Заряжать или заменять батарею: непростая дилемма для электротранспорта

По материалам The Verge

Когда речь заходит об электромобилях, всегда стоит помнить о том, что они удобны ровно настолько, насколько для них существует инфраструктура. Теоретически аккумулятор можно зарядить где угодно, но вы всегда будете выбирать между двумя вариантами: очень долго, но дешево и без ущерба ресурсу батареи, и быстро, но заведомо убивая аккумулятор, а также переплачивая за скорость. Разрешить это противоречие можно, внедрив в электромобилях быстрозаменяемые аккумуляторы. Однако если зарядные станции постепенно появляются на улицах городов по всему миру, то вот станции по замене батарей электромобилей все еще пребывают в статусе экспериментальных систем, едва добравшихся до полевых испытаний. Почему так происходит и ждать ли прорыва в ближайшем будущем, можно узнать из истории стартапа Ample, опубликованной ресурсом The Verge.

Говоря об электромобилях, мы часто жалуемся на беспокойство о дальности поездки. Но по факту это беспокойство по поводу зарядки. Хорошо, если электромобиль может проехать под 500 км без подзарядки, но если при этом мы имеем дело со скудной и во многих случаях неправильно работающей инфраструктурой, способность проезжать сотни километров на одной зарядке будет означает только одну вещь: вы застрянете в сотнях километров от дома, если что-то пойдет не так.

Да, инфраструктура улучшается, и важной движущей силой тут становятся субсидируемые государством инициативы для компаний, производящих зарядные станции, с целью уменьшения времени зарядки. В США автопроизводители внедряют NACS (North American Charging Standard, cевероамериканский стандарт зарядки) от Tesla после первоначального импульса со стороны Ford — компании, которая отправила сотрудников на полевые испытания, чтобы посмотреть, насколько хорошо работает сеть зарядки, похоже, определила, что недостаточно хорошо, и заключила сделку с Tesla.

Еще одна группа из семи автопроизводителей решила взять вопросы зарядной инфраструктуры в свои руки. Они объявили о создании новой сети зарядок, которая, как утверждается, будет конкурировать и обгонять сеть Supercharger Tesla. Можно порадоваться — до того момента, пока вы не поймете, что пройдет год, прежде чем будет запущена их первая станция.

Просто поменяй их

Но есть еще один способ позволить электромобилям дольше оставаться на дороге. Так, подразделение Daimler по производству грузовиков и автобусов Mitsubishi Fuso тестирует решение от Ample.

У этого стартапа из Северной Калифорнии уже несколько лет есть станции замены батарей в районе залива Сан-Франциско, которые обслуживают водителей со специально модифицированными автомобилями. Партнерство с Mitsubishi Fuso для оснащения последней версии электрических легких развозных грузовиков eCanter подтверждает работоспособность бизнес-модели Ample и позволяет этим грузовикам проехать гораздо больше в течение дня.

Как и в случае с испытаниями, проходящими в Северной Калифорнии, развозные грузовики будут подъезжать к станции и подниматься в воздух, а команда крошечных роботов будет снимать и заменять запатентованные аккумуляторные модули в течение пяти минут. А пока станция готовится к очередной замене, снятые батареи хранятся и заряжаются в специальном боковом отсеке.

Ранее в этом году Ample представила свою последнюю итерацию станции, где время замены сократилось с 10 минут до 5 и получилось справиться с рядом сложностей в целях повышения надежности. Также была продемонстрирована более высокая станция замены, необходимая для размещения легких грузовиков, таких как Mitsubishi Fuso.

Это большой шаг со стороны компании, которая много лет назад ожидала, что ее похоронит растущая инфраструктура зарядных станций, которая, впрочем, до сих пор не стала такой, какой должна была.

Умнее, быстрее, лучше

В настоящее время основное внимание Ample сосредоточено на больших парках автомобилей. На демонстрации новой станции в начале года водитель Uber только что совершил несколько поездок и был готов зарядить свой автомобиль, но вместо этого решил быстро заменить батареи на станции Ample. Цель достичь паритета с автозаправочными станциями уже близка. Тем не менее, будет трудно превзойти систему, которая создавалась долгие годы, а ее система доставки энергии основана на том, что жидкость можно просто залить в транспортное средство.

Однако Ample имеет одно преимущество по сравнению с устаревшими заправочными станциями. Ее станции замены батарей могут быть установлены за три дня. Дайте им плоскую бетонную плиту, и они доставят детали в плоской упаковке для сборки. Первые станции разворачивались за две недели, но, как и все остальное, они были модифицированы для повышения эффективности.

Например, в более ранней итерации замена батарей выглядела как танец роботов и аккумуляторных модулей. Теперь это не так впечатляет, так как большая часть действа скрыта от внешнего мира.

«Когда мы только начинали, мы были в восторге от роботов», — говорит генеральный директор и основатель Ample Халед Хассуна. Более ранняя итерация станции замены поднимала автомобиль над землей на колесах, как подъемник на станции техобслуживания. Это не предполагало соответствующей платформы, поднимающейся вместе с транспортным средством.

В такой системе водитель и пассажир оказывались в ловушке, когда машина поднималась в воздух, чтобы роботы могли выполнить свою работу. Теперь водитель и пассажиры могут выйти из автомобиля во время замены благодаря платформе, которая поднимается вместе с транспортным средством.

Меньшие батареи = гибкость

Компания также расширила спектр транспортных средств, которые она поддерживает. Хассуна говорит, что станция замены нового поколения — более высокое помещение, чем первоначальная, и что подъемник теперь настраивается как под передние, так и под задние колеса, что позволяет машинам разных размеров использовать одну и ту же станцию. Как говорят в Ample, теперь поддерживаются транспортные средства от небольших автомобилей до больших грузовиков класса 3.

Необходимость поддержки различных транспортных средств также является одной из причин, по которым Ample меняет несколько модулей аккумуляторов вместо одного гигантского пакета. Хотя модульная система – это не так быстро, как замена одного пакета, вы можете установить эти модули в любой автомобиль, а система совместима и с будущими автомобилями. Кроме того, по мере совершенствования технологии аккумуляторов электромобиль получит более длительный жизненный цикл, потому что он не привязан к одному аккумулятору, который медленно деградирует. Вместо этого каждый раз, когда происходит замена батареи, он получает лучшее, что может предложить Ample.

Партнерство

Все это впечатляет в теории, но реализация проекта невозможна без участия партнеров-автопроизводителей. Стартап по производству электромобилей Fisker объявил, что будет поддерживать систему Ample на электрическом внедорожнике Ocean в первом квартале 2024 года. Ample заявляет, что у нее есть и другие партнерские соглашения, но не может поделиться какими-либо дополнительными подробностями.

Fisker — хороший вариант, но у компании даже нет автомобиля для продажи, и до тех пор, пока не появится старый бренд, готовый построить автомобиль, поддерживающий аккумуляторные модули Ample в широком масштабе, компании придется продолжать просить автопроизводителей добавить свою систему замены батарей в автомобиль вместо стандартного аккумуляторного блока во время производства.

Сложная задача

Это сложная задача, так как многие автопроизводители в настоящее время объединяются, чтобы создать зарядную инфраструктуру для частных автомобилей. Они могут быть заинтересованы в применении таких систем, как разработанная Ample, в некоторых автомобилях. Но начать продавать один из них широкой аудитории — это огромная сложность. Это все равно, что попросить автопроизводителя продавать автомобиль, который может заправляться только на одной заправке.

Пополнение электромобиля энергией может быть не таким простым, как заправка автомобиля, работающего на топливе, но вы можете подзарядиться практически в любом месте, включая собственный дом. Это не идеальное решение, но это можно сделать. Однако этого недостаточно для менеджеров большого автомобильного парка.

Для автопарков, на которые нацелена Ample, выгода заключается в том, что им не придется создавать зарядную инфраструктуру на своих парковках. Если у бизнеса есть несколько машин, установка зарядных станций вполне реализуема. Но если в парке компании десятки электромобилей, создание зарядной инфраструктуры может быть сложным и дорогим делом, а полагаться на общественную инфраструктуру в ее нынешнем состоянии означает потерю денег для этих предприятий, потому что зарядки могут быть заняты или в конкретных местах есть проблемы с зарядными станциями.

Это хорошая закрытая система, в которой транспортные средства не очень часто выезжают за пределы определенного географического района, и часть бизнес-плана основана на принципе замены батарей, таком, как у Ample.

Для Ample, Daimler и поклонников технологии замены батарей партнерство с Mitsubishi Fuso имеет большое значение. Специально построенные автомобили будут протестированы на дорогах общего пользования в Японии этой зимой. С пятиминутной заменой батареи грузовики eCanter должны возвращаться на дорогу так же быстро, как и традиционные автомобили с ДВС.

Меньше мощности, больше замен

Хотя станции могут быть установлены друг рядом с другом, они потребляют меньше энергии, чем некоторые нынешние решения для зарядных станций. Хассуна сказал, что они могут установить станции, которые потребляют 200 кВт из сети, но золотая середина — это 100 кВт. Таким образом, это меньшая нагрузка на местную энергетическую инфраструктуру, потому что происходит постоянная зарядка батарей между заменами, поскольку модули готовятся для следующего автомобиля.

«Мы поставляем энергию мощностью от 600 до 1000 кВт, но заряжаем с мощностью 100 кВт», — говорит Хассуна. На каждой станции хранится в среднем около 10 наборов аккумуляторов для обычного автомобиля и около шести – для больших грузовиков. Каждый замененный модуль имеет емкость аккумулятора 5 кВтч.

Сложность замены

В то время как система Ample имеет смысл для больших парков автомобилей, а Fisker, похоже, в восторге от ее возможностей, есть причина, по которой эта система не прижилась в США, как в Китае. Все дело в батареях.

«Китайский рынок электромобилей намного больше, чем в США, но замена батарей до сих пор была в основном прерогативой Nio. Они разработали все свои модели вокруг единого формата аккумуляторных батарей», — сказал The Verge Сэм Абуэльсамид, главный аналитик Guidehouse Insights.

Nio также предложила клиентам бесплатные замены, подобно тому, как Tesla предлагала бесплатную зарядку. Тесла, как известно, пыталась, но затем отказалась от идеи замены батареи пять лет назад.

«Здесь, в Северной Америке, кроме Tesla, у всех было гораздо меньше продаж, и экономика замены в реальности не работает, если вам нужно поддерживать множество различных форматов батарей. Без стандартизации аккумуляторов рынок просто не готов к замене. Стандартизации не произойдет, пока технология аккумуляторов все еще развивается», — сказал Абуэльсамид.

Более дешевые машины (вроде бы)

Если это решение действительно дойдет до легковых автомобилей, транспортные средства, возможно, будут продаваться без аккумуляторов или уже оснащенными батареями от Ample. Владельцы подписываются на услуги Ample и платят за кВтч. Цель Ample — быть на 20 процентов дешевле, чем топливо. На данный момент трудно определить, как это сочетается с простой зарядкой ночью или быстрым зарядным устройством в течение дня. Но для менеджеров автопарка, если это позволит автомобилю дольше оставаться на дороге, а им не нужно будет устанавливать собственные зарядные станции, это, вероятно, оправданно.

Ample по-прежнему ориентирована на автопарки. Подумайте об Uber, о службах доставки, муниципальном транспорте и тому подобном. Компании, производящие зарядные станции, не видятся как конкуренты. Напротив, оба типа зарядных решений являются средством для достижения цели – это замена автомобилей с ДВС чем-то более чистым, тихим и эффективным. Просто некоторые из этих электромобилей будут забавно подниматься в небо каждый раз, когда разряжаются в ноль.

Между тем, остальные по-прежнему будут заряжаться дома в течение ночи и, будем надеяться, скоро получат доступ к более надежной, более доступной и более оперативной зарядной инфраструктуре. Есть много путей для сокращения нашего углеродного следа в мире. Универсального решения не существует. Замена аккумуляторов идеально подходит для автопарков, но слишком сложна для частных легковых автомобилей. По крайней мере, пока.