Александр Розов (alex_rozoff) wrote,
Александр Розов
alex_rozoff

Category:

Алюминиевая угроза литиевым электромобилям. Чтобы снять угрозу - опять убьют прогресс.

22 октября 2019 "Недорогой легкий аккумулятор, в девять раз более емкий, чем литий-ионный, из доступного алюминия и с настолько безопасным электролитом, что его можно пить, у себя в гараже разработал британский инженер Тревор Джексон. Бывший инженер Rolls-Royce, BAE Systems и офицер военно-морского флота Ее величества Тревор Джексон начал экспериментировать с алюминий-воздушной батареей в своем гараже в 2001. За 18 лет он разработал экологически чистый аккумулятор для электромобилей, грузовиков и даже самолетов. И подписал многомиллионный договор на запуск массового производства с британской компанией Austin Electric... Кроме безопасности, электролит Джексона обладает и другим важным преимуществом — он может работать с металлом низкого качества, например, с переработанными банками из-под газировки... Между тем, мало кто слышал о достижениях Джексона. Причина в том, что с тех пор, как инженер показал свой прототип десять лет назад, он испытывает давление со стороны автомобильной индустрии, утверждает Дэнни Коркоран, директор Austin. Батарею называли непроверенной, а ее возможности — завышенными. Однако независимая экспертная оценка, проведенная правительственным агентством UK Trade and Investment в 2017 году, пришла к выводу, что батарея Джексона «весьма привлекательная», основана на «заслуживающей доверия технологии» и вырабатывает намного больше энергии на килограмм, чем стандартные аналоги."*

На самом деле - ничего удивительного. Как я отмечал ранее**, литий-ионные аккумуляторы (на которых работают электромобили Tesla и другие современные электромобили) это убогое и неэффективное устройство. Повторю: убогое и неэффективное, хотя за разработку литий-ионных батарей присуждена Нобелевская премия по химии за 2019 год***

Вкратце поясню суть дела, т.е. физические причины разницы между "нобелевскими" литий-ионными батареями и "гаражными" алюминиево-воздушными батареями - в 9 раз более емкими, и чрезвычайно дешевыми (Austin намерен продавать их в 6 раз дешевле, чем литий-ионные, но это явно с очень высокой наценкой, свойственной стартапам). Итак:

Удельная теплота окисления лития - примерно 43 МДж/кг. Столько же, сколько у бензина.
Но если речь идет об аккумуляторе, то там кроме лития должен содержаться окислитель. В теоретически идеальном случае это было бы 8 кг кислорода на 7 кг лития.
Энергоемкость содержимого такого идеального аккумулятора была бы 20 МДж/кг.
За счет более высокого кпд электродвигателя по сравнению с ДВС, он бы не проигрывал автомобильному бензобаку.
Проблема в том, что такой идеальный аккумулятор (заменяющий 40-литровый бензобак) был бы реальной бомбой с тротиловым эквивалентом 150 кг. Это как средняя авиабомба Второй Мировой войны.

Фактически современные литиевые аккумуляторы для электромобилей имеют состав очень далекий от идеала, и емкость 0.243 КВт*ч/кг, или около 0.9 МДж/кг.
Если добавить к весу собственно реагентов еще внутренние конструкции и корпус - то получится (как уже отмечено) крайне убогое устройство:
Аккумуляторная батарея для электромобиля "Tesla Model S" весит 540 кг при емкости 85 КВт*ч (или 306 МДж, или примерно 10 литров бензина). В удельных единицах это 0.57 МДж/кг.
Хотя, как уже говорилось, кпд электромотора намного выше, чем у ДВС, так что запасенная энергия дает больший пробег чем 10 литров безина.
Так или иначе, эквивалент этой аккумуляторной батареи составляет 7 кг по литию.
Заметим, что литий-ионный аккумулятор все равно остается бомбой (что неоднократно проявилась при самовозгораниях электромобилей Tesla).
И кстати: цена такой батареи примерно 12000 долларов.

Теперь перейдем к алюминиево-воздушной батарее Тревора Джексона.
Заявлена емкость в 9 раз больше, чем у литий-ионного аккумулятора.
Если речь идет не об аккумуляторе Tesla (дрянном даже относительно самой литий-ионной концепции) о лучших литий-ионных образцах, то их емкость (см. выше) 0.9 МДж/кг.
Надо полагать, для батарее Джексона заявлена емкость 0.9 x 9 = 8.1 МДж/кг.
Вопрос: реально ли это?
Ответ: более чем!
По сути, батарея Джексона, это топливный элемент (fuel cell) на алюминии, использующий внешний воздух, как окислитель.
Удельная теплота окисления алюминия - примерно 31 МДж/кг.
КПД топливного элемента - около 50%, итого 15.5 электроэнергетических МДж/кг.
Батарее достаточно иметь в своем составе 52% алюминия (т.е. примерно половину общей массы), чтобы достигать емкости 8.1 МДж/кг. Вторая половина - это электролит, керамическая пористая мембрана, электродная схема, и корпус. Точка.

Все реально, так что история батареи Джексона продолжается:

"Испытания показали, что батарея Джексона вмещает девять раз больше киловатт-часов электричества на килограмм, чем литий-ионная.
Если поставить ее на Tesla Model S, то дальность пробега электромобиля увеличится с 600 км до 4300 км при равном весе батарей, а при равном размере — до 2400 км. При этом по стоимости она примерно в шесть раз дешевле литий-ионной.
Так что теперь Austin начнет производить алюминий-воздушные аккумуляторы по рецепту Джексона — сначала для тук-туков, трехколесных азиатских такси, затем для электровелосипедов и, наконец, комплекты для переоборудования обычных бензиновых или дизельных автомобилей в электрические. Цена такого набора будет £3500 [$4500 - A.R.], и они появятся в продаже уже в 2020-м"*.

Тема именно комплекта для переоборудования обычных бензиновых или дизельных автомобилей в электрические (а не тема конкурирующего электромобиля) - очень важна.
Дело в том. что недавно "британская компания Swindon Powertrain представила «коробочный» набор для перевода автомобилей с ДВС на электротягу. В «коробочный» набор шириной 600 мм, высотой 280 мм и весом 70 кг входит 109-сильный электромотор, инвертор, одноступенчатый редуктор и модуль системы охлаждения. По словам разработчиков, их электромотор «обладает самым высоким соотношением мощности и объема среди всех электродвигателей на рынке», а благодаря защите от попадания влаги может использоваться в гибридных силовых модулях. Тяговую батарею, систему зарядки и управления электропитанием клиентам придется покупать отдельно, в комплект они не входят. Серийное производство установки планируют начать в июне 2020 года"****.

Итого: в 2020-м на рынок может выскочить полный комплект для переделки любого старого автомобиля в электромобиль:
- электробатарея от Джексона и "Austin Electric".
- электромотор и трансмиссия от "Swindon Powertrain".

В таком случае все (именно все, не только эпическая "Tesla") компании, вложившиеся в производство электромобилей (безобразно дорогих, что характерно), могут закрываться, а их инвесторы - прощаться с вложенными деньгами, а их обслуживающие банки - прощаться с деньгами, выданными в виде кредитов.
О каких суммах идет речь?
"Капиталовложения в создание новых и расширение действующих мощностей по выпуску электромобилей фактически удвоились: они выросли на 97 процентов до 8,4 млрд евро и были направлены на 26 проектов. В эту сумму не включены средства на научные исследования и конструкторские разработки.
Для сравнения: в 2015 и 2016 годах, по данным EY, инвестиции в выпуск автомобилей на электрической тяге составляли всего по 1 млрд евро, причем речь шла тогда соответственно о 2 и 3 проектах.
Немецкий автопром - главный инвестор, Китай - главный получатель
Активнее всех в 2015-2018 годах в развитие электромобильности вкладывался немецкий автопром. Он выделил за четыре года 11,065 млрд евро на 29 проектов. На втором месте с большим отрывом идут французские автопроизводители (1,275 млрд), затем японские (862 млн), южнокорейские (848 млн) и американские (632 млн).
Однако главным получателем инвестиций стала не Германия, а Китай. Политическое руководство КНР еще несколько лет назад взяло курс на форсированное внедрение электромобилей и сейчас активно стимулирует их выпуск и продажи внутри страны. Так что значительная часть капиталовложений немецкого автопрома идет в Китай. Среди пяти крупнейших инвестиционных проектов прошлого года - начало строительства новых китайских заводов компаний BMW и Daimler, которые будут выпускать автомобили как с ДВС, так и на электрической тяге.
В Китае 16 западных и азиатских автокомпаний вложили в развитие производства электромобилей в 2015-2018 годах в общей сложности 6,130 млрд евро. В Германию были направлены инвестиции на 4,370 млрд евро, затем идут Франция (1,610 млрд), США (1,111 млрд) и Индия (848 млн). Получателями существенно более скромных сумм стали также, согласно исследованию, Италия, Словакия, Таиланд, Польша, Япония, Швеция, Бельгия, Великобритания"*****.

Так что электробатарея от Джексона - это прямой риск для Глобальной Системы. Сейчас Глобальная Система начнет убивать разработку Тревора Джексона и "Austin Electric".
Запасаемся попкорном и смотрим, как это будет.

--------------------------------------
Источники:
*) 22 октября 2019. Нового топливного элемента с секретным электролитом хватит на 2400 км
https://hightech.plus/2019/10/22/novogo-toplivnogo-elementa-s-sekretnim-elektrolitom-hvatit-na-2400-km
https://www.dailymail.co.uk/news/article-7592485/Father-eight-invents-electric-car-battery-drivers-1-500-miles-without-charging-it.html
**) 2019-07-31. 100+ лет серийным электромобилям. Современные - отстой. Будущее за глюкомобилями.
https://alex-rozoff.livejournal.com/129604.html
***) 09.10.2019. Нобелевская премия по химии за 2019 год присуждена за разработку литий-ионных батарей. Нобелевской премии по химии за 2019 год удостоены Джон Гуденоф и Стэнли Уиттинхэм из США, а также японец Акира Есино.
https://p.dw.com/p/3Qvij
****) 21 октября 2019. Британцы разработали «коробочную» силовую установку (Луиза Долгинова)
https://autonews.autoua.net/novosti/22365-britancy-razrabotali-korobochnuyu-silovuyu-ustanovku.html
*****) 04.06.2019. Мировой автопром за год удвоил инвестиции в выпуск электромобилей.
https://p.dw.com/p/3Jlku
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 349 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →