● נקודות הכאב של טרנספורמציה אנרגטית חדשה בכלי רכב מסחריים ופריצת הדרך הטכנולוגית של סוללות מוצק-
כנושא הליבה של הובלה לוגיסטית, שירותים והובלת קו ראשי, תהליך האנרגיה החדש של כלי רכב מסחריים משפיע ישירות על מימוש יעד "הפחמן הכפול". עם זאת, המגבלות הטכניות של סוללות ליתיום נוזלי מסורתיות הגבילו זמן רב את העומק והרוחב של טרנספורמציה אנרגטית חדשה בכלי רכב מסחריים.
1. נקודות הכאב המרכזיות של טרנספורמציה אנרגטית חדשה בכלי רכב מסחריים
בהשוואה למכוניות נוסעים, לרכבים מסחריים יש הבדלים מהותיים בתרחישי השימוש שלהם, הדרישות שלהם לסוללות כוח מתמקדות יותר ב"מעשיות" ו"כלכלה". עבור כלי רכב מסחריים-בינוניים וקצרים כגון הפצה עירונית וסן, רגישות לעלות ונוחות תדלוק הם הדרישות העיקריות; בעוד שלמשאיות כבדות-למרחקים ארוכים, כלי רכב לוגיסטיים בשרשרת קרה ותת-מגזרים אחרים, טווח, יעילות טעינה אמינות מחזור החיים הופכים לספים בלתי עבירים.
כיום, כלי הרכב המסחריים המונעים על ידי סוללות ליתיום-נוזליות מתמודדים בדרך כלל עם שלוש דילמות עיקריות:
ראשית, חרדת טווחים, הדרישה הבודדת של משאיות כבדות-למרחקים ארוכים היא לרוב מעל 300 קילומטרים, בעוד שצפיפות האנרגיה של הסוללה הנוזלית הקיימת היא לרוב בין 150-200Wh/, וכתוצאה מכך הצורך ברכבים לשאת מספר רב של סוללות, מה שלא רק מגדיל את עלות הרכישה אלא גם מפחית את יעילות המטען;
שנית, דלק לא יעיל, לרוב לוקח מספר שעות לטעון מלא של רכב מסחרי בערימת טעינה מסורתית, הרבה פחות נוח מתדלוק של-רכב מונע בדלק, מה שמשפיע מאוד על התפעול;
שלישית, סיכוני בטיחות, כלי רכב מסחריים נתונים לעומס גבוה-לטווח ארוך, טעינה ופריקה בתדירות גבוהה, והסיכון לבריחה תרמית של נוזלים קיים תמיד, במיוחד בסביבות קיצוניות כמו טמפרטורה גבוהה וקור, השכיחות של תאונות בטיחות נשארת גבוהה.
בנוסף, עלות הבעלות הכוללת הגבוהה (TC) הנגרמת כתוצאה מהידרדרות הסוללה גורמת גם לחברות לוגיסטיקה רבות להסס לקנות רכבים מסחריים אנרגיה חדשים.
2. יתרונות טכנולוגיית הסוללה במצב מוצק- תואמים בדיוק את הצרכים של כלי רכב מסחריים
סוללות מוצק-מחליפות אלקטרוליטים נוזליים מסורתיים במוצקים, ומשיגות זינוק איכותי בביצועי הליבה, והמאפיינים הטכניים שלהן תואמים מאוד את צורכי השימוש של כלי רכב מסחריים.
השיפור פורץ הדרך בצפיפות האנרגיה הוא הליבה של סוללות מוצק-. למודול הסוללה של Rhino S-מצב מוצק- המוצג על ידי Chery יש צפיפות אנרגיה של עד 600 וואט/ק"ג, הגבול התיאורטי של סוללות ליתיום וחורג בהרבה מהרמה הנוכחית של סוללות נוזליות.
עבור כלי רכב מסחריים, צפיפות אנרגיה גבוהה פירושה שניתן להשיג טווח ארוך יותר עם אותה סוללה, או שניתן להפחית את עומס הסוללה תחת אותן דרישות טווח. אם לוקחים כדוגמה משאיות כבדות לטווח ארוך, תוך אימוץ של 500 וואט/ק"ג בכל-סוללות מוצק, הרכב יכול לשאת יותר מ-1,000 קילוואט-שעה של חשמל, עם טווח שיכול בקלות לחרוג מ-1,500 ק"מ, מה שפותר לחלוטין את החרדה של תחבורה למרחקים-.
אופטימיזציה של יעילות תדלוק אנרגיה מטפלת ישירות בנקודות הכאב של פעולות רכב מסחרי.
הסוללה הכול-מוצקה- של Chery משיגה את מדד הביצועים של "6 דקות של טעינה, טווח של 1000 קילומטרים" פירושה שתדלוק אנרגיה לרכבים מסחריים יגיע לנוחות של זיכון עבור כלי רכב מונעים-בדלק. עבור משאיות כבדות למרחקים ארוכים שנוסעות 300-500 קילומטרים ביום, תדלוק{10}}בזמן קצר יכול לעמוד בפעילות של היום כולו, להפחית ביעילות את זמן ההשבתה ולשפר את היעילות התפעולית. פריסת הפטנטים של BYD בתחום של סוללות מוצק-כוללת מספר הישגים לטכנולוגיית טעינה מהירה. אם ניתן יהיה להשיג את יעד "שווי מחיר מוצק-נוזל" שלה, זה יגדיל עוד יותר את היתרונות הכלכליים שיביאו לשיפור יעילות התדלוק
המהות של שיפור ביצועי הבטיחות מספקת הגנה על פעולות רכב מסחרי.
לסוללות-מצב מוצק עם אלקטרוליטים מוצקים אין סיכון לדליפה והן בעלות יציבות תרמית משמעותית מאלקטרוליטים נוזליים, מה שפותר ביסודו את בעיית הבריחה התרמית. רכבים מסחריים נמצאים בסביבת הפעלה קשה של עומס גבוה, רעידות חזקות וטמפרטורות קיצוניות למשך זמן מה. הבטיחות הטבועה של סוללות-מצב מוצק יכולה להפחית באופן משמעותי את שכיחות תאונות בטיחות, במיוחד עבור פעולות-בעוצמה גבוהה בתרחישים סגורים כגון נמלים ואזורי כרייה. היתרון של סוללות מוצק- בחיי המחזור יכול להפחית ביעילות את קצב התפרקות הסוללה, ובכך לייעל את העלות של כלי רכב מסחריים לאורך מחזור החיים שלהם
● אתגרים לסוללות-מצב מוצק בתעשיית הרכב המסחרי
למרות ההזדמנויות המשמעותיות שהיא מביאה, תעשיית הרכב עדיין מתמודדת עם אתגרים מרובים בהטמעת סוללות מוצק-.
צוואר הבקבוק בעלויות נותר המכשול המשמעותי ביותר.
נכון לעכשיו, העלות של כל-- סוללות המדינה גבוהה פי 8 בערך מזו של סוללות- במצב נוזלי. מכיוון שקיבולת האנרגיה של חבילה בודדת לרכבים מסחריים היא בדרך כלל מעל 300 אלף, עלות רכישת הרכב תגדל באופן משמעותי אם כולם מצוידים בסוללות מוצק לחלוטין, החורגות מטווח הקבלה בשוק. בנוסף, תהליך הייצור של סוללות מוצק הוא מורכב יותר, והוא דורש סטנדרטים גבוהים יותר עבור ציוד וחומרים, מה שמעלה עוד יותר את עלות הייצור.
במישור הטכני, עדיין יש בעיות שצריכות לטפל בהן בדחיפות.
ראשית, יש את הבעיה של יציבות הממשק. מגע לקוי בין אלקטרוליטים מוצקים לחומרי קתודה/אנודה עלול להוביל בקלות לקיבולת ולקיצור חיי סוללה, שלא מצליח לענות על הדרישה להפעלת עומס גבוה-לטווח ארוך של כלי רכב מסחריים. שנית, אין מספיק מוליכות יונית. היוני של אלקטרוליטים מוצקים של תחמוצת וסולפיד עדיין נמוכה מזו של אלקטרוליטים נוזליים, מה שמגביל את מהירות הטעינה ותפוקת ההספק. שלישית, יש את הבעיה של התרחבות והתכווצות נפח. שינוי הנפח של חומרי האלקטרודה במהלך תהליך הטעינה והפריקה עלול לגרום לאריזת הסוללה להיסדק. בסביבת ההפעלה שבה כלי רכב מסחריים נמצאים בתנופה מתמדת, בעיה זו תהיה בולטת יותר.
היעדר סינרגיה אקולוגית גם מעכב את תהליך היישום.
נכון לעכשיו, קיים חוסר במערכת סטנדרטית מאוחדת בתחום סוללות-מצב מוצק לרכבים מסחריים. הגודל של חבילות הסוללות ופרוטוקול התקשורת של BMS שונים למדי, וכתוצאה מכך המוצרים של ארגונים שונים אינם תואמים ולקושי בקידום. יחד עם זאת, מערכת המיחזור של סוללות-מצב מוצק טרם הוקמה, והטיפול והשימוש החוזר בסוללות פסולת הופכים לבעיות פוטנציאליות
בנוסף, השדרוג של מתקני אספקת-אנרגיה מפגר מאחורי הפיתוח של טכנולוגיית הסוללה. עלות הבנייה של תחנות טעינה סופר-מהירה היא גבוהה, ומחירן קטן, אשר בקושי יכול לענות על הצרכים של יישום-בקנה מידה גדול.
עבור תעשיית הרכב המסחרי, סוללות-מצב מוצק מייצגות לא רק מהפכה טכנולוגית אלא גם הזדמנות היסטורית לארגון מחדש תעשייתי. היתרונות הטכנולוגיים שלה, כמו צפיפות אנרגיה גבוהה, יעילות טעינה מהירה ובטיחות גבוהה, יתייחסו בדיוק לנקודות הכאב של טרנספורמציה אנרגטית חדשה בכלי רכב מסחריים, ויניעו את התעשייה מ"מדיניות-ל"מונעת-שוק".
למרות התמודדות עם אתגרים מרובים כמו עלות, טכנולוגיה ואקולוגיה כיום, היישום ב-קנה מידה גדול של סוללות מוצק- בתחום הרכב המסחרי הוא כבר מגמה עם איטרציה מתמשכת של טכנולוגיה, הבגרות המתמשכת של השרשרת התעשייתית ותמיכה חזקה במדיניות. צפוי שעד 230, סוללות מצב מוצק-ישלטו בשוק האנרגיה החדש לרכבים מסחריים, ויניעו את החלפת החשמול של כל התרחישים כגון תחבורה מרכזית ושירותים עירוניים, ותמיכה הליבה במימוש יעד "פחמן כפול".
