მომავალ ოთხშაბათს, 24 ნოემბერს, უახლესი მრგვალი მაგიდა "Driving into the Future" განიხილავს, თუ როგორი შეიძლება იყოს კანადური ბატარეის წარმოების მომავალი. ხართ თუ არა ოპტიმისტი - ნამდვილად გჯერათ, რომ 2035 წლისთვის ყველა მანქანა ელექტრო იქნება - ან ფიქრობთ, რომ ჩვენ ვერ მივაღწევთ ამ ამბიციურ მიზანს, ბატარეებზე მომუშავე მანქანები ჩვენი მომავლის მნიშვნელოვანი ნაწილია. თუ კანადას სურს იყოს ამ ელექტრული რევოლუციის ნაწილი, ჩვენ უნდა ვიპოვოთ გზა, რომ გავხდეთ საავტომობილო ენერგეტიკული სისტემების წამყვანი მწარმოებელი მომავალში. იმის სანახავად, თუ როგორი იქნება მომავალი, უყურეთ ბატარეის წარმოების უახლეს მრგვალ მაგიდას ჩვენთვის კანადაში ამ ოთხშაბათს, აღმოსავლეთის დროით 11:00 საათზე.
დაივიწყეთ მყარი მდგომარეობის ბატარეები. იგივე ეხება ყველა აჟიოტაჟს სილიკონის ანოდების შესახებ. ალუმინის საჰაერო ბატარეაც კი, რომლის დამუხტვა შეუძლებელია სახლში, ვერ შეარყევს ელექტრო მანქანების სამყაროს.
რა არის სტრუქტურული ბატარეა? კარგი, ეს კარგი კითხვაა. ჩემდა საბედნიეროდ, ვისაც არ სურს პრეტენზია, რომ შესაძლოა არ მქონდეს საინჟინრო გამოცდილება, პასუხი მარტივია. ამჟამინდელი ელექტრომობილები იკვებება მანქანაში დამონტაჟებული ბატარეებით. ოჰ, ჩვენ ვიპოვნეთ მათი ხარისხის დამალვის ახალი გზა, ეს არის ყველა ამ ლითიუმ-იონური ბატარეების ჩასმა შასის იატაკზე, შექმნას „სკეიტბორდის“ პლატფორმა, რომელიც ახლა EV დიზაინის სინონიმია. მაგრამ ისინი ჯერ კიდევ ცალკე არიან მანქანიდან. დანამატი, თუ გნებავთ.
სტრუქტურული ბატარეები ძირს უთხრის ამ პარადიგმას მთელი შასის ბატარეის უჯრედებისგან შექმნით. ერთი შეხედვით საოცნებო მომავალში, არა მხოლოდ მზიდი იატაკი იქნება ბატარეების ნაცვლად, არამედ სხეულის გარკვეული ნაწილები - სვეტები, სახურავები და, როგორც კვლევითმა ინსტიტუტმა აჩვენა, შესაძლებელია. ჰაერის ფილტრი წნევის ქვეშ მყოფი ოთახი - არა მხოლოდ აღჭურვილია ბატარეებით, არამედ რეალურად შედგება ბატარეებისგან. დიდი მარშალ მაკლუჰანის სიტყვებით, მანქანა არის ბატარეა.
კარგად, მიუხედავად იმისა, რომ თანამედროვე ლითიუმ-იონური ბატარეები გამოიყურება მაღალტექნოლოგიური, ისინი მძიმეა. ლითიუმის იონის ენერგეტიკული სიმკვრივე გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ბენზინისა, ამიტომ წიაღისეული საწვავის მანქანების იგივე დიაპაზონის მისაღწევად, ბატარეები თანამედროვე ელექტრომობილებში ძალიან დიდია. ძალიან დიდი.
რაც მთავარია, ისინი მძიმეა. როგორიცაა მძიმე "ფართო დატვირთვაში". ძირითადი ფორმულა, რომელიც ამჟამად გამოიყენება ბატარეის ენერგიის სიმკვრივის გამოსათვლელად, არის ის, რომ ყოველ კილოგრამ ლითიუმის იონს შეუძლია გამოიმუშაოს დაახლოებით 250 ვტ/სთ ელექტროენერგია. ან აბრევიატურების სამყაროში, ინჟინრები ურჩევნიათ, 250 Wh/kg.
გააკეთეთ ცოტა მათემატიკა, 100 კვტ/სთ ბატარეა ჰგავს Tesla-ს, რომელიც ჩართულია Model S-ის ბატარეაში, რაც იმას ნიშნავს, რომ სადაც არ უნდა წახვიდეთ, დაახლოებით 400 კგ ბატარეას გადაათრევთ. ეს არის საუკეთესო და ყველაზე ეფექტური აპლიკაცია. ჩვენთვის, ერისკაცებისთვის, შეიძლება უფრო ზუსტი იყოს იმის შეფასება, რომ 100 კვტ/სთ ბატარეა იწონის დაახლოებით 1000 ფუნტს. როგორიცაა ნახევარი ტონა.
ახლა წარმოიდგინეთ რაღაც ახალი Hummer SUT-ის მსგავსი, რომელიც აცხადებს, რომ აქვს ბორტ სიმძლავრე 213 კვტ/სთ-მდე. მაშინაც კი, თუ გენერალი აღმოაჩენს გარღვევას ეფექტურობაში, ყველაზე მაღალი Hummer მაინც დაათრევს დაახლოებით ტონა ბატარეას. დიახ, ის უფრო შორს წავა, მაგრამ ყველა ამ დამატებითი უპირატესობის გამო, დიაპაზონის გაზრდა არ შეესაბამება ბატარეის გაორმაგებას. რა თქმა უნდა, მის სატვირთო მანქანას უნდა ჰქონდეს უფრო მძლავრი - ანუ ნაკლებად ეფექტური - ძრავა, რომელიც ემთხვევა. მსუბუქი, მოკლე დიაპაზონის ალტერნატივების შესრულება. როგორც ყველა მანქანის ინჟინერი (სიჩქარის თუ საწვავის ეკონომიისთვის) გეტყვით, წონა მტერია.
სწორედ აქ მოდის სტრუქტურული ბატარეა. მანქანების ბატარეებიდან აშენებით, არსებული სტრუქტურების დამატების ნაცვლად, დამატებული წონის უმეტესი ნაწილი ქრება. გარკვეულწილად - ანუ, როდესაც ყველა სტრუქტურული ელემენტი გარდაიქმნება ბატარეებად - მანქანის საკრუიზო დიაპაზონის გაზრდა თითქმის არ იწვევს წონის დაკარგვას.
როგორც თქვენ მოელოდით - რადგან ვიცი, რომ იქ ზიხართ და ფიქრობთ "რა კარგი იდეაა!" - არსებობს დაბრკოლებები ამ ჭკვიანური გადაწყვეტისთვის. პირველი არის ბატარეების დამზადების უნარის დაუფლება მასალებისგან, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ როგორც ანოდებად და კათოდებად ნებისმიერი ძირითადი ბატარეისთვის, არამედ როგორც საკმარისად ძლიერი და ძალიან მსუბუქი! -კონსტრუქცია, რომელსაც შეუძლია ორტონიანი მანქანისა და მისი მგზავრების მხარდაჭერა და იმედია, რომ ის უსაფრთხო იქნება.
გასაკვირი არ არის, რომ დღემდე ყველაზე მძლავრი სტრუქტურული ბატარეის ორი ძირითადი კომპონენტი, რომელიც დამზადებულია ჩალმერსის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის მიერ და ინვესტიცია აქვს KTH სამეფო ტექნოლოგიური ინსტიტუტის, შვედეთის ორი ყველაზე ცნობილი საინჟინრო უნივერსიტეტის მიერ - არის ნახშირბადის ბოჭკოვანი და ალუმინი. არსებითად, ნახშირბადის ბოჭკოვანი გამოიყენება როგორც უარყოფითი ელექტროდი; დადებითი ელექტროდი იყენებს ლითიუმის რკინის ფოსფატით დაფარული ალუმინის კილიტას. ვინაიდან ნახშირბადის ბოჭკო ასევე ატარებს ელექტრონებს, არ არის საჭირო მძიმე ვერცხლი და სპილენძი. კათოდი და ანოდი ცალ-ცალკე ინახება მინის ბოჭკოვანი მატრიცით, რომელიც ასევე შეიცავს ელექტროლიტს, ამიტომ ის არა მხოლოდ გადააქვს ლითიუმის იონებს ელექტროდებს შორის, არამედ ანაწილებს სტრუქტურულ დატვირთვას მათ შორის. თითოეული ასეთი ბატარეის ელემენტის ნომინალური ძაბვა არის 2.8 ვოლტი და, როგორც ყველა ამჟამინდელი ელექტრო ავტომობილის ბატარეები, ის შეიძლება გაერთიანდეს ყოველდღიური ელექტრო მანქანებისთვის 400 ვოლტიანი ან თუნდაც 800 ვოლტის შესაქმნელად.
მიუხედავად იმისა, რომ ეს აშკარა ნახტომია, ეს მაღალტექნოლოგიური უჯრედებიც კი არ არიან მზად პრაიმ-ტაიმისთვის. მათი ენერგეტიკული სიმკვრივე არის მხოლოდ უმნიშვნელო 25 ვატ-საათი თითო კილოგრამზე, ხოლო სტრუქტურული სიხისტე არის 25 გიგაპასკალი (GPa), რაც მხოლოდ ოდნავ აღემატება ჩარჩოს მინის ბოჭკოს. თუმცა, შვედეთის ეროვნული კოსმოსური სააგენტოს დაფინანსებით, უახლესი ვერსია ახლა უფრო მეტ ნახშირბადის ბოჭკოებს იყენებს ალუმინის ფოლგის ელექტროდების ნაცვლად, რომლებსაც მკვლევარები ამტკიცებენ, რომ აქვთ სიმტკიცე და ენერგიის სიმკვრივე. სინამდვილეში, ეს უახლესი ნახშირბადის/ნახშირბადის ბატარეები, სავარაუდოდ, გამოიმუშავებენ 75 ვტ/საათამდე ელექტროენერგიას კილოგრამზე და იანგის მოდული 75 GPa. ეს ენერგიის სიმკვრივე შეიძლება კვლავ ჩამორჩება ტრადიციულ ლითიუმ-იონურ ბატარეებს, მაგრამ მისი სტრუქტურული სიმტკიცე ახლა უკეთესია ვიდრე ალუმინი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ამ ბატარეებისგან დამზადებული ელექტრო ავტომობილის შასის დიაგონალური ბატარეა შეიძლება იყოს სტრუქტურულად ისეთივე ძლიერი, როგორც ალუმინის ბატარეა, მაგრამ წონა მნიშვნელოვნად შემცირდება.
ამ მაღალტექნოლოგიური ბატარეების პირველი გამოყენება თითქმის რა თქმა უნდა სამომხმარებლო ელექტრონიკაა. ჩალმერსის პროფესორმა ლეიფ ასპმა თქვა: „რამდენიმე წელიწადში სავსებით შესაძლებელია სმარტფონის, ლეპტოპის ან ელექტრო ველოსიპედის დამზადება, რომელიც დღევანდელი წონის მხოლოდ ნახევარია და უფრო კომპაქტურია“. თუმცა, როგორც პროექტის პასუხისმგებელმა პირმა აღნიშნა, „ჩვენ აქ ნამდვილად მხოლოდ ჩვენი ფანტაზიით შემოიფარგლება“.
ბატარეა არა მხოლოდ თანამედროვე ელექტრო მანქანების საფუძველია, არამედ მისი ყველაზე სუსტი რგოლიც. ყველაზე ოპტიმისტური პროგნოზიც კი მხოლოდ ორჯერ აღემატება მიმდინარე ენერგიის სიმკვრივეს. რა მოხდება, თუ გვსურს მივიღოთ წარმოუდგენელი დიაპაზონი, რომელიც ყველა ჩვენგანმა დაგპირდა - და როგორც ჩანს, ვიღაც ყოველ კვირას გვპირდება 1000 კილომეტრს ერთ დამუხტვაზე? — მანქანებზე ბატარეების დამატებაზე უკეთესის გაკეთება მოგვიწევს: აკუმულატორებისგან მანქანების დამზადება მოგვიწევს.
ექსპერტები ამბობენ, რომ დაზიანებული მარშრუტების, მათ შორის კოკიჰალას მაგისტრალის დროებით შეკეთებას რამდენიმე თვე დასჭირდება.
Postmedia მოწოდებულია შეინარჩუნოს აქტიური, მაგრამ პირადი სადისკუსიო ფორუმი და მოუწოდებს ყველა მკითხველს, გაიზიარონ თავიანთი შეხედულებები ჩვენს სტატიებზე. კომენტარების ნახვას შეიძლება ერთ საათამდე დასჭირდეს. გთხოვთ, შეინარჩუნოთ თქვენი კომენტარები შესაბამისი და პატივისცემით. ჩვენ გავააქტიურეთ ელფოსტის შეტყობინებები - თუ თქვენ მიიღებთ პასუხს კომენტარს, თუ კომენტარების თემა, რომელსაც თქვენ თვალს ადევნებთ, განახლებულია, ან თუ თვალს ადევნებთ მომხმარებლის კომენტარს, ახლა მიიღებთ ელ.წერილს. გთხოვთ, ეწვიოთ ჩვენს საზოგადოების წესდებას დამატებითი ინფორმაციისთვის და დეტალებისთვის, თუ როგორ შეცვალოთ ელფოსტის პარამეტრები.