Η αυτονομία των ηλεκτρικών αυτοκινήτων είναι ίσως το «διασημότερο» στοιχείο των τεχνικών τους προδιαγραφών και οι συσσωρευτές με την πολύ μεγάλη χωρητικότητα προσελκύουν τους αγοραστές, και ιδίως τους μανιώδεις με την τεχνολογία, οι οποίοι ενθουσιάζονται με την ιδέα ότι κάτω από το δάπεδο του αυτοκινήτου τους βρίσκεται αποθηκευμένη υπερεπαρκής για όλες τις ανάγκες τους ηλεκτρική ενέργεια.
Δεν είναι δύσκολο να εξηγηθεί αυτή η αντίληψη. Η ιδέα της δυνατότητας ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου να κινηθεί χωρίς ανεφοδιασμό σε αποστάσεις 600, 700 ή και 800 χιλιομέτρων ενθουσιάζει το ίδιο αγοραστικό κοινό που αγοράζει ένα τετρακίνητο αυτοκίνητο μόνο και μόνο γιατί πιθανολογεί ότι μια ημέρα, μέσα στο έτος, μπορεί να χρειαστεί την τετρακίνηση ή που ζητάει να εξοπλιστεί το αυτοκίνητο του με ένα ισχυρό γάντζο ρυμούλκησης όπως και να διαθέτει μεγάλη δύναμη έλξης προκειμένου να ρυμουλκήσει το μεγάλο σκάφος που ίσως κάποια ημέρα αποκτηθεί.
Είναι όμως απαραίτητο να τονισθεί με έμφαση ότι οι μεγάλης χωρητικότητας συστοιχίες συσσωρευτών, παρά τη μεγάλη δημοτικότητα που έχουν κερδίσει, δεν αποτελούν τη σωστότερη περιβαλλοντικά λύση. Ίσως μάλιστα να αποτελούν και μια καλή μέθοδος αποτροπής των πολλών αγοραστών από το να αποκτήσουν ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο.
Μόνο η «αποδοτικότητα» αποτελεί το κλειδί της επιτυχίας γιατί αυτή βοηθάει τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα να κινούνται σε μεγάλες αποστάσεις με τη λιγότερη δυνατή ενέργεια.
Ας μη μπερδεύουμε λοιπόν τη σχετικά «δύσκολη» τεχνικά απαίτηση για μεγαλύτερη απόδοση από τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα με την «εύκολη» λύση της τοποθέτησης μιας μεγάλης συστοιχίας συσσωρευτών προκειμένου να αποκτηθεί επιπρόσθετη αυτονομία. Η βελτιωμένη «αποδοτικότητα» του όλου οχήματος και η πλήρης εκμετάλλευση της διαθέσιμης ηλεκτρικής ενέργειας αποτελούν τις ορθές λύσεις. Η Tesla παραδίδει μαθήματα, για τους στόχους αυτούς, με τα αυτοκίνητά της Model 3 και Model Y διδάσκοντας τον τρόπο με τον οποίο μπορεί κανείς να επιτύχει τη μεγαλύτερη δυνατή διαδρομή για κάθε μια κιλοβατώρα χωρητικότητας της συστοιχίας.
Σύμφωνα με την ετήσια έκθεση της International Energy Agency, σχετικά με την αγορά των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, τα επί μέρους στοιχεία των συσσωρευτών βελτιώνονται με ταχείς ρυθμούς, κυρίως σε ότι αφορά την ενεργειακή τους πυκνότητα (κιλοβάτ ανά μονάδα βάρους). Όπως υπογραμμίζεται, η αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας των στοιχείων των συσσωρευτών όχι μόνο μπορεί να οδηγήσει στη μείωση της τιμής πώλησης του αυτοκινήτου αλλά επιφέρει και μείωση του κατασκευαστικού περιβαλλοντικού αποτυπώματος όπως και του αποτυπώματος του κύκλου ζωής τους.
Οι υπερμεγέθεις συστοιχίες και η κοινή αντίληψη σύμφωνα με την οποία το «μεγαλύτερο» είναι και «καλύτερο».
Με την επικράτηση της πιο πάνω αντίληψης, οι σχετικά δύσκολες προσπάθειες για την επίτευξη «αποδοτικότερων» οχημάτων φαίνεται να επιβραδύνθηκαν. Πολλοί κατασκευαστές καταφεύγουν τώρα σε μεγαλύτερης χωρητικότητας συστοιχίες συσσωρευτών προκειμένου να αυξήσουν την αυτονομία των προϊόντων τους.
Η Tesla, για παράδειγμα, προσφέρει το Cybertruck σε μια έκδοση που την ονομάζει “500+ miles”. Στο μεγάλο μέγεθος της από ανοξείδωτο χάλυβα καρότσας του και με τον εξοπλισμό που προσφέρεται δεν είναι βέβαια ένα από τα ελαφρότερα φορτηγάκια της αγοράς και επομένως χρειάζεται για να κινηθεί μια υπερμεγέθη συστοιχία συσσωρευτών – με χωρητικότητα κοντά στις 200 κιλοβατώρες.
Η GM αποκαλύπτει επίσης μια συστοιχία μαμούθ χωρητικότητας 200 κιλοβατωρών ή οποία θα εξοπλίζει τα μελλοντικά ηλεκτρικά αυτοκίνητα της σειράς Ultium propulsion technology. Επίσης μεγάλα μεγέθη συστοιχιών θα τροφοδοτούν με ηλεκτρική ενέργεια πολλά από τα πρώτα ηλεκτρικά αυτοκίνητα της ίδιας εταιρείας μεταξύ των οποίων και το ηλεκτρικό GMC-Hummer.
Ο υπεύθυνος της GM, για θέματα συσσωρευτών, δήλωσε πρόσφατα ότι είναι ορατός ένας διπλασιασμός της ενεργειακής πυκνότητας των στοιχείων τους αλλά αντί, σαν συνέπεια, να υπαινιχθεί την ανάλογη μείωση του αριθμού τους αντιθέτως αναφέρθηκε σε περαιτέρω αύξηση της χωρητικότητας της συστοιχίας και επομένως και της αυτονομίας ακόμα και μέχρι του ορίου των 1000 χιλιομέτρων. Άλλωστε σε μια διαφημιστική δημοσίευση του μεγάλου κατασκευαστή από το Detroit προβάλλεται ο ανταγωνιστικός ισχυρισμός σύμφωνα με τον οποίο «η GM θα χρησιμοποιεί συστοιχίες συσσωρευτών διπλάσιας χωρητικότητας από εκείνες της εταιρείας Tesla»
Η Rivian επίσης χρησιμοποιεί συστοιχίες της τάξεως των 180 κιλοβατωρών για τα ηλεκτρικά φορτηγάκια της R1T και R1S.
Η Lucid σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει συστοιχίες των 110 κιλοβατωρών προκειμένου να εξασφαλίσει στα αυτοκίνητά της αυτονομία της τάξεως των 650 χιλιομέτρων. Εντούτοις ο κ. Peter Rawlinson, CEO της εταιρείας, εκφράζοντας την επιστημονική αλήθεια, τόνισε ότι σαν μέτρο της τεχνολογικής εξέλιξης των κατασκευαστών δεν πρέπει να είναι το μέγεθος της αυτονομίας των προϊόντων τους αλλά η χιλιομετρική απόσταση που αυτά θα μπορούν να διανύουν ανά μονάδα καταναλισκόμενης ενέργειας.
Ταπεινότερα ξεκινήματα μεν, αλλά…
Για να επιβεβαιωθεί το γεγονός ότι η αγορά θεωρεί σήμερα την αυτονομία ως το άλφα και το ωμέγα ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου αρκεί να αναφερθεί ότι το Nissan Leaf προσφέρθηκε αρχικά εξοπλισμένο με μια συστοιχία 24 κιλοβατωρών που του εξασφάλιζε αυτονομία 135 χιλιομέτρων, όπως άλλωστε και το e-Golf. Σήμερα το Leaf προσφέρεται με συστοιχίες των 40 ή των 60 κιλοβατωρών. Στο ρυθμό αυτού του ανταγωνισμού συμμετέχει μια άλλη ομάδα που περιλαμβάνει τα Chevrolet Bolt EV, Kia Niro EV, και Hyundai Kona Electric τα οποία προσφέρονται με ακόμα μεγαλύτερες αυτονομίες. Η Volkswagen σχεδιάζει μεν να προσφέρει συστοιχία των 48 κιλοβατωρών για την αγορά των Η.Π.Α. αλλά ταυτόχρονα υπόσχεται και εναλλακτικές επιλογές με πολύ μεγαλύτερες συστοιχίες.
Όπως προαναφέρθηκε, επιλέγοντας μεγάλες συστοιχίες συσσωρευτών σημαίνει ότι δεν ακολουθούμε τον πιο φιλικό για το περιβάλλον δρόμο ούτε και ότι κάνουμε τεχνολογικά το καλύτερο δυνατό, για ένα σωρό λόγους. Τα στοιχεία των συσσωρευτών έχουν υψηλό κόστος με τιμές οι οποίες ξεκινάνε από τα 150 δολάρια ανά κιλοβατώρα, στην πλέον φτηνή τους έκδοση. Κατ’ ακολουθία το κόστος του αυτοκινήτου αυξάνει δραστικά με την αύξηση της χωρητικότητας της συστοιχίας των συσσωρευτών του και επομένως ανεβαίνει η τιμή πώλησης του.
Αντίστοιχα αυξάνει και το βάρος του αυτοκινήτου, κατά 7 περίπου χιλιόγραμμα για κάθε επιπλέον κιλοβατώρα με τις σημερινές ενεργειακές πυκνότητες, και μειώνεται η αποδοτικότητα του.
Τα αυτοκίνητα με τις μεγάλες συστοιχίες απαιτούν επίσης πολύ μεγάλους χρόνους οικιακής φόρτισης κάτι που δεν επιτρέπει την εκμετάλλευση των, κατά ορισμένες χρονικές περιόδους κατά τη διάρκεια της νύχτας, προσφερόμενων χαμηλών οικιακών τιμολογίων και υποχρεώνει τον κάτοχό του να χρησιμοποιεί δημοσίως προσβάσιμα σημεία ταχείας φόρτισης με αυξημένα ως συνήθως τιμολόγια.
Η επί θύραις αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας των στοιχείων μπορεί βεβαίως να οδηγήσει σε αύξηση της αυτονομίας, ταυτόχρονα όμως μπορεί, κατά αντίστροφη σκέψη, να διατηρηθεί ή ίδια αυτονομία και να μειωθεί το μέγεθος, το βάρος και το κόστος της συστοιχίας με αποτέλεσμα φτηνότερα και αποδοτικότερα ηλεκτρικά αυτοκίνητα και μικρότερες ανάγκες προμήθειας ακριβών υλικών κατασκευής των στοιχείων.
Η άποψη αυτή, στην Ευρώπη τουλάχιστο, άρχισε να κερδίζει έδαφος. Το βλέπουμε σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα όπως είναι το Honda E, και η νέα γενιά του Fiat 500 e αλλά και σε μεγάλο αριθμό διαφόρων μικρών αυτοκινήτων που συνήθως τα ονομάζουμε «αυτοκίνητα πόλης» και τα οποία δεν είναι φορτωμένα με αχρείαστα ογκώδεις συστοιχίες συσσωρευτών. Τα αυτοκίνητα αυτά, εφόσον υπάρχει ένα δίκτυο ταχυφορτιστών, μπορούν να καλύψουν ακόμα και τις ανάγκες της εκδρομής του Σαββατοκύριακου. Ο ανεφοδιασμός τους δεν απαιτεί παρά μόνο μια σύντομη στάση για ένα καφέ ή ένα σνακ.
Η διπλάσια ή ακόμα και η τριπλάσια αυτονομία από εκείνη που απαιτείται για τις αστικές μας μετακινήσεις φτάνει και περισσεύει
Στις ΗΠΑ δυστυχώς οι προσπάθειες να διατεθούν στην αγορά ηλεκτρικά αυτοκίνητα με μικρή σχετικά αυτονομία και αντίστοιχα οικονομικού μεγέθους συστοιχίες συσσωρευτών δεν φαίνεται να ευδοκιμούν. Για παράδειγμα το Honda Clarity Electric ή το Hyundai Ionic Electric τα οποία ενώ αρχικά είχαν αυτονομίες της τάξεως των 200 χιλιομέτρων τώρα τις έχουν ήδη αυξήσει στα 280 χιλιόμετρα.
Ο Sam Abuelsamid, επικεφαλής αναλυτής της ηλεκτροκινητικότητας στο Guidehouse Insights, σημειώνει ότι οι πελάτες επιθυμούν να αγοράζουν ηλεκτρικά αυτοκίνητα ικανά να καλύψουν ακραίες και άχρηστες λειτουργικές ανάγκες οι οποίες δεν πρόκειται, κατά πιθανότητα από 95% έως και 99%, να προκύψουν ποτέ.
«Ο περισσότερος κόσμος μπορεί να αγοράσει ένα θαυμάσιο ηλεκτρικό αυτοκίνητο με αυτονομία από 160 έως και 250 χιλιόμετρα το οποίο πρακτικά του καλύπτει όλες του τις ανάγκες. Για το καλοκαιρινό του ταξίδι, όταν αυτό προκύψει, ας μισθώσει ένα SUV, είπε ο κ. Abuelsamid. Ακόμα και για τις πολιτείες με τον πολύ ψυχρό χειμώνα, η αυτονομία των 400 χιλιομέτρων πρέπει να θεωρείται υπεραρκετή, πρόσθεσε.
Δυστυχώς οι αγοραστές των αυτοκινήτων δεν σκέφτονται λογικά και άλλωστε ποτέ δεν το κάνανε. Έτσι οι κατασκευαστές αγωνίζονται να κατασκευάσουν ηλεκτρικά αυτοκίνητα με 500 και πλέον χιλιόμετρα αυτονομία μόνο και μόνο γιατί οι αγοραστές λένε ότι θέλουν να μπορούν να πάνε με το αυτοκίνητο τους οπουδήποτε και οποτεδήποτε. Δεν γνωρίζουμε πολλούς οι οποίοι να έχουν διασχίσει πραγματικά τη χώρα μας από τη μια ακτή στην άλλη, κατέληξε»
Η τάση αυτή δεν φαίνεται να είναι παροδική αφού ολοένα και περισσότερα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, ιδίως στα υψηλά επίπεδα τιμών πώλησης, εμφανίζονται στην αγορά με πολύ μεγάλες αυτονομίες. Όπως διαγράφεται η προοπτική οι συστοιχίες των συσσωρευτών θα αποκτήσουν αυξημένες χωρητικότητες από τις 68 κιλοβατώρες μέση τιμή που είναι σήμερα σε περίπου 80 κιλοβατώρες μέχρι το 2030. Στο ίδιο αυτό διάστημα οι αυτονομίες επίσης θα αυξηθούν μέχρι και τη μέση τιμή των 550 χιλιομέτρων.
Υπάρχει όμως και μια θετική πλευρά στις μεγάλες αυτονομίες ή οποία μπορεί να χαρακτηριστεί ως λειτουργική ελαστικότητα
Η λειτουργική αυτή ελαστικότητα σχετίζεται με τον ανεφοδιασμό των αυτοκινήτων. Οι μεγάλης χωρητικότητας συστοιχίες δίνουν τη δυνατότητα στου ιδιοκτήτες των ηλεκτρικών αυτοκινήτων που δεν διαθέτουν ιδιόκτητο χώρο στάθμευσης, επειδή διαμένουν σε διαμερίσματα στο κέντρο της πόλης, να φορτίζουν το αυτοκίνητό τους μόνο μια φορά την εβδομάδα σε κάποιο δημοσίως προσβάσιμο ταχυφορτιστή της περιοχής τους. Έτσι απλουστεύονται ή ακόμα και ξεπερνιόνται τα προβλήματα της καθημερινής φόρτισης. Το πρόβλημα βέβαια μεταφέρεται έτσι στην ανάγκη ύπαρξης πυκνών δικτύων ταχυφορτιστών. Η Ευρώπη και η Κίνα αποδεικνύονται δραστήριες στο θέμα της δημιουργίας δικτύων ταχυφόρτισης και όπως πρόσφατα ανακοινώθηκε οι ΗΠΑ θα προσπαθήσουν να καλύψουν την υστέρηση μέχρι το 2030.
Σε κάθε περίπτωση θα ήταν πολύ χρήσιμο σε κάθε υποψήφιο αγοραστή να ξανασκεφθεί το θέμα της αυτονομίας του ηλεκτρικού αυτοκινήτου που θα επιλέξει. Οι ανάγκες αυτονομίας συνήθως υπερεκτιμούνται. Ο φόβος της πιθανής ακινησίας λόγω έλλειψης ενέργειας είναι αδικαιολόγητος σήμερα λόγω της αξιοπιστίας της πληροφόρησης που παρέχεται στον οδηγό σχετικά με την ανά πάσα στιγμή διαθέσιμη ενέργεια. Κάνοντας τη σωστή αξιολόγηση ίσως τελικά να αγοράσει ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο χαμηλότερης αρχικής τιμής, ελαφρότερο και επομένως ενεργειακά αποδοτικότερο. Ακόμα και όταν, μετά μια δεκαετία, θα έλθει η ώρα να αντικαταστήσει τη συστοιχία το τίμημα που θα καταβάλλει θα είναι υποφερτό και θα έχει αποσβεσθεί ήδη λόγω των μειωμένων λειτουργικών εξόδων.
