشان معمولا مسافتهاي بيشتري درمقايسهبا مصرفكنندگان متوسط طي ميكنند. حتي براي رانندگان شخصي نيز، باتريهاي يكميليونمايلي ميتوانند محاسبات مربوط به زمان مالكيت خودرو الكتريكي را تغيير دهند.
فريت گفت بسياري از خريداران آيندهنگر هنوزهم نگران عمر باتري و چگونگي كاهش بار و ظرفيت شارژ خودرو با گذشت زمان هستند. باتريها براي اين منظور ضمانت ميشوند كه بتوانند مسير بيش از يكميليون مايل يا حتي مقدار محافظهكارانهتر نيمميليون مايل را طي و نگرانيهاي مالكان را رفع كنند. همچنين، باتريهاي با طول عمر زياد ميتوانند يكي از مزاياي خودروهاي برقي در بازار روبهرشد آنها باشند.
فريت در اين زمينه گفت:
اگر باتري با عمر طولاني و دوام بيش از يكميليون مايل داشته باشيد، نگران اين نيستيد كه بعد از طي مسافت ۵۰،۰۰۰ تا ۱۰۰،۰۰۰ مايل ظرفيتش كاهش يابد و مجبور شويد خودرو را در بازار دستدوم با ارزش ارزان بفروشيد.
با توجه به اينكه باتريها انرژي درخورتوجهي براي توليد مصرف ميكنند، دليل محكم زيستمحيطي براي افزايش عمر آنها وجود دارد. بهطوركلي، شركتها بايد بتوانند ادعا كنند كه باتريهاي با عمر يكميليون مايل درمقايسهبا همتايان ۲۰۰،۰۰۰ مايلي خود ازانديشه متخصصين تأثير بر شرايط اقليمي مناسبتر هستند؛ زيرا انتشار آلايندههاي كربني و مصرف منابع و آلودگيهاي ناشي از توليد آنها بر تعداد سالهاي طولاني پس از استفاده تقسيم ميشود.
ما چيزهاي زيادي از باتريهاي يكميليونمايلي نميدانيم كه برخي شركتهاي سازنده روي آن كار ميكنند. بهعنوان مثال، نميدانيم چگونه عملكرد آنها با گذشت زمان افت ميكند و اين افت ازانديشه متخصصين عملي چه نتايجي بهبار خواهد آورد. تمام باتريهاي ليتيوميوني بهناچار دراثر چرخهي شارژ و تخليه و افزايش طول عمر بهمرورِزمان فرسوده و معيوب ميشوند. اين فرسودگي بر ظرفيت ذخيرهي انرژي باتري كه ظرفيت پيمايش خودرو را مشخص ميكند و توان آن يا سرعت تخليهي انرژي باتري و شتاب تخليهي باتري تأثير ميگذارد.
لمبرت گفت:
سرعت افت هريك از اين موارد بر عملكرد باتري در استفادهي ثانويه تأثير ميگذارد.
در سال ۲۰۲۰، بيش از ۳۰۰ مگاواتساعت بهواسطهي ذخيرهسازي انرژي در اروپا ازطريق باتريهاي بازيافتي حاصل شده است
لمبرت گمان ميكند كه باتريهاي داراي طول عمر يكميليونمايلي در عمل بايد هنگام استفادهي ثانويه براي متخصصدهايي بهكار گرفته شوند كه بستگي كمتري به طول عمر داشته باشد. شايد باتري يكميليونمايلي پس از طي مسير ۱۰۰ هزار مايل اول در خودرو اسپرت، ۴۰۰ هزار مايل بعدي را روي وانت برقي استفاده شود و در سومين مرحله براي ذخيرهي انرژي شبكه يا سيستمهاي همراه برق يا متخصصدهايي سادهتر بهكار گرفته شود. دادههاي بهدستآمدهي ملين نشان ميدهد كه بيش از ۳۰۰ مگاواتساعت از باتريهاي بازيافتي در اروپا براي ذخيرهسازي انرژي در سال ۲۰۲۰ كسب شده است؛ درحاليكه اين رقم در سال ۲۰۱۶ فقط ۱۸ مگاواتساعت بود. با وجود رشد روزافزون صنعت نوظهور جمعآوري و بهكارگيري مجدد باتري خودروهاي برقي، هنوز فضاي زيادي براي رشد اين صنعت وجود دارد.
بازيافت باتري و افزايش طول عمر آنها به كاهش استفاده از فلز نادر كبالت منجر ميشود
گاوين هارپر، عضو تيم پژوهشي در مؤسسهي فارادي، ميگويد كه بااينحال، استفادهي مجدد از باتري خودرو الكتريكي ميتواند تبعات زيادي داشته باشد. مطالعات و گزارشهاي مختلفي پيشبيني كردهاند كه رشد سريع صنعت خودرو برقي ميتواند به كمبود فلزات نادري مانند كبالت در آيندهي نهچندان دور منجر شود. درصورت بروز چنين اتفاقي، بهتر است باتريهاي داراي كبالت زودتر بازيافت شود تا بازيابي اين مادهي بحراني بهتأخير نيفتد. درحاليكه سياست جهاني حاكم بر بازيافت باتري خودروهاي برقي وجود ندارد، اتحاديهي اروپا و چين در حال تدوين سياستهايي هستند كه توليدكنندگان را مسئول اين ضايعات ميدانند.
هارپر گفت:
فكر ميكنم محتواي كبالت باتري درمقايسهبا بازيافت تأثير واقعي بر ارزش آن در استفادهي مجدد بگذارد.
بهگفتهي هارپر، حركت صنعت خودرو برقي بهسمت فناوريهاي شيميايي براي ساخت باتريهايي با ميزان كبالت كمتر، بهمعناي آن است كه هر باتري بازيافتشدهي امروز، ميتواند ميزان فلز كافي براي تهيهي چند باتري در آينده فراهم كند.
ليندا گينز، پژوهشگر ارشد مركز ReCell آزمايشگاه ملي آرگون، آزمايشگاه متمركز روي بازيافت باتري ليتيوميون، خاطرنشان ميكند: «حتي اگر با اشكال توليد مواد اوليه مواجه نشويم، افزايش طول عمر باتري خودروهاي برقي تأثيرات زيادي بر چگونگي افزايش تقاضا براي فلزات در آينده ميگذارد».
گينز گفت:
چنين موضوعي يعني درواقع مدت زيادي لازم نيست مواد را براي بازيافت جمعآوري كنيم. بهعبارتديگر، تنها زمانيكه چنين اتفاقي بيفتد، به مواداوليهي خام متكي ميشويم و آنها نيز بايد از زمين استخراج شوند.
بهانديشه متخصصين ميرسد باتريهاي با عمر يكميليون مايل باعث ميشوند بهطوركلي به باتريهاي كمتري نياز داشته باشيم؛ بنابراين، مواداوليهي كمتري نيز استفاده كنيم. هارپر دربارهي اين موضوع ميگويد:
اين امكان وجود دارد كه تقاضا براي چنين باتريهاي را نيز افزايش دهد؛ زيرا اغلب وقتي در بهرهوري پيشرفت ميكنيم، درنهايت مصرف نيز بيشتر ميشود.
بااينحال، چنين اتفاقي ممكن است اتفاق خوبي براي سيارهي زمين باشد. هارپر گفت:
اگر اين باتريها بتوانند حاملهاي انرژي كربني مانند بنزين را حذف كنند، حركت ما را بهسمت كربنزدايي نيز ميتوانند شتاب ببخشند.
هم انديشي ها