Аккумуляторы и другие слабые места электромобилей

Производство двух электромобилей General Motors с дальним пробегом, Chevrolet Bolt EV и Bolt EUV, было приостановлено, якобы из-за продолжающейся нехватки полупроводниковых чипов.

Но на данный момент у дилеров связаны руки в отношении этих двух электромобилей из-за недавнего отзыва, связанного с возгоранием батарей.

Расширенный отзыв GM теперь охватывает все 142 000 двух моделей Bolt, проданных с 2017 года, включая модели 2022 года, стоящие на выставочных площадках, поскольку электромобили могут загореться. Сейчас компания ожидает новые аккумуляторные блоки, в которых устранен ряд производственных дефектов.

Межотраслевые проблемы с батареями

Chevy — последний производитель, отзывающий свои электромобили с аккумуляторами из-за риска возгорания, но он не одинок. Hyundai ранее в этом году расширил аналогичный отзыв, охватив около 90 000 своих Kona EV. Ford отозвал более 20 000 подключаемых гибридов в Европе, поскольку они также могли перегреться и загореться. Продукция компании Tesla тоже была связана с несколькими пожарами.

Такие отзывы оказались дорогостоящими. Две сервисные акции, касающиеся только Chevrolet Bolt, обойдутся производителю примерно в 1,8 миллиарда долларов. Отзыв Kona обошелся Hyundai примерно в 900 миллионов долларов. Но последствия таких отзывов и освещение их в новостях могут иметь гораздо более серьезные последствия в долгосрочной перспективе, опасаются инсайдеры отрасли.

«Это серьезная проблема, которую необходимо решить», — сказал Дейв Сарджент, руководитель автомобильной практики исследовательской компании J.D. Power. «Это то, над чем отрасли придется поработать, если электромобили станут будущим».

Пожары в аккумуляторах — не уникальное явление для автомобильной промышленности. В 2019 году Федеральное авиационное управление и Министерство транспорта США совместно запретили перевозку литий-ионных батарей в качестве груза на пассажирских самолетах и ограничили их перевозку на грузовых самолетах. Несколько инцидентов, включая крушение самолета UPS 747 в 2013 году, были связаны с возгоранием батарей. Кроме того, опасения усилились в связи с дефектами, которые привели к возгоранию ряда смартфонов Samsung.

Производители аккумуляторов и автопроизводители, которых они обслуживают, утверждают, что технология была значительно усовершенствована, а генеральный директор компании Tesla Илон Маск неоднократно настаивал на том, что риск возгорания аккумуляторной батареи EV был сильно преувеличен.

Сэм Абуэльсамид, главный автомобильный аналитик компании Guidehouse Insight, согласен с этим. В интервью Forbes Wheels он сообщил, что в общей сложности было подтверждено не менее семи случаев возгорания батарей в двух линейках Chevy Bolt, что составляет ничтожный процент от всех проданных на сегодняшний день автомобилей.

Два типа возгораний аккумуляторов

Когда возгорания аккумуляторов все же происходят, они делятся на две категории. Одни возникают в результате аварии, которая повреждает и закорачивает блок, в результате чего отдельные элементы загораются. Это произошло с продукцией Tesla в самом начале, что привело к тому, что автопроизводитель добавил дополнительную защиту вокруг блоков на таких автомобилях, как Models S и X.

Однако внимание СМИ привлекли пожары, которые произошли во время стоянки автомобилей — в части случаях в гараже. В некоторых, но не во всех таких ситуациях, связанных с Chevy Bolt, автомобили были подключены к зарядным устройствам. Один из таких пожаров сильно повредил дом в Порт-Сент-Люси, штат Флорида, в октябре прошлого года.

GM отследил проблему до производственных дефектов на заводе поставщика батарей, дочерней компании LG Chem. Автопроизводитель настаивает на том, чтобы южнокорейский автопроизводитель покрыл большую часть расходов на текущий отзыв. Производственные проблемы с батареями LG Chem также стали причиной отзыва Kona EV.

Хотя количество возгораний EV относительно невелико, эксперты отмечают, что если литий-ионный блок загорелся, то справиться с пожаром специальным службам бывает крайне сложно.

«Я просто помню, как некоторые из наших пожарных стояли там и поливали водой этот электромобиль, а он не гас», — сказал капитан пожарной службы округа Ориндж Грег Барта в программе «Spotlight on America» телекомпании Sinclair Broadcast Group. «Это было то, чего я никогда не видел».

Примером может служить один случай, задокументированный Национальной администрацией безопасности дорожного движения. Согласно материалам дела, 4 июля 2021 года в доме в Вене, штат Вирджиния, загорелся автомобиль Bolt. Пожарные в течение часа пытались погасить пламя, но через час оно разгорелось вновь. Поврежденный автомобиль загорелся в третий раз после того, как его отбуксировали в дилерский центр Chevy.

Решение проблем

Ряд руководителей автомобильной промышленности, с которыми связался Forbes Wheels, признали, что обеспокоены возгораниями аккумуляторов и той оглаской, которую они вызывают. По общему мнению, по мере роста объемов производства и изучения литий-ионной технологии, проблемы, подобные тем, что возникли с Chevrolet Bolt и Hyundai Kona, решаются. Представители GM утверждают, что они устранили эти проблемы при разработке новых батарей Ultium, которые будут питать будущие EV, такие как GMC Hummer и Cadillac Lyriq.

Производители также инвестируют миллиарды долларов в разработку батарей следующего поколения, в первую очередь твердотельных элементов, которые производители, включая Mercedes-Benz, Honda и Toyota, надеются начать использовать примерно в середине этого десятилетия. Ожидается, что благодаря замене химической суспензии, присутствующей в нынешних батареях, на твердую альтернативу, твердотельные батареи станут практически пожаробезопасными.

Но нет причин ждать до тех пор. «Главное, что электромобили не обязательно будут более склонны к возгоранию», — говорит Абуэльсамид. «Факты говорят о том, что они менее склонны к возгоранию».

Возможно, но автомобильные пожары обеспечивают драматические кадры для телевизионных новостей и других визуальных платформ социальных сетей, на которых любят акцентировать внимание. Эти кадры могут оказать огромное влияние на общественное мнение.

Шевроле EV помог GM занять второе место на развивающемся рынке после Tesla, с почти 10% долей в сегменте аккумуляторных автомобилей в этом году. Дилерам придется подождать, пока они смогут заменить подозрительные блоки на новые, прежде чем продажи моделей Bolt EV и EUV возобновятся. Ситуация с продажами этих двух версий Bolt, вероятно, послужит демонстрацией того, насколько покупатели EV обеспокоены риском возгорания аккумуляторных батарей.

По материалам Forbes.

А что думают отечественные эксперты?

Сергей Бургазлиев,
независимый консультант по индустрии «Автомобили и транспорт»

В основном ранее использовались никель-металл-гидридные, никель-кадмиевые, литий-йонные. Сейчас, набирают популярность литий-алюминиевые батареи.

В перспективе можно говорить о батареях на основе графита и кремния.

Пока, действительно, слабым место является батарея, в частности её ёмкость, кол-во циклов «зарядка-разрядка», большой вес, высокая пожароопасность (т.е. электромобиль нельзя тушить водой, можно только специальной пеной и/или порошком), и потом само воспламенение происходит очень быстро, а температура горения очень высока.

Тем не менее, полагаю, что с развитием кремниевых батарей, часть проблем успешно решится. Однако, ключевым вопросом экологии остаётся само производство батарей (оно очень энергозатратрное) и крайне неразвитый рынок услуг по их утилизации и/или переработке.

Александр Климнов,
эксперт «Автостат Инфо»

Да, проблема уже начинает выпирать — авто на бензине или дизеле (но не на СУГ или КПГ кстати) может безопасно стоять в гараже десятилетиями, а BEV получается — пока что «бомба замедленного действия». Во-первых, ёмкость батарей и зарядных станций растёт прямо на глазах, вон Тесла уже строит «мегачарджер» для зарядки электротягачей Sema мощностью в 1 МВт! На ней энергия на 640 км пробега будет закачиваться за 40 минут! Здесь уже на самой станции стоит накопитель, который заряжается от сети «нормальновольтовым» электричеством, а потом в высоковольтном виде отдаёт его электрогрузовику. Отсюда — энергосети повсеместно придётся модернизировать именно в плане пожаробезопасности, а это будет стоить не меньше, чем сами электромобили и их аккумуляторы. Во-вторых, конечно, утилизация отработавших АКБ — это останется с электромобилями навсегда, даже если в будущих поколениях аккумуляторов удастся уйти от использования наиболее токсичных элементов. Причём, здесь «зелёным» надо бы считать выбросы СО2 и прочих вредных веществ не от «выхлопной трубы», а от карьера по добыче сырья до свалки. В-третьих, по мере роста парка и как бы снижения выбросов СО2 и прочих газов, более рельефно выйдут на свет и другие загрязнения и, прежде всего, резиновая пыль наноразмера от изнашивающихся шин. В Англии, кстати, один стартап придумал как с этим хоть как-то бороться. В-четвёртых, учитывая синергию электромобильности с беспилотностью (которая сама по себе требует сетей 5G и даже 6G, последствия развертывания которых ясны не лучше, чем генномодифицированных продуктов) придётся утилизовывать и эти компоненты. Уже сейчас старые компы и мониторы попросту вывозят в бедные страны третьего мира, где «утилизируют» неолитическим методом просто-напросто сжигая со всеми вытекающими последствиями как для здоровья работников, так и окружающей среды А теперь только представьте как вырастет такой «мусорообмен» с приходом массовых электромобилей/ беспилотников? Вот то-то и оно!

Так, что обществу в целом (и в России тоже) ещё придётся поломать голову как добиться минимизации рисков в мобильности будущего.

Как всегда у любой медали есть оборотная сторона. А пока что получается так, что за абсолютно безопасные робошаттлы для «золотого миллиарда» заплатят (уже платят, например, малыши в Конго, что в рабских условиях собирают кобальт для аккумуляторов голыми ручонками) своими и жизнями и здровьем миллионы и миллионы людей в Третьем и Четвёртом мирах — в этом плане колониальная пирамида уже 500 лет не меняет своей сущности.

Сергей Власов,
эксперт маркетплейса Банкавто (цифровая платформа РГС Банка)

Главной проблемой, а вернее сказать, особенностью электрокаров всегда была стоимость аккумуляторов. Когда только электрический транспорт начал появляться на рынке, условный киловатт энергии обходился в 1100 долларов. За последние 10 лет он подешевел до 150 долларов. С развитием технологий электрокары будут все доступнее, правда, придется мириться с некоторыми их нюансами.

Все помнят как заряжали старые телефоны? Сначала доводили заряд до нуля, а затем разом заряжали до максимума. Такой особенности у электрокаров нет, вместо этого условные значения заряда. Батарея на самом деле никогда не разряжается до нуля и заряжается не на максимум. Электроника автомобиля сама выбирает оптимальный уровень этих границ. Что на самом деле может навредить, так это регулярные высокомощные зарядки от станций постоянного тока мощностью более 100 кВт. Они заряжают машину за 30-40 минут, но могут сократить ресурс аккумуляторов сверхинтенсивными токами. Для батареи лучше зарядки до 50 кВт. Еще аккумуляторы не любят сильных морозов. Электрокару приходится в срочном порядке прогревать элементы питания на промерзшей машине и ограничивать на них ток. Чтобы системы не работали предельных значениях, лучше прогревать электрокар заранее.

Также стоит отметить малое количество сертифицированных центров, мастера которых имеют достаточную квалификацию для ремонта таких машин. То есть пока привязка электромобиля к дилеру сильно больше, чем между авторизированным центром и машинами с ДВС (речь, конечно, о гарантийном ремонте и обслуживании).

Из других нюансов стоит сказать про потерю емкости. Спустя два-три года запас заряда уменьшается на 10-20 процентов от первоначального, дальше потеря емкости сильно замедляется. Связано это с естественными процессами батареи. Впрочем, все современные элементы питания отличаются завидной долговечностью. Уже сейчас в мире тысячи машин с аккумуляторами старше 5 лет, и они хорошо «себя чувствуют».

Что касается присущих этой теме страхов. Сюда можно записать опасения о небольшом запасе хода. Однако все современные электрокары «заправляются» минимум на 250 километров. В будущем эта цифра вырастет. Для многих машин с объемными батареями стандартом стал запас хода 400-600 км. Еще считается, что аккумуляторы могут взорваться при ДТП, но, во-первых, у них сверхпрочный корпус, во-вторых, риск возгорания не больше, чем если в аварии окажется машина с ДВС.