Batterier – et kig på fremtidens teknologier
Batterier er uundværlige i forbindelse med elektromobilitet. Men der er også mange spørgsmål knyttet til disse energilagringsenheder – især i forhold til ydeevne og klimavenlighed. Vi ser nærmere på nogle af spørgsmålene her.
Elektromobilitet er fremtiden. Det har lovmæssige aftaler og bilproducenters udtalelser gjort klart. På de fleste anvendelsesområder er elmotoren ubestrideligt forbrændingsmotoren overlegen i tekniske, miljømæssige og økonomiske henseender.
Der er dog en mangel på klarhed med hensyn til selve hjertet af en elektrisk drivlinje –batteriet. Det er ikke altid let at vurdere et batteris ydeevne eller indvirkning på klimaet, hvilket ofte kan føre til usikkerhed og endda til ophedede diskussioner.
Kort sagt: har de to vigtigste faktorer, der afgør en elbils rækkevidde, begge noget at gøre med batteriet – nemlig dets energitæthed og kapacitet.
De litium-NMC- og litium-NCA-batterier, som er de mest udbredte i dag, har en volumetrisk energitæthed på omkring 400 watt-timer (Wh) per liter rumfang. Hvis vi som eksempel ser på en bil med en batterikapacitet på omkring 75 kWh, giver det en rækkevidde i den virkelige verden på 300 til 400 kilometer.
Eksperter mener, at den volumetriske energitæthed vil stige med yderligere 50 procent inden for de næste ti år, hvilket gør det muligt at opnå rækkevidder på op til 600 kilometer. Her byder især litium-jernfosfat-batterier (LFP), som også i stigende grad vil blive brugt i elektriske lastbiler i fremtiden, på nye muligheder.
Et andet afgørende aspekt er opladningstiden. Den bestemmes hovedsageligt af den maksimalt tilladte kapacitet og opladningsstrømstyrken. Jo større forholdet mellem opladningsstrømstyrken og batterikapaciteten er for en given batteristørrelse (hvilket kaldes C-raten), jo kortere er opladningstiden, i det mindste ved en opladningstilstand (SOC) på mellem 10 og 80 procent.
Opladningstiden stiger betydeligt, når batteriet oplades de sidste 20 procent og dermed lades helt op. For bilen, som i vores eksempel, ville det tage omkring 35 minutter ved en hurtigladestation på 125 kW ved normal udetemperatur at "tanke" 55 kWh energi, svarende til en ekstra rækkevidde på 280 kilometer, og nå op på en opladningstilstand på 80 procent.
Der er også nogen usikkerhed vedrørende spørgsmålet om, hvor stor effekt hyppig hurtigopladning har på batteriets levetid. Én ting står dog klart, og det er, at langsom opladning grundlæggende set er godt for batterier.
Producenter definerer primært batteriers levetid i form af et garanteret antal opladningscyklusser. For eksempel vil et bilbatteri, der er garanteret at kunne holde til 1.000 cyklusser, levere en samlet tilbagelagt afstand på omkring 160.000 kilometer i løbet af sin levetid. Dog påpeger producenterne nogle gange, at elbilen om muligt skal holdes inden for et opladningsinterval på 20-80 procent og kun bør oplades helt med henblik på planlagte langdistanceture, da det er den eneste måde at opnå den garanterede batterilevetid på.
Der er altså en masse forhold, der bestemt ikke gør det nemt for den gennemsnitlige bruger med stor sikkerhed at bestemme opladningstid, rækkevidde, det samlede kilometertal og dermed køretøjets levetid.
Garanti for klimavenlighed
Et køretøjs levetid er imidlertid afgørende for vurderingen af et batteris klimafordel. I betragtning af, hvor energiintensiv batteriproduktion er, indebærer batterierne en betydelig CO2-belastning, selv ved et kilometertal på nul.
Det betyder, at jo større samlet kilometertal, der opnås, jo mere fordeles denne CO2-belastning over de kørte kilometer, og jo mere klimavenlig bliver elbilen dermed sammenlignet med en bil med en forbrændingsmotor.
Hvis vi antager at bilen, brugt i eksemplet, alene genoplades med vedvarende elektricitet, og at der kun blev brugt grøn strøm under produktionen af batteriet, vil bilens drivhusgasemissioner over producentens garanterede samlede kilometertal være omkring 90 procent lavere end for en moderne dieselbil. De seneste beregninger fra DACHSERs Corporate Research & Development afdeling viser, at tallet er endnu bedre for lastbiler – over 95 procent – på grund af deres højere kilometertal.
Selv om der ikke bruges grøn elektricitet under batteriproduktionen, men snarere nutidens elmiks og produktionsforhold i EU eller Kina, vil en elektrisk drivlinje stadig opnå en CO2-reduktion på mindst 90 procent (Europa) og 85 procent (Kina) for lastbiler og henholdsvis mindst 80 procent og 65 procent for personbiler. Dette viser, at CO2-belastningen under produktionen af batterierne ikke spiller så stor en rolle for lastbiler. For personbilers vedkommende bør batteriproduktionen dog tilrettelægges efter de nyeste standarder og baseres på 100 procent vedvarende elektricitet så hurtigt som muligt for at udnytte batteridrevne drivlinjers fulde potentiale for klimabeskyttelse.
Ud over drivhusgasemissionerne skal andre miljømæssige og sociale virkninger imidlertid også tages i betragtning. De er primært knyttet til udvindingen af de råmaterialer, der bruges til batterierne. Afhængigt af de involverede kemiske stoffer og processer skal praksis i visse lande og regioner i denne henseende overvåges nøje og primært håndteres gennem lovgivningsmæssige foranstaltninger.
Skift til 100 % elektriske lastbiler kræver, at chauffører og vognmænd er villige til at tænke nyt og frem for alt er åbne over for disse nye ordninger. Vejen frem vil nogle gange være hård, og vil højst tænkeligt også kræve en del omlægning de første par år. Men der findes ingen alternativer, da der på nuværende tidspunkt ikke findes andre teknologiske muligheder, som vil kunne opnå den tilsigtede klimabeskyttelseseffekt i form af en emission tæt på nul.
Derfor er det vigtigt, at bilproducenterne gør en indsats for at videreudvikle batteriteknologiens ydeevne og bæredygtighed yderligere. Teknologien skal gøres mindre kompleks og mere brugervenlig, således at det bliver lettere at benytte den.
