Wie ist das eine gute Idee?: EV Batteriewechsel

Das Austauschen von Batterien ist zu einer Art Wasserstoff-Brennstoffzelle für Personenkraftwagen geworden: Es handelt sich um Automobilideen, die nie ganz geboren wurden, aber einfach nicht sterben werden.

Hier im Jahr 2021 ist das Austauschen von Batterien in Elektrofahrzeugen zu einer besonders schlechten Idee geworden. Es ist eine technische und marktbedingte Sackgasse, in der es mehr darum zu gehen scheint, grüne Investoren von ihrem Geld zu trennen, als eine Lösung anzubieten. Das trotz leichtgläubiger Medienberichte, die über das (zugegebenermaßen coole) Spektakel von Robotern gurren, die Autobatterien wie fettige Rube Goldbergs wechseln – aber es vermeiden, schwierige Fragen zu stellen, wie es in der realen Welt funktionieren soll.

Die unruhige Geschichte der Technologie geht auf Better Place oder Exhibit A zurück, wenn es um die Zukunft des Batteriewechsels geht. Der in Israel ansässige Better Place, der 2007 von Shai Agassi, einem Unternehmer aus dem Silicon Valley, gegründet wurde, versprach, die Welt mit Roboter-Tankstellen zu verändern, die eine Batterie aus einem Auto ziehen und eine neue einbauen und so die Reichweite in einem Auto erweitern würden Frage der Minuten. In jenen urigen EV-Tagen, in denen Tesla mit dem Roadster (gebaut von 2008 bis 2011) kleine Schritte unternahm, schien der Batteriewechsel ein dunstiges Versprechen zu sein. Die meisten neumodischen Elektrofahrzeuge (mit Ausnahme von Tesla) konnten mit einer Ladung kaum die Stadtgrenzen überschreiten, einschließlich des 2011er Nissan Leaf und seiner Reichweite von 73 Meilen. Sobald die Reichweite erschöpft war, gab es kaum eine zuverlässige öffentliche Aufladung, wie ich mich an meine eigenen ängstlichen Fahrten in San Francisco erinnere, als ich das Original Leaf und den BMW i3 testete. Wenn Sie einen funktionierenden Stecker gefunden haben, hat das Aufladen der Batterien ewig gedauert.

Die Alternative von Better Place im Rahmen eines Vertrags mit Renault war der 2011er Fluence ZE: Eine elektrische Limousine, deren aufrechte Batterie in den Kofferraum aß und eine Reichweite von 80 Meilen bot. Aber diese Batterie könnte durch den Boden des Renault fallen, um an Better Place-Stationen in Israel und Dänemark zu tauschen, und in etwa 10 Minuten weitere 80 Meilen hinzufügen, anstatt stundenlanges Aufladen.

Aber obwohl fast 900 Millionen US-Dollar von Investoren aufgebracht wurden und die Medien Agassi als elektrischen Retter salbten, implodierte Better Place wie die Theranos seiner Zeit. Roboter-Tauschstationen sollten jeweils 500.000 US-Dollar kosten, kosteten aber am Ende 2 Millionen US-Dollar. Entscheidend ist, dass Better Place keinen anderen Autohersteller an Bord brachte, um standardisierte Fahrzeuge mit austauschbaren Batterien zu entwerfen und herzustellen, wobei Agassi potenzielle Partner wie BMW und GM entfremdete. Better Place verkaufte weniger als 1.500 elektrische Renaults, bevor es liquidiert wurde, und Agassi wurde 2012 in Ungnade gefallen. Schnelle Gesellschaft Magazin namens Better Place “am meisten spektakulär gescheiterter Technologie-Start des 21. Jahrhunderts. ”

Dieses Debakel hat den letzten, automatisierten Nagel nicht in den Sarg des Batteriewechsels getrieben. Die neuesten Befürworter sind Chinas EV-Hersteller Nio und Ample, ein in San Francisco ansässiges Startup. Nio ist einer der chinesischen Hersteller von Elektrofahrzeugen und hat sich der Herausforderung gestellt, kompatible und einige hundert Autos zu entwickeln Roboterstationen das tauscht die Batterien in drei bis fünf Minuten aus. Autos rollen in eine überdachte Bucht für einen hydraulischen Aufzug. Lasergeführte Schraubenschlüssel lösen die Schrauben und senken das Batteriegehäuse vom Fahrzeug ab. Diese Batterie wird auf einer motorisierten Strecke weggeschleudert, und eine neue wird installiert. Trotz der Whiz-Bang-Technologie benötigen die Stationen von Nio immer noch einen menschlichen Bediener, der das Auto sicher auf den Lift fährt und den Prozess überwacht. Es ist vergleichbar mit jedem öffentlichen Ladegerät, das mit einem eigenen Pumpenbegleiter geliefert wird.

Im vergangenen Herbst startete Nio ein Abonnement für „Battery as a Service“: Stellen Sie sich vor, Sie kaufen ein Auto mit „Batterien nicht inbegriffen“. Da Batterien nach wie vor die teuerste EV-Komponente sind, spart der Plan den Besitzern rund 10.000 US-Dollar gegenüber dem Autopreis. Im Gegenzug zahlen die Eigentümer etwa 142 US-Dollar pro Monat, um ein 70-kWh-Paket mit sechs monatlichen Swaps zu leasen. Im April gab Nio an, an seinen Power Swap-Stationen insgesamt 2 Millionen Börsen durchgeführt zu haben, wobei die Benutzer durchschnittlich 123 Meilen Reichweite pro Swap erzielten.

Das ist eine solide Reichweitensteigerung in fünf Minuten. Aber die Zeit verschwört sich in mehrfacher Hinsicht immer noch gegen den Batteriewechsel. Jeremy Michalek, Professor für Maschinenbau und Direktor der Fahrzeugelektrifizierungsgruppe von Carnegie Mellon, nennt den Batteriewechsel ein Relikt eines vergangenen EV-Zeitalters.

Die heutigen neuen Elektrofahrzeuge liefern routinemäßig eine Reichweite von 200 bis 400 Meilen, mit einem Potenzial von 517 Meilen für die bevorstehende Lucid Air. Diese Elektrofahrzeuge werden bei Tesla Superchargers und anderen Oasen für Zeitdruckfahrer in maximal 35 Minuten aufgeladen. Die Gleichstrom-Schnellladezeiten haben sich auf die heutigen 350-Kilowatt-Einheiten um das Siebenfache erhöht. Warum brauchen Fahrer einen Apparat, um die 630-Kilogramm-Batterie eines Porsche Taycan Turbo zu extrahieren, wenn sie diese Batterie in 20 Minuten leer entsaften können? Lucid sagt, dass seine Luft in den gleichen 20 Minuten bis zu 300 Meilen Reichweite erreichen wird. Das reicht für fast fünf Stunden Autobahnfahrt mit 60 Meilen pro Stunde, bevor es Zeit für ein Auftanken ist.

“Wenn Sie eine Reichweite von 300 Meilen mit einer Schnellladung betrachten, ändert sich das Spiel dahingehend, wie bequem Elektrofahrzeuge sind”, sagte Michalek. “Du wirst sowieso 20 Minuten damit verbringen, auf die Toilette zu gehen und Kaffee zu holen.”

Außerdem hat die Welt laut gesprochen. Regierungen auf der ganzen Welt wählen DC Charging als technischen Gewinner, einschließlich des Plans von Präsident Joe Biden, 15 Milliarden US-Dollar in die Installation von mindestens 500.000 öffentlichen Ladegeräten zu investieren. Tesla demonstrierte 2013 den Batteriewechsel an seinem Modell S, bevor er die Technologie – unter anderem aus umständlichen Stationen und lauwarmem Verbraucherinteresse – zugunsten seines Supercharger-Netzwerks aufgab, das nun eine intelligentere Wette darstellt.

Da Batterien so teuer, sperrig und ressourcenintensiv sind, wäre es laut Michalek eine Verschwendung von Geld und Ressourcen, riesige Netzwerke austauschbarer Packungen zu schaffen, die gelagert, geladen und gewartet werden müssen, und gleichzeitig den CO2-Fußabdruck zu vergrößern. Viele überschüssige Batterien würden herumstehen und auf Kunden warten. Letztendlich würden die Kunden diese exorbitanten Kosten übernehmen. Angesichts des Rätsels haben die Befürworter des Austauschs damit begonnen, die Möglichkeit zu bewerben, dass gespeicherte Batterien Strom ins Netz zurückführen.

Der Aufbau und die Wartung einer Austauschinfrastruktur scheint ein weiterer Albtraum zu sein. Das Anschließen von Elektrofahrzeugen an das vorhandene Stromnetz über einen einfachen Stecker ist sicherlich intelligenter als ein Shell-Spiel mit Batterien und Roboterhelfern. Beim Austauschmodell müssten umweltschädliche Lastkraftwagen je nach Bedarf Batterien zwischen den Stationen transportieren. Der Fahrradverleih ist groß geschrieben, nur für 1.500-Pfund-Akkus, die 10.000 US-Dollar und mehr kosten. Die komplexen Maschinen der Stationen, insbesondere die mit schmutzigen Autos und Packs vermischten, würden weitaus mehr Wartung erfordern als ein Ladegerät ohne bewegliche Teile.

Wenn diese Hindernisse entmutigend erscheinen, haben wir das Schlimmste nicht angesprochen: Autohersteller standardisieren keine Fahrzeuge oder Batterien und wollen nicht starten. Dies sind Unternehmen, die sich nicht einmal auf einen Ladestandard einigen können, geschweige denn auf Batterien, die mit jedem Auto, SUV und Pickup Plug-and-Play-fähig sind. Ohne Standardisierung müsste laut Michalek jeder Autohersteller sein eigenes, balkanisiertes Stationsnetz von San Francisco nach Shanghai aufbauen.

Befürworter des Batteriewechsels möchten, dass Sie Autos als Akku-Bohrer sehen, aber sie sind nichts dergleichen. Das Design der Batterien jedes Autoherstellers ist eng mit einzigartigen Fahrzeugarchitekturen verknüpft, die eine Vielzahl von Automodellen unterstützen. Selbst innerhalb eines einzelnen Autoherstellers bringen Batterien unterschiedliche Modulzahlen und -ausrichtungen mit, um die Energiespeicherung zu maximieren, wie bei den neuen Ultium-Packs von GM. Moderne Packs sind als integrierte, tragende Strukturelemente konzipiert, um strenge Crashtests zu bestehen. Keiner ist für eine Einheitsgröße oder eine einfache Entfernung und Neuinstallation ausgelegt.

Letztendlich bedeuten Wettbewerb und Kapitalismus selbst das Schicksal der Batteriewechsel. Bei gängigen Fahrzeugen und Batteriepacks müsste jeder große Autohersteller bestehende und zukünftige Produktpläne auflösen und von vorne beginnen.

Und zu welchem ​​Gewinn? Sicherlich arbeiten Autohersteller nur begrenzt zusammen, um Technologien wie GM und Honda gemeinsam zu nutzen, die gemeinsam zwei Honda / Acura-Modelle mit Ultium-Batterien entwickeln. Stellen Sie sich jedoch einen Tesla oder General Motors vor, die sich bereit erklären, ihr wertvollstes geistiges Eigentum in der heutigen Industrie im Wesentlichen weiterzugeben: die Designs, elektronischen Steuerungen und Chemikalien von Batterien sowie die von ihnen betriebenen Elektrofahrzeuge. Zu diesen Kernkompetenzen gehören Giga-Fabriken für proprietäre Lithium-Ionen-Zellen, deren Investitionen Milliarden wert sind. Stellen Sie sich vor, Elon Musk und die Automobilriesen wollen ihn einholen, einen Waffenstillstand schließen und Hand in Hand daran arbeiten, jede Batterie, Marke und jedes Modell zu standardisieren. Sie würden dies tun, um keine besseren, sichereren Elektrofahrzeuge für Kunden oder in ihrem eigenen Interesse zu schaffen. Stattdessen würden sie Komponenten vereinheitlichen, damit Disruptoren im Agassi-Stil – Start-ups im nicht existierenden „Geschäft“ des Batteriewechsels – buchstäblich ihren Weg in ihre Autos und die Multi-Billionen-Dollar-Industrie finden können. mit Roboterstationen, um Autos aufzubocken, Batterien auszutauschen und Gewinne einzusparen. Jeder Autohersteller, der in aktuelle Elektrofahrzeuge und das Lademodell investiert, würde sich die Kehle durchschneiden und potenziellen Wettbewerbern das Messer geben.

Ein Blick auf die Produktpläne globaler Autohersteller unterstreicht die Wahrheit: Abgesehen von Nio, der nach einem Rettungspaket in Höhe von 1 Milliarde US-Dollar im vergangenen Jahr zu 25 Prozent im Besitz der chinesischen Regierung Hefei ist, scheint kein Autohersteller im entferntesten daran interessiert zu sein, sich diesem Quixotic-Programm anzuschließen.

Ample, das Silicon Valley-Start-up, scheint diese Showroom-Realität vorwegzunehmen. Es hat sich geöffnet fünf Batteriewechselstationen in der Gegend von San Francisco, mit dem Ziel, Beta-Tests mit Nissan Leafs durchzuführen, die so modifiziert wurden, dass sie Amples eigenen modularen Akku akzeptieren. Die Idee ist, dass das Austauschen von Batterien für Hagelfahrten, Lieferungen oder kommunale Flotten dienen kann, bei denen selbst bescheidene Ausfallzeiten für Fahrer die Einnahmen schmälern. Der Handel mit einer halbstündigen Plug-In-Ladung für einen schnelleren Batteriewechsel kann den Flottenumsatz steigern und eine übermäßige Abhängigkeit von Gleichstromladungen vermeiden, die die Batterielebensdauer verkürzen können. Die technische Wendung von Ample ist die Robotik, mit der nur die verbrauchten Module in einer Batterie und nicht ein ganzes Paket entfernt werden können.

Doch selbst die Idee, Flotten mit Batterie umzudrehen, stößt auf Skepsis: Wo heben die Unternehmen die Hände, um diese Fahrzeuge zu entwerfen? Große und kleine Hersteller – GM, Daimler, Volvo, Tesla, Rivian, Volta, Workhorse – entwickeln in der Tat elektrische Mitfahr- und Lieferfahrzeuge, sogar massive Halbzeuge. Keiner diskutiert öffentlich über Batteriewechsel als Teil dieses Toolkits. In einem Interview mit Auto und Fahrer, Reichlich CEO Khaled Hassounah sagte Das Unternehmen arbeitet mit „fünf der zehn größten (Autohersteller) der Welt“ zusammen, lehnte es jedoch ab, einen zu nennen.

Experten warnen davor, dass die Zeit knapp wird, um den Übergang zum Elektrotransport zu beschleunigen, wenn der Klimawandel gestoppt werden soll. Die schnelle Verfolgung einer zuverlässigen Ladeinfrastruktur ist zur Konsenslösung geworden. Selbst das erfordert einen Marshall-Plan auf politischer Ebene, private Investitionen und staatliche Unterstützung. Angesichts dieser schlimmen Situation ist das Austauschen von Batterien eine Ablenkung und Sackgasse, die sich der Planet nicht leisten kann.

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