10 korda suurem energiatihedus kui liitiumaku? Porsche arendab ränianoodiakut ja plaanib seda masstoodanguna toota 5 aasta jooksul
Hispaania päevaleht "Public" teatas hiljuti, et patareide tootmine on elektrisõidukite tootmisprotsessis oluline süsinikdioksiidi heitkoguste allikas, moodustades 25–40% koguheitest. Üha enam tootjaid töötab selle nimel, et vähendada heitkoguseid selles valdkonnas, kuid Porsche tahab minna kaugemale. Ettevõte arendab parema jõudlusega ja väiksema süsiniku jalajäljega akut. Kas see on täiuslik aku?
Porsche investeerib järgmise 10 aasta jooksul umbes miljard eurot erinevatesse CO2-heite vähendamise meetmetesse, sealhulgas oma koostetehaste süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamisse. Porsche Taycani tootmine Zuffenhausenis (Stuttgartis, Saksamaal) on algusest peale süsinikuneutraalne, kuid auto ehitamine on palju enamat kui kõigi tootmisliini osade kokkupanek.
Akud on elektrisõidukite tootmisel üks olulisi heiteallikaid. Selles lingis tarbivad mitmed tootmisetapid toorainete, näiteks nikli ja koobalti muundamiseks rafineeritud toodeteks, mida saab patareides kasutada, tohutul hulgal energiat.
Hiljutisel pressikonverentsil ütles Porsche kõrgepingesüsteemide juht Benjamin Pasenberg: "Roheline energia on väga oluline, eriti akutootmises, kus asjade soojendamiseks kulub palju energiat." Kuid porsche (või teiste tootjate) jaoks ei piisa oma heitkogustega eesmärkide saavutamiseks ainult roheliste (või vähese heitega) energiaallikate kasutamisest akude valmistamiseks. Samuti on vaja aku ise ümber kujundada, et vähendada aku tootmise tavadest tulenevat reostust.
Selleks töötab Porsche uue aku kallal. Aku on väidetavalt võimsam, laeb kiiremini ja sellel on väiksem süsiniku jalajälg kui praegustel patareidel. Kasutatav tehnoloogia on kasutada aku anoodis rohkem räni, mitte tänapäeval tavaliselt kasutatavat grafiiti.
Porsche elektriautode juhi Otmar Beecheri sõnul on ränianoodid 10 korda energiatihedamad. Porsche ootab 20-25 protsenti rohkem vatt-tundi liitri mahu kohta kui tänapäeva tavalised liitium-ioonakud. See tähendab, et teatud energiavõimsuse all on aku maht väiksem. Patareide parem energiatõhusus tähendab omakorda, et sõiduki toiteks on vaja vähem akusid, mis vähendab kogumassi (ja vähendab ka akude jaoks vajalikku ruumi).
Väiksem sõiduki kaal tähendab ka väiksemat aku tarbimist, kuid kus on positiivne mõju keskkonnale? Esiteks vähendab selle uue raku konstruktsioon alumiiniumist rakustruktuuri (korpuse) materjalinõudeid võrreldes silindriliste rakkude konstruktsioonidega. Alumiiniumi tootmine on autode jaoks üks olulisi süsinikuheitme allikaid. Volvo hiljutise uuringu kohaselt moodustab alumiinium 30 protsenti kaasaegsete sõidukimaterjalide tootmisest tulenevatest heitkogustest, isegi rohkem kui aku ise. Seetõttu vähendab alumiiniumi kasutamise vähendamine ka suurt osa heitkogustest. Kuigi üksikasju ei avaldatud, ütles Porsche, et aku laeb ka kiiremini.
Teisest küljest väheneks selliste patareide koobaltisisaldus. Nüüd on teada, et koobaltit on raske saada, see on väga kallis ja sellel on suur mõju keskkonnale. Koobalt moodustab praegu 20 protsenti Taycani aku katoodmaterjalist ja Porsche loodab, et selle uus tehnoloogia vähendab koobalti osakaalu vaid 5-10 protsendini.
Heitkoguste edasiseks vähendamiseks keskendub Porsche tarneahelale. Saksa ettevõte hangib koobaltit, niklit ja muud toorainet nii palju kui võimalik Euroopast, et see oleks lähemal sellele, kus uusi akusid toodetakse, Porsche uurimis- ja arenduskeskuse lähedal Weissachis. Porsche eest vastutava isiku sõnul võib katoodmaterjalide ostmine Schwarzheide'ist Saksamaalt minu riigi asemel vähendada süsinikdioksiidi heitkoguseid 25%.
Lisaks sunnib Porsche oma tarnijaid valmistama akusid ja muid komponente täielikult taastuvenergiast. Saksa autotootja teatas, et ei kaalu enam pikaajalisi lepinguid tarnijatega, kes ei soovi kasutada sertifitseeritud rohelist energiat. Porsche sõnul moodustab tarneahel umbes 20 protsenti autotootja kasvuhoonegaaside koguheitest. See tõuseb 2030. aastaks umbes 40 protsendini, kuna tootmine läheb üle elektrisõidukitele.
Suur küsimus on, millal me näeme seda "ideaalset" Porsche akut autos? Nagu paljud teised autotööstuse tehnoloogiad, kasutatakse seda kõigepealt võidusõiduautodes, kus on ülimalt tähtis suure jõudlusega ja kiirlaadimise võimalused. Otmar Beecher ütles: "Tavaliselt oleme 2-3 aasta kaugusel üleminekust tootmisautodele. Nii et näeme seda tootmisautodes pärast 2025. aastat." Porsche loodab suure jõudlusega aku turustada viie aasta jooksul.
Tootmise osas on eesmärk saavutada minimaalne aastane toodang 100 MWh, mis on piisav umbes 1000 auto toiteks. See paneb meid uskuma, et algselt on see mõeldud ainult mõnele mittetootmismudelile, võib-olla mõnele väga suure jõudlusega superautole.
Loomulikult ei ole see täiuslik aku. Täiuslik aku laeb sekundites, ei kuumene üle ega kaota aja jooksul võimsust ning on kerge ja odav toota. Tõenäoliselt ei näe me kunagi kõigi nende funktsioonidega akut ühes, kuid lühikeses ja keskpikas perspektiivis on Porsche aku üsna lähedal - vähemalt teoreetiliselt - ideaalsele akule. (koostaja / Li Zijian)
