Технологии быстрой зарядки электромобилей Как работают и какие недостатки имеют

Электромобили напрасно ругают за небольшой запас хода — ​по этому показателю они давно сопоставимы с бензиновыми моделями. Пересекать континенты на электротяге мешают долгие «дозаправки». Несколько технологий, призванных решить эту проблему, радикально отличаются друг от друга и имеют ряд серьезных недостатков. Выбирать придется из нескольких зол.

LЕvЕl 3–4 CНАRging

КАК ОНА РАБОТАЕТ

Зарядная станция высокой мощности подключается напрямую к батарее электромобиля, минуя бортовое зарядное устройство, и подает на нее постоянный ток. К примеру, рекордсмен Hyundai Ioniq 6 SE Long Range за 15 минут зарядки может увеличить запас хода на 310 километров.

ЧТО С НЕЙ НЕ ТАК

У современных аккумуляторов есть кривая эффективности заряда. Батарея легко заполняется от 5 до 80 процентов, но зарядка от 80 до 100 процентов занимает намного больше времени. Поэтому владельцам электромобилей рекомендуют не заряжать машину полностью, равно как и не опустошать аккумулятор до нуля. В некоторые зарядные станции соответствующие ограничения прошиты программно. Получается, что реальный запас хода значительно меньше того, что указан в характеристиках.

Из вышесказанного следует, что исправные станции быстрой зарядки электромобилей на трассах должны располагаться с частотой примерно 200 километров. Возникает проблема «курицы и яйца»: операторам нет смысла плодить зарядки, пока электромобилей на дорогах мало. А покупатели не хотят приобретать электрические машины, пока для них нет развитой инфраструктуры.

Интересно, что 150-киловаттная, а тем более 300-киловаттная станция потребляет электричества как десятки домохозяйств — ​целая деревня. «Заправка», которая может обслуживать десяток электромобилей сразу, — ​это уже небольшой город. Сложно представить, что к пустынному участку трассы подведена такая мощность. Емкость электрических сетей — ​это инфраструктурная проблема, которую под силу решить только на государственном уровне.

БЫСтРАя зАмЕНА БАТАРЕй

КАК ОНА РАБОТАЕТ

Электромобиль заезжает на станцию и останавливается. Робот отсоединяет разрядившийся аккумулятор под днищем и подсоединяет другой, полностью заряженный. Процесс полностью автоматизирован и занимает не больше пяти минут.

ЧТО С НЕЙ НЕ ТАК

В отличие от заправки бензином, смена батареи — ​сложный процесс. Станции быстрой замены требуют комплексного робототехнического оснащения и потому дорого стоят. Китайская Nio тратит на строительство одного поста полмиллиона долларов, и на этой станции могут обслуживаться только электромобили марки Nio. Для разработки единого стандарта сменных батарей нужна общая воля всех участников рынка, которой пока что не наблюдается.

Главные вопросы вызывают количественные показатели. Чтобы обслуживать несколько автомобилей одновременно, нужно поставить рядом несколько постов, потратив кратное количество средств. Да, батареи меняются быстро, но заряжаются они по-прежнему медленно. А значит, необходимо держать на посту большой запас заряженных аккумуляторов — ​следовательно, придется произвести намного больше батарей, чем электромобилей. Хватит ли для этого дефицитных редкоземельных металлов? Куда денутся все эти батареи по окончании срока службы?

Нерешенные экономические проблемы заставили Tesla свернуть программу быстрой замены батарей. Разорился и стартап Better Place, основанный совместно с Renault, успев продать 2000 машин и построить станции в нескольких европейских странах.

БЕспРоВодНАя пОдзАРядка

КАК ОНА РАБОТАЕТ

Под асфальтовым покрытием размещаются катушки индуктивности, которые питаются от городской электрической сети. Прямо во время движения приемное устройство на электромобиле подзаряжает аккумулятор. Один такой приемник дает мощность до 35 киловатт. Для сравнения, обычная зарядная станция полностью заправляет батарею примерно за 4 часа.

ЧТО С НЕЙ НЕ ТАК

Один километр «электрической дороги» стоит примерно 1,25 миллиона долларов. После «обкатки» технологии стоимость снизится, но максимум вдвое. Такие инвестиции под силу только государственным органам. Окупить их за счет владельцев электромобилей вряд ли удастся, или же стоимость проезда по заряжающей дороге окажется заоблачной.

Выход в том, чтобы электрифицировать трассы, по которым проходят регулярные маршруты грузового и общественного транспорта. Операторы фур и электробусов смогут обеспечить дорожникам предсказуемую выручку. Их выгода состоит в том, что транспорт не будет простаивать на зарядке. При этом подсчитано, что дорога длиной 250–300 километров снижает годовой углеродный след от грузовиков на 200 000 тонн.

Длинные машины, такие как грузовики и автобусы, позволяют установить под днищем до трех индуктивных приемных устройств. Таким образом, потенциальная мощность зарядки для них превышает 100 киловатт. Установка приемника не требует существенного вмешательства в конструкцию транспортного средства, поэтому пользоваться заряжающими дорогами смогут владельцы грузовиков и легковушек любых марок.

БЫСтРАя зАРЯдкА ГАджЕтОВ

КАК ОНА РАБОТАЕТ

Пользователи смартфонов ценят оперативную перезарядку не меньше, чем владельцы электромобилей. Поэтому среди производителей гаджетов скорость зарядки стала соревновательной дисциплиной. Нынешний рекордсмен рынка Realme GT3 с помощью 240-ваттного зарядного устройства полностью восстанавливает батарею за 9,5 минут. Xiaomi уже показала 300-ваттную зарядку, но пока в виде прототипа.

ЧТО С НЕЙ НЕ ТАК

Аккумуляторы подвержены самовозгоранию. Чтобы подавать на элемент питания максимальный ток, необходимо точно отслеживать его температуру и другие показатели. Данные передаются на зарядное устройство, которое очень гибко варьирует напряжение, чтобы выжать из процесса максимум, но остаться в рамках безопасности. Производители конкурируют, стараясь придумать самые эффективные алгоритмы зарядки и сделать их проприетарными.

Универсальный алгоритм быстрой зарядки USB PD (Power Delivery) предусматривает мощность 18–27 ватт для смартфонов. Чтобы заряжать гаджеты быстрее, нужно использовать зарядное устройство, которое входило в комплект поставки, и качественный кабель. Заправить Realme зарядкой от Xiaomi получится, но скорость будет стандартной.

С беспроводными зарядными устройствами сложилась похожая ситуация. Стандарт Qi для ноутбуков поддерживает до 65 ватт, но показатели до 100 ватт (Xiaomi) доступны лишь в проприетарных экосистемах.

Читайте также, что такое энергопереход и куда именно энергетика собирается перейти: