Akár tetszik, akár nem, az elektromos autók egyre szélesebb körben terjednek el, a gyártók pedig a folyamatosan szigorodó károsanyag-kibocsátási normák miatt jelen pillanatban egyértelműen a villanyosításban látják az autózás jövőjét. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) legfrissebb becslései alapján az EV-k száma 2030-ra globálisan el fogja érni a 140 milliót, ami egyúttal azt is jelenti, hogy eddig az időpontig mintegy 11 millió tonna elhasznált lítium-ion akkumulátor keletkezik majd világviszonylatban. Így természetes, hogy egyre több embert foglalkoztat a kérdés, mi is történik az akkukkal, miután a kocsiban már nem lehet tovább használni azokat?

Sajnos még mindig sokan gondolják úgy, hogy a lítium-ion akkumulátorok újrahasznosítása egy máig megoldatlan probléma, vagyis a különféle nehézfémeket tartalmazó egységek azt követően, hogy befejezték életüket egy EV-ben, egyszerűen a szeméttelepen landolnak. Ezzel pedig beláthatatlan környezeti károkat okoznak, és még a belső égésű motoros autóknál is szennyezőbbé teszik a elektromos-meghajtású járműveket. Pedig távolról sem ez az igazság.

Több különböző vizsgálatot végeztek már az EV akkumulátorának tartósságával kapcsolatban, például megvizsgáltak a londoni Gatwick repülőtéren szolgálatot teljesítő taxik közül öt Tesla Model S 90D-t. Ezek a kocsik három év alatt több mint 2,4 millió kilométert, vagyis mindegyik nagyjából 480 ezer kilométert futott. Ezt követően az akkumulátorok a kapacitásuknak (State of Health, SoH) még mindig 82 százalékával rendelkeztek.

Tesla Model S taxi a londoni Gatwick repülőtéren

A Model S-t eredetileg nyolc év garanciával, futásteljesítmény-korlátozás nélkül kínálták. Ezt azonban 2017-ben megváltoztatták, ezt követően az autót továbbra is nyolc év, vagy 240 ezer kilométer garanciával lehetett megvásárolni.

Így a Tesla ezen az intervallumon belül garanciálisan kicseréli az autó akksuját, ha annak kapacitása 70 százalékra csökken, vagyis az egy feltöltéssel megtehető hatótávolság 405 kilométer (252 mérföld) alá esik.

Ezzel szemben a Mercedes-Benz szintén nyolc év, ám csupán 160 ezer kilométer garanciát vállal az EV akkumulátorára, de ugyanez a helyzet a Jaguar I-Pace esetében is. Teljesen érthető és jogosnak tűnő aggály tehát, ha valaki, aki használtan szeretne villanyautót vásárolni, aggódik az akku élettartama miatt.

Nissan akkumulátorcsomag közelről, félig szétszerelve

Az eddigi tapasztalatok alapján egy EV akkumulátora az első 1-2 évben sokkal gyorsabban degradálódik, mint a későbbiek folyamán. A Gatwick-vizsgálat során az első évben megtett 160 ezer kilométer alatt nagyjából 8 százalékos SoH csökkenést mértek a Model S-ek esetében. Ezt követően azonban a kapacitásvesztés éves szinten egyenletesen 5 százalékos volt, miközben maradt az évi 160 ezres futásteljesítmény. Ezt a tendenciát alapul véve a kocsi kényelmesen képes megtenni 800 ezer kilométert, mielőtt az akku kapacitása 70 százalékosra csökkenne, ez pedig több mint háromszorosa a garanciában foglalt távolságnak.

Hogyan lehet megakadályozni az akkumulátor degradációját?

Kezdjük egy szakkifejezéssel: knee-point. Ezzel jelölik az akkumulátor gyors degradációját – azt, amit értelemszerűen az összes akku- és járműgyártó minden eszközzel megpróbál elkerülni. A knee-point jelenséggel már eddig is számos tanulmány foglalkozott, az pedig egyértelműnek látszik, hogy amennyiben egy akkumulátor tökéletesen, hibák nélkül lett legyártva, akkor ez az állapot akkor következik be, ha az akkumulátort túlterheljük.

Ez egyrészt a gyorstöltés túlságosan gyakori használatának köszönhető, ugyanis gyorstöltés közben szignifikánsan megemelkedik az akkumulátor belső hőmérséklete, ami hosszabb távon károsítja a cellákat. Másrészt a kisütés és a maximális kapacitásra töltés sem tesz jót az akkunak. Ha nem merítjük le teljesen, vagyis nagyjából 20 százalékról kezdjük tölteni, és nem töltjük tovább 80 százaléknál, valamint ha kerüljük a gyorstöltő használatát, akkor az akkumulátor kapacitásának állapota, azaz a State of Health sokkal hosszabb ideig megőrizhető.

töltőkábel csatlakozója egy elektromos autó mellett

Az akkumulátor SoH egy abszolút mérték, és a jövőben az akksik kereskedelmének kiindulópontját fogják jelenteni. Az elektromos autók tulajdonosai értelemszerűen a SoC-ra (State of Charge), vagyis az aktuális töltöttségi szintre fókuszálnak, mivel ez az érték mutatja meg, hogy mekkora az éppen aktuálisan rendelkezésre álló hatótáv, addig gazdasági szempontból az SoH egy sokkal fontosabb tényezőnek számít.

Mi történik egy EV akkumulátorával, miután a kapacitása 70 százalék alá csökken?

Bár egy 70 százaléknál alacsonyabb SoH-értékkel rendelkező akkumulátor már nem alkalmas arra, hogy tovább üzemeltessen egy elektromos autót, ez korántsem jelenti azt, hogy élettartamának végére ért. Egy ilyen állapotú akksi még évekig használható úgynevezett „second life” energiatárolóként különféle akkumulátoros energiatároló rendszerekben (battery energy storage system, BESS) egészen addig, míg a kapacitása el nem éri az 50 százalékos szintet. Ekkor már kereskedelmi szempontból nem minősül hasznosnak, ettől kezdve már csak ipari felhasználásra alkalmas.

akkumulátorok hálózatba kötve egy akkumulátoros energiatároló rendszerben

A folyamatosan fejlődő BESS piac hatalmas fellendülés előtt áll. Például az ausztrál Hornsdale Power Research, a maga 194 megawattórás kapacitásával három éven keresztül volt a világ legnagyobb akkumulátoros energiatároló rendszere. Ezt sikerült tavaly felülmúlnia a kaliforniai Gateway Energy Storage-nak, amely 230 megawattórás kapacitással rendelkezik.

Ez is kevesebb mint a fele a Tesla által Moss Landingben tervezett, 730 megawattórás telepnek, de ezek is eltörpülnek amellett a 6000 megawattórás kapacitásra képes – szintén Moss Landingben tervezett – létesítmény mellett, amelynek a megépítésére a Vistra Energy tavaly októberben kapta meg a szükséges jóváhagyást.

otthoni energiatárolásra szolgáló Tesla Powerwall

Jól látható tehát, hogy az akkumulátoros energiatároló rendszerek piaca forradalmasíthatja az energiapiacot, lehetővé téve a megújuló energiaforrásokból származó szél-, nap- illetve vízenergia tárolását. A nagy BESS-ek méretének és számának ez a drámai növekedése is tükrözi a háztartási felhasználású BESS-piac – mint például a Tesla Powerwall, vagy az Egyesült Királyságban egyre népszerűbb Powervault – gyarapodását.

A legtöbb ilyen rendszerben vadonatúj akkumulátorokat használnak, ám egyre növekszik azon létesítmények száma is, amelyekbe az elektromos autók számára már nem használható, „second life” akksikat telepítenek.

A Tesla korábban már többször elbüszkélkedett azzal, hogy a jövőben a villanyautóiban dolgozó akkumulátorok akár egymillió mérföldet, vagy még annál is többet fognak bírni, de egyelőre a Palo Altó-i cég nem tett említést arról, hogy „second life” akksikat használna a BESS-ben, vagy bármilyen másodlagos céllal hasznosítaná őket.

napelemfarm a mellette található BESS-el együtt – látványterv

Egy ilyen, villanyautókban már nem használható, 70 százalékos kapacitású akkumulátor ára annyival alacsonyabb, mint egy vadonatúj egységé, hogy még a rövidebb élettartamuk ellenére is költséghatékonyabb a használatuk energiatárolási célokra, ezért sok cég számára jelent gazdasági szempontból vonzó lehetőséget az alkalmazásuk.

A tesztek azt mutatják, hogy egy 75 százalékos kapacitással rendelkező akku fele akkora élettartammal rendelkezik, mint egy új akkumulátor. Mivel anyagi szempontból még a felénél is jóval kevesebbe kerül, ezért az EV-k hajtására már nem alkalmas akksik tovább élnek energiatárolóként, hogy aztán az 50 százalékos SoH-érték alatt az iparban hasznosítsák őket, mielőtt teljes életciklusuk végén megkezdődhetne az újrahasznosításuk. Ezzel a két témával azonban majd egy későbbi cikkben foglalkozom.

Mi a helyzet itthon?

Több hazai elektromosautó-szakértőt is megkerestem a témával kapcsolatban: vajon mi történik egy EV-ben tovább már nem használható akkumulátorral Magyarországon? A válaszok egészen érdekesek voltak.

Jelen pillanatban még erősen tartja magát az a nézet, hogy egy villanyautóban már használhatatlanná vált akksi a szeméttelepen végzi, azonban a gyakorlatban ez távolról sem így van. Létező megoldás, hogy egy csökkent kapacitású akkupakkban csak részegységeket cserélnek, erre a legtöbb típus esetében lehetőség van. A szakszervizek pedig élnek is ezzel a lehetőséggel, és sok esetben csak azt a részegységet cserélik, amelyik a hibát okozza. Azokat az akkumulátorokat vagy cellákat, amelyeket valamelyik hazai importőr cseréli ki a kocsiban, automatikusan vissza kell küldeniük a gyártónak, aki gondoskodik az egység megfelelő javításáról, újrafelhasználásáról, újrahasznosításáról.

Előfordulhat az is, hogy egy gazdaságosan már nem javítható, összetört, esetleg bontásra ítélt villanyautóból szerelik ki az akkupakkot. Ezeket az egységeket főként magánemberek vásárolják meg, hogy otthoni energiatárolásra használják őket napelemes rendszerekhez csatlakoztatva, vagy például lakóautók energiaellátására. A tapasztalatok alapján a legnépszerűbbnek a Nissan Leafekből kikerült használt akksik számítanak ilyen célú felhasználásra.

Ugyanakkor a megkérdezett szakértők azt is kiemelték, hogy az elektromos autók akkumulátorai jóval nagyobb élettartammal rendelkeznek, mint azt a gyártók előzetesen jósolták/jósolják. Ez a gyakorlatban egy 5-6 évvel ezelőtt gyártott EV esetében bőven 10 év feletti élettartamot jelent. Az azóta eltelt időben pedig olyan rohamtempóban fejlődik az akkutechnológia, hogy egy ma megvásárolt villanyautó akkumulátorának várható élettartalma már jóval inkább a 20 évhez közelít, így összességében elmondható, hogy egy EV akksija jó eséllyel túl fogja élni magát az autót.