Ηλεκτροκίνηση: Είναι το swapping μπαταριών η λύση στη γρήγορη φόρτιση; (Video)


Η Ample είναι μια start up εταιρεία στην Καλιφόρνια και προσφέρει υπηρεσίες ανταλλαγής μπαταρίας με φορτισμένη σε μια διαδικασία που διαρκεί μόνο 10 λεπτά!

  • 14/6/2021

Ένα απόγευμα Τετάρτης, ένας οδηγός Uber στο San Francisco επρόκειτο να μείνει χωρίς ρεύμα στην μπαταρία στο Nissan Leaf του. Κανονικά αυτό θα σήμαινε ότι θα έπρεπε να βρει ένα σημείο φόρτισης και να περιμένει τουλάχιστον μισή ώρα. Όμως αυτό το Leaf είναι διαφορετικό από τα άλλα.

Αντί να φορτίζει, ο οδηγός σταμάτησε σε ένα σταθμό ανταλλαγής μπαταρίας (swapping batteries)  κοντά στο Mission Bay, όπου ένας μηχανισμός ρομποτικών βραχιόνων σήκωσε το αυτοκίνητο από το έδαφος, εκφόρτωσε τις άδειες μπαταρίες και τις αντικατέστησε με ένα πλήρως φορτισμένο σετ. Δώδεκα λεπτά αργότερα, το Leaf έφυγε με 32 kWh ενέργειας, αρκετό για να οδηγήσει περίπου 210 χιλιόμετρα, με κόστος 13 δολάρια.

Μια αλλαγή σαν αυτή είναι ένα σπάνιο γεγονός στις ΗΠΑ. Η αντικαταστάσιμη μπαταρία του Leaf κατασκευάζεται από την Ample, μοναδική εταιρεία που προσφέρει αυτή την  υπηρεσία που είναι πιο δημοφιλής στις αγορές της Ασίας. Τον Μάρτιο, η Ample ανακοίνωσε ότι είχε αναπτύξει πέντε σταθμούς γύρω από το San Francisco.

Σχεδόν 100 οδηγοί Uber αξιοποιούν της υπηρεσία, σύμφωνα με την Ample, κάνοντας κατά μέσο όρο 1,3 αλλαγές την ημέρα. Η παρουσία της Ample είναι πολύ μικρή σε σύγκριση με τους 100.000 δημόσιους φορτιστές ηλεκτρικών οχημάτων στις ΗΠΑ, για να μην αναφέρουμε τα 150.000 βενζινάδικα στα οποία λειτουργούν πάνω από ένα εκατομμύριο ακροφύσσια. Ωστόσο, οι ιδρυτές της Ample, Khaled Hassounah και John de Souza είναι πεπεισμένοι ότι είναι μόνο θέμα χρόνου προκειμένου οι ΗΠΑ να ανακαλύψουν ότι η ανταλλαγή μπαταρίας είναι η ενδεδειγμένη λύση για την ηλεκτροκίνηση, καθώς δίνει λύση στον πρόβλημα των υποδομών και απαιτεί λιγότερο χρόνο σε σχέση με έναν κύκλο φόρτισης.

Το πρόγραμμα swapping μπαταριών και το μειονέκτημα των superchargers

Η Κίνα, στην οποία κυκλοφορούν  περίπου τα μισά από τα 7 εκατομμύρια ηλεκτρικά οχήματα παγκοσμίως, έχει περισσότερους από 600 σταθμούς ανταλλαγής και έως το τέλος του 2021 θα έχει κατασκευάσει 1.000, σύμφωνα με πληροφορίες της ερευνητικής ομάδας καθαρής ενέργειας BloombergNEF .

«Έχουν ήδη αποφασίσει ότι η ανταλλαγή μπαταρίας πρέπει να είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην οδήγηση ηλεκτροκίνητων οχημάτων», λέει ο Hassounah. «Δεν έχουμε όμως αρκετούς σταθμούς (ανταλλαγής μπαταριών) για να συνειδητοποιήσουμε το πόσο το χρειαζόμαστε στις ΗΠΑ».

Eικόνα από τα πιλοτικά κέντρα ανταλλαγής μπαταριών της Ample Inc. για ηλεκτρικά οχήματα στο Σαν Φρανσίσκο. (Photo: David Paul Morris / Bloomberg)
Eικόνα από τα πιλοτικά κέντρα ανταλλαγής μπαταριών της Ample Inc. για ηλεκτρικά οχήματα στο Σαν Φρανσίσκο. (Photo: David Paul Morris / Bloomberg)

Ωστόσο, ακόμα και στην Κίνα, όπου υπηρεσίες ανταλλαγής μπαταριών είναι πιο διαδεδομένες σε σχέση με τις ΗΠΑ, η διείσδυση στην αγορά των υποδομών φόρτισης είναι μικρή.

Στις ΗΠΑ, οι περισσότερες επενδύσεις μέχρι στιγμής έχουν γίνει για την κατασκευή ταχύτερων σταθμών φόρτισης και μπαταριών που μπορούν να δεχτούν ενέργεια γρήγορα χωρίς να υπερθερμαίνονται. Ο Πρόεδρος των ΗΠΑ Joe Biden έχει θέσει στόχο 500.000 δημόσιων φορτιστών έως το 2030. Το σχέδιό του, το οποίο απαιτεί κλιμάκωση και βελτίωση δικτύων γρήγορης φόρτισης, δεν αναφέρει την ανταλλαγή μπαταριών.

Οι superchargers είναι ένα βάρος στο ηλεκτρικό δίκτυο, είναι ακριβοί στην κατασκευή και ακόμη και οι πιο γρήγοροι φορτιστές είναι πιο αργοί σε πλήρωση σε σύγκριση με τις… αντλίες βενζίνης.

Οι Hassounah και De Souza ίδρυσαν την Ample το 2014 και έχουν συγκεντρώσει μέχρι σήμερα περίπου 70 εκατομμύρια δολάρια από επενδυτές, συμπεριλαμβανομένων των εταιρειών πετρελαίου και φυσικού αερίου Royal Dutch Shell plc και Repsol SA. Tα τελευταία επτά χρόνια έχουν κάνει μελέτες για το πώς να μπορούν να μειώσουν το κόστος της ανταλλαγής μπαταριών και πιστεύουν ότι βρήκαν την λύση. Προς το παρόν επικεντρώνονται σε εταιρείες με στόλους ηλεκτρικών αυτοκινήτων, καθώς οι επαγγελματίες οδηγοί έχουν τη μεγαλύτερη ανάγκη για γρήγορη φόρτιση. Στα τέλη του περασμένου έτους, η Ample άρχισε μια συνεργασία με την Uber για να βοηθήσει στον συντονισμό με τις υπηρεσίες διαχείρισης του στόλου. Στις 10 Ιουνίου του 2021, η Ample ανακοίνωσε νέα συνεργασία με την υπηρεσία διαχείρισης στόλων Sally, η οποία ειδικεύεται στη διάθεση ηλεκτρικών αυτοκινήτων για διανομές. Οι δύο πλευρές σχεδιάζουν να συνεργαστούν για την ανάπτυξη ηλεκτροκίνητων οχημάτων και σταθμών ανταλλαγής μπαταριών στο Σαν Φρανσίσκο, τη Νέα Υόρκη, το Λος Άντζελες και το Σικάγο.

Η Sally στοχεύει να έχει εκατοντάδες ετοιμοπαράδοτα Kia Niro EVs στο San Francisco μέχρι το τέλος του καλοκαιριού και να θέσει σε λειτουργία την υπηρεσία ανταλλαγής μπαταριών στη Νέα Υόρκη μέχρι το φθινόπωρο.

Η μέση ανταλλαγή διαρκεί 10 λεπτά. Ο στόχος της Ample είναι να φτάσει στα πέντε λεπτά μέχρι το τέλος του τρέχοντος έτους. (Photo: David Paul Morris / Bloomberg)
Η μέση ανταλλαγή διαρκεί 10 λεπτά. Ο στόχος της Ample είναι να φτάσει στα πέντε λεπτά μέχρι το τέλος του τρέχοντος έτους. (Photo: David Paul Morris / Bloomberg)

Οι συνιδρυτές της Sally, Nicholas Williams και Adriel Gonzalez λένε ότι η εταιρεία επέλεξε να συνεργαστεί με την Ample και την υπηρεσία ανταλλαγής μπαταριών, επειδή οι ταχυφορτιστές μειώνουν την διάρκεια ζωής της μπαταρίας, έχουν υψηλό ενεργειακό κόστος κατά τη μέγιστη χρήση και είναι πολύ αργοί.

«Η ιδέα της επιλογής ταχυφορτιστή που πιθανότατα να ολοκλήρωνε τον κύκλο φόρτισης σε 30 λεπτά, είναι χρονοβόρα διαδικασία για εμάς», λέει ο Williams.

Οι οδηγοί στο Σαν Φρανσίσκο μπορούν να νοικιάσουν ηλεκτρικά αυτοκίνητα της Ample, όπως θα έκαναν για ένα αυτοκίνητο με κινητήρα εσωτερικής καύσης και θα πληρώνουν τον διαχειριστή του στόλου για την ανταλλαγή των μπαταριών τους στο τέλος κάθε εβδομάδας. Στη συνέχεια, οι διαχειριστές των στόλων αυτών χρεώνονται από την Ample ανά μίλι για την ενέργεια που καταναλώθηκε, χωρίς προμήθειες για την εγκατάσταση των σταθμών. Το ενεργειακό κόστος των στόλων αυτών, σύμφωνα με την Ample, είναι συνήθως 10 έως 20% φθηνότερο από το φυσικό αέριο.

«Όλοι οι οδηγοί που επιλέγουν την υπηρεσία μας προέρχονται από οχήματα φυσικού αερίου και είναι η πρώτη φορά που οδηγούν ένα ηλεκτρικό όχημα»,  λέει ο De Souza.

Το μεγαλύτερο μέρος της φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων στις Η.Π.Α. γίνεται σε ιδιωτικούς φορτιστές σε γκαράζ, όπου οι οδηγοί μπορούν να αξιοποιήσουν το χρόνο που δεν χρειάζονται το όχημα τους για να επαναφορτίσουν τις μπαταρίες. Όμως, για να πείσει κάποιος τους Αμερικανούς να απορρίψουν τους κινητήρες εσωτερικής καύσης και να επιλέξουν ηλεκτρικά οχήματα, θα πρέπει να δώσει τη λύση στην ταχύτητα και την ευκολία φόρτισης, όπως με τα συμβατικά καύσιμα. Ο μέσος όρος για το γέμισμα του ντεπόζιτου ενός αυτοκινήτου, σύμφωνα με το NACS, σε ένα πρατήριο καυσίμων, διαρκεί 4,5 λεπτά, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου που απαιτείται για την πληρωμή.

Αν η αντιμετώπιση του βάρους των μπαταριών είναι μια πρόκληση, η μεγαλύτερη είναι η αλλαγή στον τρόπο κατασκευής των EV από τις αυτοκινητοβιομηχανίες. «Η συμβατότητα είναι ένα τεράστιο πρόβλημα», λέει ο Ryan Fisher, αναλυτής μεταφορών ηλεκτροκίνησης στο BloombergNEF.

Το παράδειγμα της Κίνας και η συμβατότητα στις μπαταρίες των EVs

Όταν η Tesla φλέρταρε με το swapping, δημιούργησε ένα ιδιόκτητο δίκτυο με τα δικά του πακέτα μπαταριών. Οι σταθμοί ανταλλαγής στην Κίνα έχουν ακολουθήσει σε μεγάλο βαθμό το ίδιο μοντέλο, με τους κατασκευαστές αυτοκινήτων να δημιουργούν τα δικά τους δίκτυα. Η NIO, ηγέτης της Κινέζικης αυτοκινητοβιομηχανίας, έχει ήδη πραγματοποιήσει περισσότερες από 2 εκατομμύρια ανταλλαγές σε 192 σταθμούς. Η ανάλυση του BloombergNEF δείχνει ότι οι σταθμοί της NIO είναι εξαιρετικά αποδοτικοί στην παροχή ισχύος, με μέσο όρο 1.543 kWh την ημέρα ανά σταθμό, 33 φορές επιπλέον από το ποσοστό των μέσων δημόσιων φορτιστών της Κίνας. Αλλά η δημιουργία πολλών ιδιόκτητων δικτύων ανταλλαγής δεν έχει νόημα. «Είναι σχεδόν σαν κάθε εταιρεία αυτοκινήτων να κατασκευάζει τα δικά της βενζινάδικα σε κάθε χώρα», λέει ο De Souza. Και η δημιουργία μιας τυπικής μπαταρίας για κάθε EV είναι επίσης μη αποδοτική. Οι αυτοκινητοβιομηχανίες δεν πρόκειται να χάσουν τον έλεγχο στο πιο ακριβό μέρος ενός ηλεκτρικού οχήματος και έναν από τους κύριους τρόπους που διαφοροποιούνται από τον ανταγωνισμό.

Αντί να ζητά από τις αυτοκινητοβιομηχανίες να προσαρμοστούν, η Ample δημιούργησε ένα ευέλικτο σύστημα που προσαρμόζεται στα EVs. «Έχουμε κατασκευάσει έναν επίπεδο προσαρμογέα που έχει το ίδιο σχήμα με την αρχική μπαταρία, ώστε να μπορεί να ταιριάζει σε κάθε όχημα», λέει ο Hassounah.

Κάθε προσαρμογέας έχει σχεδιαστεί για διασύνδεση με το αυτοκίνητο με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως η αρχική μπαταρία, με τους ίδιους κοχλίες, την ίδια ηλεκτρική σύνδεση και το ίδιο λογισμικό - και πληροί τα ίδια πρότυπα ασφαλείας. «Η διαδικασία είναι σαν να αντικαθιστάς ένα ελαστικό» λέει ο Hassounah.

Οι συμφωνίες εμπιστευτικότητας δεν επιτρέπουν στην Ample να αποκαλύψει με ποιούς κατασκευαστές συνεργάζεται στο πρόγραμμα swapping μπαταριών, ωστόσο τα Nissan Leaf, Kia Niro και Mercedes-Benz EQC μπορούν να δεχθούν μπαταρίες της. (Photo: David Paul Morris / Bloomberg)
Οι συμφωνίες εμπιστευτικότητας δεν επιτρέπουν στην Ample να αποκαλύψει με ποιούς κατασκευαστές συνεργάζεται στο πρόγραμμα swapping μπαταριών, ωστόσο τα Nissan Leaf, Kia Niro και Mercedes-Benz EQC μπορούν να δεχθούν μπαταρίες της. (Photo: David Paul Morris / Bloomberg)

Η Ample συνεργάζεται με πέντε κατασκευαστές και μέχρι στιγμής έχει κατασκευάσει μπαταρίες για για δέκα μοντέλα. Η συμφωνία εμπιστευτικότητας απαγορεύει να ανακοινώσει τις αυτοκινητοβιομηχανίες με τις οποίες συνεργάζεται, ωστόσο τα μοντέλα που εμφανίζονται στο διαφημιστικό τους υλικό περιλαμβάνουν τα Nissan Leaf, Kia Niro και Mercedes-Benz EQC. Η ιδέα είναι να μπορούν οι αυτοκινητοβιομηχανίες να προσφέρουν αντικαταστάσιμες μπαταρίες ως επιλογή στα EV τους. Το μεγαλύτερο εμπόδιο αυτή τη στιγμή είναι οι καθυστερήσεις στην παράδοση των αυτοκινήτων λόγω το προβλημάτων στην παραγωγή που έφερε η πανδημία Covid-19, άρα πολύ δύσκολα θα μπορέσουν να εντάξουν και την Ample στα σχέδιά τους. Εκτός και εάν η Sally και η Ample δεχθούν μεγάλο όγκο παραγγελιών ηλεκτρικών οχημάτων με swapping μπαταρίες.