Επαναπροσδιορίζοντας τη μέθοδο ανταλλαγής μπαταριών (battery swapping) στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα.

Όπως είναι γνωστό, η αποθήκευση ενέργειας είναι ένας από τους σημαντικότερους μηχανισμούς ευελιξίας (flexibility mechanisms ) που πρέπει να αναπτυχθούν και να ενσωματωθούν στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, προκειμένου να αυξηθεί περαιτέρω η διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Οι εγκαταστάσεις αποθήκευσης ενέργειας μέσω μπαταριών αναμφίβολα θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη ενός ηλεκτρικού δικτύου που θα τροφοδοτείται από ανανεώσιμες πηγές, και το μέγεθος της χωρητικότητας αποθήκευσης που θα απαιτηθεί θα είναι τεράστιο.

Με δεδομένη τη μεγάλη αύξηση στη χρήση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων που αναμένεται στο κοντινό μέλλον, η αυξημένη ζήτηση μπαταριών για εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειας καθώς και για τα ηλεκτρικά οχήματα ενδέχεται να συνοδεύονται από αυξημένη ζήτηση για πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου. Εκτός από τον αντίκτυπο στο κόστος των μπαταριών που μπορεί να προκληθεί από την αυξανόμενη ζήτηση πρώτων υλών, ενδέχεται να προκύψουν και άλλα κοινωνικά και οικολογικά ζητήματα που σχετίζονται με την εξόρυξη και την επεξεργασία των υπόψη υλικών.

Σε κάθε περίπτωση, η παραγωγή των πρώτων υλών που απαιτούνται για την κατασκευή των μπαταριών πρέπει να εξορθολογιστεί και να βελτιστοποιηθεί. Αντί λοιπόν να αναπτυχθεί ένα εκτεταμένο δίκτυο εγκαταστάσεων αποθήκευσης ενέργειας με βάση τις μπαταρίες, η απαραίτητη χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας για τη διευκόλυνση της διείσδυσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας θα μπορούσε να επιτευχθεί αυξάνοντας τον συντελεστή χρησιμοποίησης των μπαταριών των ηλεκτρικών οχημάτων.

Ένας τρόπος για να πραγματοποιηθεί αυτό  είναι η εκτεταμένη εφαρμογή της μεθόδου ανταλλαγής μπαταριών (battery swapping) στα ηλεκτρικά οχήματα. Η ανταλλαγή μπαταριών είναι μια διαδικασία όπου η αποφορτισμένη μπαταρία ενός ηλεκτρικού οχήματος μπορεί να αντικατασταθεί ταχέως από μια πλήρως φορτισμένη, σε εξειδικευμένες εγκαταστάσεις, τους Σταθμούς Ανταλλαγής Μπαταριών (Battery Swapping Stations). Με αυτόν τον τρόπο, οι μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων μπορούν να παρέχουν υπηρεσίες αποθήκευσης ενέργειας στους Σταθμούς Ανταλλαγής Μπαταριών (Battery Swapping Stations), όταν δεν χρησιμοποιούνται για να κινούν τα ηλεκτρικά οχήματα. Αυξάνοντας τον συντελεστή χρησιμοποίησης του σχετικού εξοπλισμού, μειώνεται ο απαιτούμενος αριθμός μπαταριών και συνεπώς η ανάγκη για περισσότερες πρώτες ύλες.

Η ανταλλαγή μπαταριών μπορεί επίσης να αντιμετωπίσει με τον καλύτερο τρόπο έναν αριθμό προβληματικών ζητημάτων που σχετίζονται με τη χρήση των ηλεκτρικών οχημάτων, όπως η υψηλή τιμή αγοράς, η περιορισμένη εμβέλεια, ο αυξημένος χρόνος φόρτισης των μπαταριών, κ.λ.π. Ωστόσο, σοβαρά μειονεκτήματα όπως ζητήματα τυποποίησης (standardization) και αξιοπιστίας, καθώς και η περιορισμένη αποδοχή από τους καταναλωτές του μοντέλου ανταλλαγής μπαταριών, είναι μερικοί από τους κύριους λόγους που εμποδίζουν την ευρεία εφαρμογή αυτής της μεθόδου. Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι η περίπτωση της Ισραηλινής εταιρίας BETTER PLACE η όποια πτώχευσε το 2013, αλλά και της TESLA η όποια έθεσε σε λειτουργία μόνο έναν Σταθμό Ανταλλαγής Μπαταριών, πριν εγκαταλείψει οριστικά το σχετικό  εγχείρημα το 2015.      

Επομένως, απαιτείται μια νέα προσέγγιση στο υπόψη ζήτημα , η οποία θα αντιμετωπίζει με τον καλύτερο τρόπο τα μειονεκτήματα των μεθόδων ανταλλαγής μπαταριών που έχουν παρουσιαστεί μέχρι σήμερα, ενώ ταυτόχρονα θα αποκομίζει όλα τα οφέλη της σχετικής ιδέας. Αυτή τη νέα προσέγγιση βασίζεται στην ιδέα της εφαρμογής ανταλλαγής μπαταριών ως μιας μεθόδου  επέκτασης της εμβέλειας των ηλεκτρικών οχημάτων. Τα ηλεκτρικά οχήματα θα μπορούσαν, λοιπόν, να είναι εξοπλισμένα με μια μόνιμη μπαταρία, για την κάλυψη μικρών και μέσων αποστάσεων, ενώ ταυτόχρονα θα έχουν τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν τυποποιημένες ανταλλασσόμενες μπαταρίες για να επεκτείνουν την εμβέλειά τους.

Με τον τρόπο αυτό θα μειωθεί το κόστος κτήσης των ηλεκτρικών οχημάτων, καθώς θα διαθέτουν μικρότερη και πιο φθηνή μπαταρία ενώ θα είναι πιο ελαφριά και συνεπώς πιο αποδοτικά κατά το μεγαλύτερο διάστημα της χρήσης τους. Με την προσθήκη ανταλλασσόμενων μπαταριών θα είναι εφικτή η επίτευξη μεγαλύτερων ταξιδιών χωρίς αναμονή για φόρτιση, ενώ θα καταστεί πιο ελκυστική η χρήση ηλεκτρικών οχημάτων και από τους καταναλωτές οι όποιοι δεν έχουν τη δυνατότητα οικιακής φόρτισης.

Ταυτόχρονα οι ανταλλασσόμενες μπαταρίες  όταν δεν θα χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία των οχημάτων θα μπορούν στους Σταθμούς Ανταλλαγής Μπαταριών να προσφέρουν υπηρεσίες αποθήκευσης ενέργειας, καθώς και άλλες επικουρικές υπηρεσίες όπως υποστήριξη συχνότητας, τάσης κτλ., συμβάλοντας έτσι την ευστάθεια του δικτύου. Επιπλέον, δεν θα είναι πλέον αναγκαία η ανάπτυξη ενός τεράστιου δικτύου δημόσιων φορτιστών, ενώ οι αναβαθμίσεις και οι επενδύσεις στο σύστημα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας που είναι απαραίτητες για την κάλυψη της αύξησης του φορτίου που θα επιφέρει η εκτεταμένη χρήση των ηλεκτρικών οχημάτων, μπορούν να καθυστερήσουν ή να αποφευχθούν εντελώς.      

Για καλύτερη κατανόηση του προτεινόμενου συστήματος  και μεθόδου, για το οποίο βρίσκεται σε εξέλιξη μια διαδικασία απόδοσης διπλώματος ευρεσιτεχνίας, μπορείτε επίσης να δείτε ένα βίντεο animation στον ακόλουθο σύνδεσμο στο YouTube: https://youtu.be/cPFsTPwTIwg

*Ο Νικόλαος Μπακογιάννης είναι Ηλεκτρολόγος Μηχανικός (MEng) με εμπειρία αρκετών χρόνων στη μελέτη και κατασκευή των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων νέων και αναβαθμισμένων θερμοηλεκτρικών σταθμών για το ελληνικό σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας.

5 Νοεμβρίου 2020

energypress