בעשור האחרון, הסוללות והמטענים העולמיים של רכבי אנרגיה חדשים (EV) התקדמו לרמה משמעותית של פיתוח. הם פותחו במספר תחומים, כולל צפיפות אנרגיה, טעינה מהירה, EoL, עלות-תועלת ובטיחות.

ממשלות ברחבי העולם נוקטות בגישת "גזר ומקל" כדי להאיץ את המעבר לרכבי רכב חשמליים, במטרה להשיג פליטת גזי חממה נמוכה יותר וכלי רכב סבירים יותר. בנוסף, הם מגדילים את תשתית הטעינה הציבורית כדי לתמוך בצמיחה זו.

רכבים חשמליים סולריים (BEV) הם אחד מהענפים הצומחים ביותר במגזר התחבורה ובתעשיית הרכב. עם זאת, החדירה הרחבה יותר לשוק של BEVs עדיין מתמודדת עם אתגרים רבים, כולל מחיר רכישה ראשוני וטווחי נסיעה מוגבלים. כדי להתגבר על מחסומים אלו, יושמו גישות חדשניות שונות לשיפור קיבולת וביצועי הסוללה וכן להפחית את עלות הסוללות.

צפיפות האנרגיה של סוללות ומטענים לרכבי אנרגיה חדשים בעולם גדלה בהתמדה במהלך העשור האחרון, עם מספר התפתחויות חשובות בתחום זה. אלה כוללים שיפורים בהרכב הכימי של חומרים פעילים ואופטימיזציה של גודל האריזה כדי להבטיח צפיפות הספק אופטימלית בתוך נפח קטן.

צפיפות אנרגיה גבוהה מאפשרת לרכבי EV לאגור יותר חשמל, מה שאומר שהם יכולים לנסוע רחוק יותר בטעינה אחת. זה גם מאפשר לטעון רכבי EV בעלויות נמוכות יותר, מה שהופך אותם לזולים יותר לאימוץ המוני.

נכון לעכשיו, רוב רכבי החשמל משתמשים בסוללות ליתיום-יון עם צפיפות אנרגיה נמוכה יחסית (צפיפות אנרגיה נפחית), הנמדדת במונחים של כמה אנרגיה ניתן לאחסן ליחידת נפח או משקל. זאת בניגוד לסוגים אחרים של סוללות, כמו מצברים מבוססי ניקל, שצפיפות האנרגיה שלהם גבוהה יותר, אך מגיעות עם כמה חסרונות, כולל מחזורי טעינה קצרים וביצועים גרועים במזג אוויר קר.

בשנים האחרונות, צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום-יון השתפרה משמעותית. שיפור זה הונע על ידי שיפורים בהרכב הכימי של חומרים פעילים הן בקתודה והן באנודה.

בינתיים פותחו כימיות אחרות, כמו פוספט ליתיום ברזל, הדורש פחות כניסות מינרלים מאשר כימיה מסורתית ומתאים יותר לרכבי רכב חשמליים לטווח קצר יותר. כל עוד הכרייה אינה נפגעת על ידי מחירי סחורות גבוהים או אילוצים אחרים, מעבר לאפשרויות הפחות אינטנסיביות אלה עשוי להפחית את הלחץ על אספקת סוללות EV.

צפיפות האנרגיה של רכבי החשמל האחרונים שופרה עוד יותר עם הפיתוח של סוללות רכב גליליות גדולות. לאלה יש קוטר צילינדר של יותר מפי שניים מהגודל הנוכחי, מה שמאפשר התקנת המצברים בצורה קומפקטית יותר על מרכב הרכב.

מגמת הפיתוח של סוללות ומטענים לרכבי אנרגיה חדשים בעולם מונעת על ידי הביקוש הגובר לרכבי EV הנתמכים בסוללות. הצמיחה של כלי רכב חשמליים מונעת על ידי נורמות מחמירות של פליטת CO2, מודעות צרכנית מוגברת לכלי רכב חסכוניים באנרגיה ותמריצים וסבסוד ממשלתיים לרכישת רכבי רכב חשמליים.

סוג הסוללה הנפוץ ביותר ברכבי רכב הם סוללות עופרת חומצה וליתיום-יון (Li-ion). סוללות Li-ion הן בדרך כלל זולות יותר מסוללות NiMH וסוללות מבוססות חומצה ומציעות קיבולת אחסון אנרגיה טובה יותר לטווח ארוך. יש להם גם משקל נמוך יחסית וניתן להתקין אותם בקלות ברכבי EV.

עם זאת, השימוש בסוללות Li-ion אינו חף מאתגרים. אחד החששות העיקריים הוא טווח הנסיעה המוגבל שלהם. הדבר נובע ממספר מגבלות טכנולוגיות כמו דרישות הספק גבוהות וזמן טעינה גבוה.

פתרון לנושא זה הוא הטמעת טכנולוגיית טעינה מהירה. השימוש במערכת טעינה מהירה יכול לעזור לרכבי החשמל לצמצם את זמן הטעינה שלהם עד שעתיים.

בנוסף, זה יכול לשפר את היעילות הכוללת של EVs. בפרט, זה יכול להפחית את עלות האנרגיה הכוללת על ידי הפחתת כמות האנרגיה הנצרכת לטעינת הסוללה של EV.

יתר על כן, זה יכול להפחית את דהיית הכוח ולהגדיל את תוחלת החיים של הסוללה. לכן, חיוני ליישם מערכת טעינה מהירה ברכבי EV.

שוק החשמל בצפון אמריקה ובאירופה צומח במהירות. האזור צפוי להיות שוק החשמל הצומח ביותר בעולם עד שנת 2021. בארה"ב, מספר מדינות מעודדות מכירות של רכבים חשמליים ומגבירות את אימוץ המכוניות החשמליות על ידי מתן הטבות מס וסבסוד לקונים.

למרות ששוק החשמל העולמי גדל במהירות, הוא עדיין מתמודד עם מספר בעיות ואתגרים טכניים. אחד מהם הוא זמן טעינת הסוללה, שהוא החלק הארוך ביותר בתהליך הטעינה.

כדי להתגבר על בעיה זו, מפתחים מספר טכנולוגיות טעינה. חלק מהטכנולוגיות הללו כוללות מטענים מהירים מובנים, מטענים מהירים מחוץ ללוח ומטענים מהירים DC. על מנת לספק חווית טעינה אמינה ועקבית, חיוני עבור מכשירי EV ומטענים EV להתאים את תקני התקשורת שלהם.

הסוללות והמטענים בצי רכבי האנרגיה החדשים העולמיים של היום צפויים להחזיק מעמד זמן רב מאוד. הסיבה לכך היא שהסוללות נועדו להחזיק מעמד זמן רב יותר מכלי הרכב עצמם ורוב יצרני רכבי החשמל מציעים כיסוי של 8-10 שנות אחריות על ערכות הסוללות שלהם.

אמנם מדובר באורך חיים לא מבוטל עבור סוללת EV, אך עדיין נותרה השאלה מה קורה לסוללות הישנות ברגע שהן נגמרות. ניתן למחזר את הסוללות המושלכות הללו ויכולות גם לסייע לאגירת חשמל - הן על מבנים בודדים והן עבור כל הרשת.

כאשר מצבר מגיע לסוף חייו, ניתן לשפץ אותו ולהשתמש בו כדי להניע יותר רכבים. זה שימושי במיוחד אם הסוללה המקורית של ה-EV הייתה עשויה מחומר איכותי, כגון ליתיום-יון, שסביר יותר להיות ממוחזר מאשר סוגים אחרים.

ניתן להשתמש בסוללות גם למטרות אחרות, כגון אחסון חשמל מתחדש במערכות בקנה מידה גדול. זה יכול לשמש כדי להחליק את התנודות באספקת חשמל מתחדשת. זה יכול לשמש גם כדי לשמור על חשמל מבניין בקצב קבוע, וזה חשוב במיוחד במדינות כמו בריטניה שבהן יש כמויות גדולות של רוח ואנרגיה סולארית.

עם זאת, באופן כללי, סוללות מאבדות את הקיבולת שלהן בקצב איטי יחסית ולא ליניארי, כאשר הירידה הממוצעת במשך שנה היא רק 2.3 אחוזים בשנה. המשמעות היא שבמציאות, נהגים לא ישימו לב לאובדן הדרגתי של טווח ה-EV שלהם הרבה.

לטמפרטורה יכולה להיות השפעה משמעותית גם על חיי הסוללה של EV. במיוחד, סוללות החשופות לימים חמים מתכלות הרבה יותר מהר מאלה באקלים מתון. זה מדאיג בעלי צי שמשתמשים ברכבי החשמל שלהם כדי להוביל מטענים כבדים בתנאי מזג אוויר חמים או קרים.

אך למרות העובדה שמדובר בבעיה, היא כזו שניתן להימנע ממנה בקלות על ידי טיפול נאות ב-EV שלך ושמירה עליו טעון ברמה המתאימה לשימוש בו. זה כולל לא להשאיר אותו מחובר לחשמל כל היום, ולוודא שהוא נטען במלואו רק כאשר יש צורך בכך.

העלות של סוללות ומטענים לרכבי אנרגיה חדשים בעולם עולה באופן דרמטי בשנים האחרונות. הדבר נובע בעיקר מעליות חומרי הגלם ומחירי החשמל הגבוהים. העלות של רכיבים אלה היא גורם מרכזי במחיר הכולל של EV.

העלות הכוללת של בעלות על רכב חשמלי משתנה ממדינה אחת לאחרת, אבל בדרך כלל, היא יכולה להיות פחות ממכונית מקבילה של מנוע בעירה פנימית (ICE), בהתאם לגודל המצבר ולקילומטראז'. המצבר הוא אחד החלקים היקרים ביותר ברכב, לכן חשוב לקחת זאת בחשבון בעת ​​בחירת רכב חשמלי.

נכון לעכשיו, עלות ערכת הסוללות הממוצעת היא בסביבות 227 $ לקוט"ש. זה זול בכ-80 אחוז ממה שהיה ב-2010. עם זאת, עדיין יש עלויות הקשורות לפיתוח התשתית לתמיכה בסוללות אלו.

זה יכלול בנייה והתקנה של עמדות טעינה, כמו גם שדרוג רשת החשמל כדי להפיץ את כוח הטעינה של EV לציבור. עלויות אלו צפויות להסתכם בסביבות 240 מיליארד אירו עד 2030, על פי הדו"ח של IRENA.

בנוסף, יצרני סוללות פועלים לפתח דור חדש של סוללות EV שיכולות להיות עמידות יותר ולהחזיק מעמד זמן רב יותר מהדגמים הנוכחיים שלהן. זה יאפשר לייצר ולמכור יותר רכבי EV בעתיד.

בהשוואה לרכבים רגילים, לרכבי רכב חשמליים יש פוטנציאל להיות זולים יותר, ומדינות מסוימות אף מציעות זיכוי מס על רכישת רכב חשמלי או היברידי פלאג-אין. זהו תמריץ שיעזור להאיץ את האימוץ העולמי של רכבי EV.

ישנם גם כמה תמריצים זמינים עבור ציי הרכב להתקין עמדת טעינה משלהם. זה יכול להיות מועיל עבור חברות עם ציי רכב גדולים וכמות משמעותית של מכוניות חונות.

בנוסף, מדינות רבות מציעות זיכוי מס עבור נהיגה ברכב חשמלי במקום כלי רכב מונעי גז. אשראי זה זמין לזמן מוגבל, וניתן להשתמש בו לרכישת רכב חשמלי או היברידי.

בנוסף להפחתת זיהום האוויר, רכבי אנרגיה חדשים ממזערים את עלויות הנסיעה ובעלי עלויות תחזוקה נמוכות. זה הופך אותם לבחירה אטרקטיבית עבור עסקים וצרכנים כאחד.