Rozwój technologii, także na rynku motoryzacyjnym, to ciągłe poszukiwanie nowych rozwiązań. Na mocy tego przekonania naukowcy bardzo często rozpatrują scenariusze, które na pierwszy rzut oka wydają się mało realistyczne. Przykład? Czemu baterie w samochodzie elektrycznym muszą być ładowane? Po rozładowaniu można je przecież wymienić. I choć pomysł brzmi jak mrzonka, swego czasu był bliżej realizacji niż mogłoby się wydawać…
Na początku nowego millenium coraz bardziej oczywiste stawało się, że rynek motoryzacyjny prędzej czy później natrafi na trudności ze sprostaniem zaostrzającym się normom emisji spalin. W efekcie silniki spalinowe napotkają opór, którego przezwyciężenie możliwe będzie wyłącznie za sprawą rozwinięcia technologii napędu elektrycznego. Koncepcja w tamtym czasie wydawała się jednak dość odległa. I wcale nie dlatego, że na rynku brakowało pojazdów prawdziwie elektrycznych. Takie były bowiem dostępne od dawna. Problem dotyczył jednak ich zasięgu i powolnego ładowania.
Kierowcy początkowo nie mieli zbyt dużego wyboru. Mogli uzupełnić zapasy prądu w baterii swojego pojazdu elektrycznego w domu. I… właściwie tylko tam. Publicznie dostępne ładowarki występowały symbolicznie i miały przede wszystkim charakter ciekawostki. Problem z punktami ładowania był jednak dopiero pierwszym z minusów na długiej liście. Druga i jeszcze większa przeszkoda dotyczyła czasu ładowania. A ten nigdy nie był krótszy niż 8 – 10 godzin w przypadku użycia standardowego gniazdka.
Ograniczony zasięg i długie ładowanie – inżynierowie przed wyzwaniem
Perspektywa 10-godzinnego postoju w oczekiwaniu na uzyskanie właściwego poziomu naładowania nie brzmiała zachęcająco. Nie dziwi więc, że optymistycznie do pomysłu zakupu e-samochodów nie podchodzili też kierowcy. Inżynierowie nie chcieli się jednak poddawać. Szczególnie, że powolne ładowarki nie były ich ostatnim słowem. Na początku nowego millenium rozpoczął się swoisty wyścig technologiczny. Naukowcy zaczęli bowiem zastanawiać się nad tym, jak uzupełniać zapasy prądu w akumulatorze i jak robić to szybko. Koncepcji narodziło się kilka.
Na początek specjaliści postanowili wyposażyć samochód w pokładową elektrownię. Aby udowodnić, że koncepcja ta nie jest wcale daleka od rzeczywistości, wystarczy wziąć na warsztat napęd wodorowy oraz Toyotę Mirai. W przypadku tego rozwiązania nie ma potrzeby myślenia ani o wielkich akumulatorach, ani magazynowaniu dużej ilości prądu. W końcu ogniwo przez cały czas pracy dostarcza porcję energii elektrycznej, której wystarczy i do zasilania układu napędowego, i pokładowych urządzeń.
Napęd wodorowy nie był jednak głównym pomysłem. Jako że w tamtym czasie szybkie ładowarki znajdowały się w sferze marzeń, koncepcja poszła w inną stronę. Naukowcy zadali sobie bowiem pytanie: czy ładowanie musi się odbywać za pośrednictwem instalacji samochodu? Odpowiedź była oczywiście negatywna, a stąd narodził się pomysł wymiany baterii zamiast ich doładowywania.
Wyładowana bateria do wymiany
Sama idea jest dość prosta. Gdy kierowca jadący samochodem elektrycznym zauważa wyraźny spadek ilości prądu w akumulatorze, udaje się na najbliższą stację. Tam czeka już na niego zespół mechaników, którzy wymontowują rozładowaną baterię, a w jej miejsce montują naładowaną. Koncepcja mówiąca o wymianie akumulatorów zamiast ich ładowania nie jest jedynie mrzonką. Podobne systemy w pełni funkcjonalnej formie były już oficjalnie prezentowane. W 2013 roku swój pomysł pokazała chociażby Tesla. W przypadku tego rozwiązania wymiana trwała mniej więcej 90 sekund, co było znacznie krótszym czasem od tankowania do pełna samochodu o napędzie spalinowym.
System brzmi niezwykle intuicyjnie, a tymczasem ma dość oczywiste podstawy. Mimo wszystko wiąże się z serią potencjalnych problemów. Pierwszy i podstawowy dotyczy koniecznej standaryzacji. Aby rozwiązanie zakładające wymianę baterii zamiast ich ładowania miało szansę na wdrożenie w życie, wszystkie pojazdy elektryczne musiałyby zacząć korzystać z dokładnie takich samych akumulatorów lub ograniczyć liczbę ich typów do kilku. Standaryzacja wiązałaby się również z kolejnym utrudnieniem – wymagałaby stworzenia systemu wymiany. Aby demontaż baterii przebiegał szybko i intuicyjnie, ogniwa nie mogłyby ukrywać się pod podłogą samochodu. Nakłady pracy konieczne do ich wyciągnięcia byłyby bezzasadnie wysokie, a sam proces zostałby postawiony pod znakiem zapytania. Żeby zatem wymiana baterii była możliwa z technicznego punktu widzenia i nie trwała nadmiernie długo, inżynierowie musieliby opracować uniwersalny dla wszystkich modeli samochodów właz umieszczany w przedniej lub tylnej części nadwozia.
Stacja wymiany baterii oznacza potężne koszty utrzymania
Zastanawiająca w całym systemie jest jeszcze kwestia kosztów. Tak, ładowarki do samochodów elektrycznych – szczególnie te szybkie – z całą pewnością nie są tanie. Z drugiej strony pracują bezobsługowo. Stacje wymiany baterii wymagałyby z kolei zakupu ogniw na wymianę, zbudowania zaplecza magazynowego oraz zatrudnienia obsługi. Co więcej, pod dużym znakiem zapytania stałaby również kwestia oceny stanu wymienianego akumulatora. Żadna z placówek nie ucieszyłaby się bowiem z sytuacji, w której otrzymałaby zasobnik uszkodzony lub w znacznym stopniu zużyty.
Ostatnia wada systemu zakładającego wymianę baterii zamiast ich ładowania dotyczy samej konstrukcji pojazdu. Wyjęcie akumulatorów spod podłogi samochodu i zlokalizowanie ich z przodu lub tyłu zmieniłoby środek ciężkości pojazdu. To zaś z całą pewnością odbiłoby się na sposobie zachowania na drodze, stateczności nadwozia podczas szybkiego pokonywania zakrętów oraz jakości prowadzenia.
Czemu jednak pomysł wymiany zamiast ładowania akumulatorów ostatecznie umarł? Nie chodziło nawet o listę zalet i wad, zadecydowało raczej prawo silniejszego. A tym silniejszym okazała się mocno rozwijana technologia szybkiego ładowania baterii. Już dziś istnieje możliwość doładowania akumulatora w 80% zaledwie w osiem minut. I co więcej, aby móc w krótkim czasie uzupełnić zapas prądu w swoim samochodzie elektrycznym, wcale nie trzeba korzystać z supernowoczesnej ładowarki miejskiej. Wystarczy dokupić przejściówkę i cieszyć się szybkim ładowaniem także w swoim domu.