שתפו‬        

רן בן מיכאל

הסוללות של מחר

משבר הקורונה העולמי אמנם האט במידת מה את הצמיחה של הרכבים החשמליים, אבל היצרניות הגדולות ממשיכות לשכלל את החדשנות הטכנולוגית של הסוללות החשמליות המניעים אותם כדי להבטיח לעצמן נתח גדול ככל האפשר מהשוק החשמלי בעתיד הלא רחוק

7 ביולי 2020



עד למשבר הכלכלי בשל נגיף COVID-19 נראתה 2020 כשנת הפריצה של הרכב החשמלי, עם תחזיות לזינוק משמעותי במכירות. ההאטה במכירות בולטת בעיקר בסין, שהובילה בשנים האחרונות גם בייצור כל רכב חשמליים וגם בצמיחת השוק וכנראה שהחדירה לשווקים המשתרכים מאחור, כמו השוק בישראל, תואט אף היא.

המעבר לשימוש ברכבים חשמליים הוא מרכיב חשוב בהתמודדות עם משבר האקלים, משום שתחבורה אחראית לכ-17 אחוז מפליטות גזי החממה ולכרבע מצריכת הדלק בעולם ולכן היא מהווה גורם שלילי משמעותי בזיהום אוויר ובמשבר האקלים.

כדי לעמוד ביעדי האקלים, לפחות 15 אחוז מכלי הרכב ב-2030 צריכים להיות חשמליים. לכן, צעדי מדיניות סביבתית מעודדים אימוץ מכוניות חשמליות והיברידיות באמצעות איסור על מכירת כלי-רכב עם מנוע בעירה פנימית בלבד (גרמניה החל ב-2030, בריטניה ב-2032, צרפת ב-2040, ונורבגיה כבר ב-2025). גם ישראל מתכוונת להגביל יבוא של מכוניות כאלו ב-2030, אך התשתית כאן היא ראשונית וכמות כלי הרכב החשמליים היא שולית: במחצית הראשונה של 2019 נמכרו באירופה כרבע מיליון מכוניות חשמליות (כפליים מבתקופה המקבילה ב-2018). על פי הערכות רשות החשמל ב-2030 יהיו כאן, בסך הכל, כחצי מיליון מכוניות חשמליות.

היקף פליטות המזהמים וגזי החממה של מכוניות חשמליות קטן והוא מצטמצם כל הזמן בזכות שיפורים טכנולוגיים והתרחבות השימוש באנרגיה מתחדשת בייצור החשמל. ממצאים מהשנים האחרונות מראים כי במרבית המקרים הפליטות לאורך מחזור החיים של החשמליים קטנות משמעותית מאלו של רכבי מנוע בעירה פנימית. גורמים רבים משפיעים על הפליטות לאורך מחזור החיים – סגנון הנהיגה, הטמפרטורה החיצונית, נסיעה עירונית לעומת בין-עירונית ועוד – אבל רכב חשמלי כיום פולט לאורך מחזור החיים שלו, בתנאים דומים, כ-50 אחוז מגזי החממה של רכב אירופי קונבנציונלי ממוצע (נסועה של 150,000 קילומטר על פני 12 שנים).

מנוע צמיחה חשמלי

עד לפרוץ משבר הקורונה, יצרניות הרכב התחייבו להשקיע הון עתק בכלי רכב חשמליים בעשור הקרוב, אך הפיתוחים והחדשנות נבלמו והיצרניות נשלחו להתמודד עם שני דברים שהן לא אוהבות: שוק מתכווץ ורגולציה סביבתית. פולקסוואגן, למשל, התחייבה להשקעת 60 מיליארד אירו ב-75 דגמים חשמליים ו-60 היברידיים עד 2029 ופורד אפילו הציגה אב-טיפוס חשמלי של הרכב המסחרי זולל-הדלק F-150. אלו רק שתי דוגמאות למהלך שרכיב המפתח בו הוא הסוללות: הן צריכות להיות זולות, לאפשר טווח נסיעה ארוך ולהיטען מהר.

תצלום: jan kaluza – unsplash

שוק הסוללות למכוניות חשמליות יגיע לשווי של 116 מיליארד דולר עד 2030 והחברות שיצליחו להוביל אותו יזכו ליהנות מחלק גדול יותר בעוגה.

ואכן, בתחילת מרץ 2020 הכריזה ג'נרל מוטורס על הרחבת פעילותה בשוק הרכב החשמלי, כשהיא נשענת בעיקר על טכנולוגיה חדשה של סוללות הליתיום (Ultium) שהיא מפתחת. לתאים בסוללות אלו מבנה חדש המאפשר את חיבורן בצורות שונות כך שיתאימו למגוון של דגמים ושל הספקים. הגדולה שבהן (עבור מכוניות פרטיות) מפיקה 200 קוט"ש וטווח נסיעה של 650 ק"מ (טנדרים וג'יפים בינוניים וגדולים, כמו ההאמר החשמלי, יזדקקו לשם כך ל-350 קוט"ש). הסוללות תומכות בטעינה מהירה והן יהיו זולות יותר בזכות כמות קטנה יותר של קוֹבַּלט, מינרל נדיר ויקר שלהפקתו יש מחיר סביבתי שלילי שהוא מרכיב נדרש עבור סוללות יון ליתיום.

בשוק היוקרה מפתחת טסלה (יחד עם פנסוניק) סוללות ליתיום חדשות שיעניקו לטענתה  לדגם ה-Roadster החדש שלה טווח נסיעה של כ- 1,000 קילומטר.

תצלום: john cameron – unsplash

טעינה מהירה

טווח הנסיעה אינו המאפיין החשוב היחיד ולקוחות מצפים גם לטעינה מהירה: אם קנית מכונית חשמלית, לא תרצה לעמוד שעות בתחנת הדלק כדי להטעין אותה. אולם, מחקר עדכני של אוניברסיטת קליפורניה-ריברסייד מצביע על כך שטעינה מהירה בתקן התעשייתי הנוכחי שוחקת את סוללות הליתיום מהר עד כדי נזקים פיזיים לסוללה.

כדי למנוע את הבעיה הזאת, הודיעה לאחרונה חברת סמסונג על פריצת דרך בפיתוח סוללת מצב-מוצק (solid-state): בעוד שסוללת הליתיום מסתמכת על אלקטרוליטים נוזליים בחלקיה האקטיביים (אנודה וקתודה- אלקטרודות עם קוטביות חיובית ושלילית, בהתאמה), הסוללה החדשה מחליפה אותם במוצקים (במקרה זה, שילוב של כסף ופחמן). לדברי החברה, טכנולוגיה זו מבטיחה הספק גדול יותר, אורך חיים, בטיחות, קומפקטיות, וטווח נסיעה של 800 קילומטר.

צוות חוקרים אחר הציע בסוף 2019 שינוי אחר בטכנולוגיית החומרים של הסוללות: כיום, האנודה של סוללת הליתיום מצופה גרפיט. תכולת האנרגיה הצנועה יחסית של הגרפיט היא אחד הגורמים המגבילים את טווח הנסיעה. לסיליקון, לעומת זאת, יש תכולת אנרגיה גדולה פי עשרה, אך הוא אינו יציב בטעינה חוזרת. צוות החוקרים ערבב את הסיליקון עם עמילן תירס כדי ליצור תרכובת של סיליקון-פחמן. לתרכובת הזו תכולת אנרגיה גדולה פי חמישה יחסית לגרפיט, משפרת את העמידות של הסיליקון ומאפשרת טעינה מלאה ב-12 דקות וכן שימור 80 אחוז מיכולת אחסון האנרגיה של הסוללה גם לאחר 500 סבבי טעינה.

"כדי להגביר את חדירת כלי הרכב החשמליים לשוק הישראלי", אומר ד"ר אורי שרון, סמנכ"ל האגודה הישראלית לאקולוגיה ולמדעי הסביבה, "הממשלה צריכה לנקוט בכלי מדיניות משלושה סוגים: תמריצים, כמו הקלות מיסוי לצרכן לצד חבילות עידוד ליבואנים; חיוב יבואני רכב לכלול בסך המכירות שלהם אחוז קבוע של מכוניות חשמליות (כפי שנעשה בחלק ממדינות ארה"ב); והסרת חסמים ביורוקרטיים וטכניים, במיוחד של תשתיות טעינה (אחת הסיבות להתרסקות של חברת בטר פלייס היתה המערך המורכב לתמיכה בהחלפת הסוללות במכוניותיה, ר.ב.מ). יצירת תשתית מבוזרת שתאפשר טעינה בכל מקום ­– בבית, בעבודה, בקניון – היא תנאי הכרחי שבלעדיו האטרקטיביות של רכבים חשמליים פוחתת ולכן במדינות רבות בעולם כבר ניתן לחזות בנקודות טעינה במרחב הציבורי והפרטי. השיח במשרדי הממשלה בישראל על הקמת תשתית טעינה כזו הוא עדיין בוסרי לצערנו. מדובר בהשקעה יקרה, אבל רצוי שהמשרדים הרלוונטיים יקדמו מודלים לעידוד כניסה של משקיעים ויזמים מהשוק הפרטי לתחום".

בעקבות הסיפור של זווית הכתבה פרסמה גם באתר EVM.




שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית