● Bolečine nove transformacije energije v gospodarskih vozilih in tehnološkega preboja polprevodniških baterij-
Kot osrednji nosilec logističnega transporta, storitev in glavnega tovornega prometa novi energetski proces gospodarskih vozil neposredno vpliva na uresničitev cilja "dvojnega ogljika". Vendar pa so tehnične omejitve tradicionalnih tekočih litijevih baterij dolgo omejevale globino in širino nove transformacije energije v gospodarskih vozilih.
1. Glavne boleče točke nove transformacije energije v gospodarskih vozilih
V primerjavi z osebnimi avtomobili imajo gospodarska vozila bistvene razlike v scenarijih uporabe, njihove zahteve glede baterij so bolj osredotočene na »praktičnost« in »ekonomičnost«. Za komercialna vozila na srednje in-kratke razdalje, kot sta mestna distribucija in san, sta temeljni zahtevi stroškovna občutljivost in udobje točenja goriva; medtem ko za težke-tovornjake na dolge razdalje, logistična vozila za hladno verigo in druge pod{3}}sektorje doseg, zanesljivost življenjskega cikla učinkovitosti polnjenja postanejo nepremostljivi pragovi.
Trenutno se gospodarska vozila, ki jih poganjajo tekoče litij{0}}ionske baterije, na splošno soočajo s tremi glavnimi dilemami:
Prvič, zaskrbljenost glede dosega, posamezno povpraševanje težkih tovornjakov na dolge-razdalje je večinoma nad 300 kilometrov, medtem ko je gostota energije obstoječe tekoče baterije večinoma med 150-200 Wh/, kar povzroči, da morajo vozila prevažati veliko število baterij, kar ne samo poveča stroške nakupa, ampak tudi zmanjša učinkovitost tovora;
Drugič, neučinkovito polnjenje goriva, pogosto traja več ur, da se gospodarsko vozilo popolnoma napolni na tradicionalni polnilni postaji, kar je veliko manj priročno kot polnjenje goriva-vozila, ki ga poganja gorivo, kar resno vpliva na delovanje;
Tretjič, varnostna tveganja, komercialna vozila so izpostavljena dolgotrajnim-velikim obremenitvam, visokofrekvenčnim polnjenjem in praznjenjem, tveganje za toplotni odtok tekočine pa vedno obstaja, zlasti v ekstremnih okoljih, kot sta visoka temperatura in mraz, pogostost varnostnih nesreč ostaja visoka.
Poleg tega mnoga logistična podjetja zaradi visokih skupnih stroškov lastništva (TC), ki jih povzroča degradacija baterije, prav tako oklevajo pri nakupu novih energetskih gospodarskih vozil.
2. Prednosti-tehnologije polprevodniških baterij se natančno ujemajo s potrebami gospodarskih vozil
Polprevodniški-akumulatorji nadomeščajo tradicionalne tekoče elektrolite s trdnimi, s čimer dosežejo kvalitativni preskok v osnovni zmogljivosti, njihove tehnične lastnosti pa so zelo združljive s potrebami uporabe gospodarskih vozil.
Prelomno izboljšanje gostote energije je jedro polprevodniških-baterij. Vse-polprevodniški-baterijski modul Rhino S, ki ga je predstavil Chery, ima energijsko gostoto do 600 Wh/kg, kar je teoretična meja litijevih baterij in daleč presega trenutno raven tekočih baterij.
Za gospodarska vozila visoka energijska gostota pomeni, da je z isto baterijo mogoče doseči daljši doseg ali da je obremenitev baterije mogoče zmanjšati pri enakih zahtevah za doseg. Če za primer vzamemo težke-tovornjake za dolge razdalje, ki uporabljajo 500 Wh/kg vseh-polprevodniških baterij, lahko vozilo prevaža več kot 1000 kWh električne energije z dosegom, ki zlahka preseže 1500 kilometrov, kar popolnoma reši skrbi zaradi-prevoza na dolge razdalje.
Optimizacija energetske učinkovitosti oskrbe z gorivom neposredno obravnava boleče točke delovanja gospodarskih vozil.
Cheryjeva povsem-trdna- baterija, ki dosega indeks zmogljivosti "6 minut polnjenja, 1000 kilometrov dosega", pomeni, da bo oskrba z gorivom za gospodarska vozila dosegla udobje uporabe za vozila-na pogon goriva. Za težke-tovornjake na dolge razdalje, ki prevozijo 300-500 kilometrov na dan, lahko kratko{10}}dolivanje goriva zadosti delovanju celega dneva, kar učinkovito skrajša čas zaustavitve in izboljša učinkovitost delovanja. Patentna postavitev podjetja BYD na področju polprevodniških-baterij vključuje številne dosežke tehnologije hitrega polnjenja. Če bo mogoče doseči cilj "enake cene trdno-tekoče", bo to še povečalo gospodarske koristi, ki jih prinaša izboljšanje učinkovitosti polnjenja z gorivom.
Bistvo izboljšanja varnosti zagotavlja zaščito za delovanje gospodarskih vozil.
Pri polprevodniških-baterijah s trdnimi elektroliti ni nevarnosti puščanja in so znatno toplotno stabilne kot tekoči elektroliti, kar bistveno rešuje problem toplotnega uhajanja. Gospodarska vozila so nekaj časa v težkem delovnem okolju visoke obremenitve, močnih vibracij in ekstremnih temperatur. Inherentna varnost polprevodniških-baterij lahko znatno zmanjša pojavnost varnostnih nesreč, zlasti pri visoko-intenzivnih operacijah v zaprtih okoljih, kot so pristanišča in rudarska območja. Prednost polprevodni-akumulatorjev v ciklični življenjski dobi lahko učinkovito zmanjša stopnjo razpada baterije in tako optimizira stroške gospodarskih vozil v njihovem življenjskem ciklu
● Izzivi za-polprevodniške baterije v industriji gospodarskih vozil
Kljub pomembnim priložnostim, ki jih prinaša, se industrija vozil še vedno sooča s številnimi izzivi pri uvajanju polprevodniških-baterij.
Stroškovno ozko grlo ostaja največja ovira.
Trenutno so stroški vseh--state baterij približno 8-krat višji od stroškov tekočih-state baterij. Ker je energetska zmogljivost posameznega paketa za gospodarska vozila na splošno več kot 300k, se bodo stroški nakupa vozil znatno povečali, če bodo vsa vozila opremljena s popolnoma polprevodniškimi baterijami, kar bo preseglo razpon sprejemljivosti na trgu. Poleg tega je proizvodni proces polprevodniških baterij bolj zapleten in zahteva višje standarde za opremo in materiale, kar dodatno zvišuje proizvodne stroške.
Na tehničnem področju še vedno obstajajo težave, ki jih je treba nujno obravnavati.
Prvič, obstaja problem stabilnosti vmesnika. Slab stik med trdnimi elektroliti in katodnimi/anodnimi materiali lahko zlahka privede do zmogljivosti in skrajša življenjske dobe akumulatorja, kar ne izpolnjuje povpraševanja po dolgoročnem-delovanju visokih-obremenitev gospodarskih vozil. Drugič, ni zadostne ionske prevodnosti. Ionizacija glavnih oksidnih in sulfidnih trdnih elektrolitov je še vedno nižja kot pri tekočih elektrolitih, kar omejuje hitrost polnjenja in izhodno moč. Tretjič, obstaja problem širjenja in krčenja volumna. Sprememba prostornine materialov elektrode med postopkom polnjenja in praznjenja lahko povzroči pokanje embalaže baterije. V delovnem okolju, kjer so gospodarska vozila nenehno živahna, bo ta težava bolj izrazita.
Pomanjkanje ekološke sinergije ovira tudi proces izvedbe.
Trenutno primanjkuje enotnega standardnega sistema na področju polprevodniških-baterij za gospodarska vozila. Velikost baterijskih paketov in komunikacijski protokol BMS sta precej različna, kar povzroča nezdružljivost izdelkov različnih podjetij in težave pri promociji. Hkrati sistem recikliranja polprevodni-baterij še ni bil vzpostavljen, obdelava in ponovna uporaba odpadnih baterij pa postaneta potencialna težava
Poleg tega nadgradnja energetskih-naprav zaostaja za razvojem tehnologije baterij. Stroški gradnje super-hitrih polnilnih postaj so visoki, stroški pa majhni, kar komajda zadosti potrebam-široke uporabe.
Polprevodniške baterije za industrijo gospodarskih vozil ne predstavljajo le tehnološke revolucije, ampak tudi zgodovinsko priložnost za industrijsko prestrukturiranje. Njegove tehnološke prednosti, kot so visoka energijska gostota, učinkovitost hitrega polnjenja in visoka varnost, bodo natančno obravnavale glavne boleče točke nove transformacije energije v gospodarskih vozilih, s čimer bodo industrijo prepeljale iz »politično-ki vodi v »tr-tržno usmerjeno«.
Kljub soočanju s številnimi izzivi, kot so stroški, tehnologija in ekologija, je obsežno-uvajanje polprevodniških-baterij na področju gospodarskih vozil že trend z nenehnim ponavljanjem tehnologije, nenehno zrelostjo industrijske verige in močno podporo politik. Pričakuje se, da bodo do leta 230 polprevodniške baterije prevladovale na novem energetskem trgu za gospodarska vozila, kar bo spodbudilo zamenjavo elektrifikacije vseh scenarijev, kot so glavni promet in mestne storitve, ter osrednjo podporo za uresničitev cilja "dvojnega ogljika".
