Článek
Čtete ukázku z newsletteru TechMIX, ve kterém Pavel Kasík a Matouš Lázňovský každou středu přinášejí hned několik komentářů a postřehů ze světa vědy a nových technologií. Pokud vás TechMIX zaujme, přihlaste se k jeho odběru!
Někdy zapomínáme, že takové problémy nejsou nevyhnutelné. Obavy vznikly na základě stavu technologie v určitém okamžiku jejího vývoje. Mají tedy jasný základ, ale zároveň bychom měli být připraveni je opustit, když se situace změní. A já bych rád ukázal, že tento okamžik může být v řadě ohledů blíže, než si myslíme.
Ukázalo se to na nedávném autosalonu v Šanghaji na prezentaci bateriového giganta CATL. Aktuálně největší světový výrobce baterií pro elektromobily totiž udává tempo inovacím jako nikdo jiný. Jeho baterie už dnes pohánějí auta známých značek také na našich silnicích a výsledky čínské firmy přímo ovlivňují i budoucnost dopravy v Evropě.
CATL nedávno představil hned tři klíčové novinky, které ukazují, jak se snaží posunout hranice možného a vstoupit do nové éry, kdy budou i v elektromobilech vedle sebe existovat různé technologie pohonu.
500 km za pět minut
První velkou novinkou je druhá generace „levných“ LFP baterií (lithium-železo-fosfát). Tento typ je známý nižší cenou, vysokou bezpečností a dlouhou životností, nevýhodou je ovšem nižší energetická hustota a horší výkon v zimě. CATL se snaží tyto nevýhody smazat a přidává k tomu opravdu velmi rychlé nabíjení.
Firma tvrdí, že její LFP baterie je první na světě, která dosahuje špičkové rychlosti nabíjení 12C. Co to znamená? Označení „C-rate“ vyjadřuje rychlost nabíjení vůči kapacitě. 12C tedy znamená, že teoreticky by se baterie mohla plně nabít dvanáctkrát za hodinu.
Podle CATL to v praxi vypadá tak, že za pouhých pět minut nabíjení se do baterie může dostat dost energie na dojetí zhruba 500 kilometrů (měřeno podle čínské normy CLTC, která bývá optimističtější než evropská WLTP). To je tempo 2,5 kilometru dojezdu za sekundu nabíjení. Při tankování nafty nebo benzinu je pořád rychlost doplnění energie ve vyšších jednotkách či nízkých desítkách kilometrů za sekundu, ale z praktického hlediska to není už tak veliký rozdíl.
Baterie by si navíc měla dobře poradit s chladnějšími podmínkami a dobíjet se relativně rychle i při teplotách poměrně hluboko pod nulou. Tempo je ovšem několikrát nižší než při běžných plusových teplotách.
Lepší výsledky jsou zjednodušeně řečeno dány tím, že většina vnitřních prvků baterie je vyladěna a optimalizována tak, aby ztráty byly co nejmenší, vznikalo co nejméně odpadního tepla a baterie se nepřehřívala. Ani na tom v principu není nic nového – lepší výkony jen ukazují, že se inovace skutečně daří čím dál lépe zavádět do praxe.
Má to pochopitelně jeden velký háček. Aby bylo možné využít plný potenciál nabíjení, potřebujete nabíjecí stanici s výkonem přes 1,3 megawattu. A megawattové nabíječky rozhodně nejsou a jen tak nebudou běžnou součástí infrastruktury. Technologie baterií zde tedy předbíhá možnosti sítě.
Jde ovšem i o konkurenční boj. CATL se ocitl v soutěži o rychlost nabíjení s hlavním čínským rivalem, společností BYD. Ta jen krátce před CATL představila svou technologii schopnou nabíjení 10C, která přidá 400 km za pět minut. Světová jednička tak zřejmě chce ukázat, že si hodlá udržet technologické prvenství. Nejen kvůli reklamě, ale také jako signál pro hlavní zákazníky, tedy automobilky.
Tento příklad ukazuje, jak rozvoj výrazně podporuje dravé konkurenční prostředí mezi čínskými výrobci baterií. Jde o jeden z hlavních principů čínské průmyslové politiky. Stát sice jednotlivé obory podporuje a dotuje za hranici férové obchodní politiky, ať už jde o baterie nebo solární panely. Zároveň si ovšem politici v Pekingu uvědomují, jak je důležité, aby firmy, které mají uspět i ve světě, byly pod tlakem soupeřů.
Firma CATL tvrdí, že její technologie bude letos pohánět více než 67 modelů elektromobilů. Není však jasné, kolik z nich dostane nejnovější verzi 12C. Každopádně je tu evidentní snaha eliminovat čekání u nabíječky jako hlavní překážku pro přijetí elektromobilů. A to, že firma dokázala posunout relativně levnou LFP chemii k takovým výkonům, je nepopiratelný inženýrský úspěch.
Sůl nad zlato i lithium
Další, z čistě technického hlediska největší novinkou představenou v Šanghaji, byla sodíková baterie Naxtra. Ta nejen pomáhá řešit špatné výkony lithiových baterií (tedy i výše zmíněného FLP) v mrazu, ale především má snižovat ceny.
Sodík je na rozdíl od lithia jedním z nejrozšířenějších, a tedy i nejlevnějších prvků na Zemi. Dlouho se ale nedařilo vyvinout sodíkové baterie s dostatečnou hustotou energie pro použití v autech. Teď CATL tvrdí, že problém vyřešila. Její sodíková baterie dosahuje hustoty 175 Wh/kg, což je srovnatelné s běžnými levnějšími lithiovými bateriemi. Elektromobilům by mohla v praxi poskytovat dojezd přes 500 km, což je pro řadu uživatelů dostačující.
Sodík navíc vyniká po stránce odolnosti vůči mrazu. Baterie Naxtra má i při arktických -40 °C stále k dispozici 90 % svého výkonu. To by znamenalo konec „zimní deprese“ pro elektromobilisty v chladnějších oblastech světa. Přidejte k tomu vysokou bezpečnost (chemie je méně náchylná k hoření, baterie prošla drsnými testy bez požáru) a extrémně dlouhou životnost přes 10 tisíc cyklů (tu běžné auto za dobu své životnosti nevyužije), a máte potenciálně ideální baterii pro dostupnější elektromobily.
CATL plánuje masovou výrobu sodíkových baterií pro osobní auta spustit už na konci roku 2025. Její ambicí je nahradit až polovinu současného trhu s LFP bateriemi.
Dvě baterie v jednom autě
Zlepšení se dá dosáhnout i jinak než jen proměnami chemického složení baterií. CATL chce pro některé modely (třeba autonomní vozidla) nabídnout zajímavé řešení, které zajistí extrémní dojezd či absolutní spolehlivost.
Základní myšlenka je rozdělit baterii na dvě části. Každá může mít jinou technologii a vlastnosti. Funguje to jako záložní systém: Pokud jedna část z jakéhokoli důvodu selže, druhá stále dodává energii. CATL zdůrazňuje, že tato duplicita se týká všech klíčových systémů baterie, od řízení napětí po bezpečnostní prvky.
Představte si plně autonomní taxi bez řidiče. To si prostě nemůže dovolit náhlý výpadek proudu uprostřed křižovatky. Duální systém nazvaný Freevoy má poskytnout právě tuto potřebnou jistotu.
Druhou výhodou je možnost optimalizovat dojezd. Jedna zóna může obsahovat baterii pro běžný provoz, druhá pak speciální „prodlužovač dojezdu“ s extrémně vysokou hustotou energie. Ten ale může mít jen pomalé nabíjení, protože se bude využívat pouze výjimečně.
Výsledkem mohou být skutečně extrémní dojezdy. Vrcholná verze kombinující výkonné NCM články v obou zónách má nabídnout kapacitu přes 180 kWh a dojezd přes 1500 kilometrů. To je samozřejmě hodnota, která pro většinu řidičů dalece přesahuje jejich potřeby a kvůli ceně půjde zřejmě o řešení pro luxusní segment. Ale ukazuje to, kam až lze s dojezdem u elektromobilů zajít.
Uvedení na trh se očekává v horizontu dvou až tří let. Je to fascinující příklad postupu, jak lze kombinovat různé technologie pro řešení specifických problémů – ať už jde o strach z malého dojezdu nebo o zajištění spolehlivosti pro budoucí robotická auta.
Technologický pokrok samozřejmě nevyřeší všechno. Elektromobily se zcela jistě rozšíří ve velkém, ale nebude to zadarmo. Je nutné masivně investovat do nabíjecí infrastruktury. Stále také musíme řešit otázky spojené s těžbou surovin, i když sodík je v tomto ohledu nadějnější než lithium. A je tu i otázka ekonomické politiky a vztahů (nejen) s Čínou. Přesto stojí za to si připomenout, kolik praktických překážek dokáže lidská vynalézavost odstranit, když se na ně zaměří.
V plné verzi newsletteru TechMIX toho najdete ještě mnohem víc. Přihlaste se k odběru a budete ho dostávat každou středu přímo do své e-mailové schránky.
