מה ההבדל בין סוללה חשמלית לסוללה היברידית?
יותר ויותר רכבים חדשים הם "מחושמלים" ברמה כזו או אחרת. האם יש הבדל בין סוללה ברכב חשמלי לסוללה ברכב היברידי? רוצים לדעת? המשיכו לקרוא
מאת: צוות כלמוביל
בין אם מדובר ברכב חשמלי מלא או בכל אחד משלושת הסוגים של רכבים היברידיים שיש, לסוללת ההנעה יש תפקיד מרכזי ומשמעותי ומשפיעה על הביצועים, טווח הנסיעה ועל האפשרויות לחסוך בהוצאות. במאמר ניגע בהבדלים בין הסוללות השונות, המבנה השונה, קיבולת הטעינה שלהן ולתחזוקה הנדרשת.
כימיה ומתח של סוללה
סוללה היא אמצעי כימי לאגירה ושימוש בחשמל. כיום נעשה שימוש בשתי כימיות נפוצות: LFP שזה ראשי תיבות של ליתיום, ברזל ו-פוספט והשנייה היא NMC ראשי תיבות של ניקל, מנגן וקובלט. החומרים האלה מתארים את ההרכב של הקתודה והאנודה שבסוללה כאשר בשני המקרים בתווך נמצא אלקטרוליט, בצורת נוזל או ג'ל, שהוא ליתיום-יון. עד לא מזמן נעשה שימוש גם בכימיית של NIMH או ניקל, מטאל היידריד, בעיקר ברכבים היברידיים אולם את מקומן תפסו סוללות הליתיום-יון.
מכיוון שברכב חשמלי כל ההנעה היא מן הסתם חשמלית, על הסוללה לספק אנרגיה רבה. מרבית הרכבים החשמליים משתמשים בסוללות הפועלות על 400 וולט (להזכירכם בשקע החשמל בבית יש 220 וולט) כאשר לאחרונה אנו רואים יותר ויותר כלי רכב חשמליים בעלי סוללות של 800 וולט. ככל שהמתח (וולט) גבוה יותר כך אפשר להינות מטעינה מהירה וחזקה יותר ולסירוגין גם להוריד את הזרם (אמפר) כדי להפחית את תעוקת החום הפנימית של הסוללה, חיווט והממירים השונים.
מערכות החשמל במרבית הרכבים ההיברידיים צנועים יותר מכיוון שיש גם מנוע בעירה פנימית הנושא בנטל. ברכבים אלה קיבולת הסוללה קטנה יותר באופן משמעותי וגם בעלת מתח עבודה נמוך יותר מ-48 וולט ברכבים בעלי מערכת היברידית-מתונה ועד לכדי 150 עד 300 וולט לרכבים מעלי מערכת היברידית משמעותית יותר.
תפקיד וקיבולת הסוללה ברכבים חשמליים והיברידיים
הסוללה לרכב חשמלי היא מקור הכוח המניע היחיד שיש לרכב. ככזו היא צריכה להיות גדולה ובעלת קיבולת אנרגיה משמעותית. הקיבולת נמדדת ביחידות של קילווואט/שעה (KWH) או בקיצור קוט"ש. מרבית הרכבים החשמליים המשפחתיים משתמשים בסוללה עם קיבולת של כ-70 עד 80 קוט"ש כאשר יש למצוא רכבים חשמליים קטנים עם קיבולת של 40 קוט"ש וגדול בעלי סוללה של 100 קוט"ש ויותר. אם לצורך הדוגמה הרכב צורך אנרגיה בשיעור של 20 קוט"ש לכל 100 ק"מ, הוא יוכל לנסוע 200 ק"מ על סוללה של 40 קוט"ש או 500 ק"מ על סוללה של 100 קוט"ש.
ברכב היברידי המערכת החשמלית תומכת ומחזקת את ההנעה של מנוע הבעירה הפנימית. בדורות החדשים רמת המעורבות החשמלית בהנעה עולה בהתמדה ואף יכולה להחליף את מנוע הבנזין בקטעי נהיגה שאין בהם עומס מיוחד על הרכב (למשל שיוט במישור ובפקקים). קיבולת הסוללה לרכב היברידי עשויה להיות פחות מ-2 קוט"ש ולהגיע לכדי 15 עד 20 קוט"ש ברכב פלאג-אין הייבריד. רכבים אלה גם יעניקו לנהג ספרינטים מהירים של כוח שבהם כל המנועים עובדים ומשתתפים בהנעה – כדי למשל לעקוף בצורה בטוחה או לטפס ליישוב בראש כביש הררי תלול. הטעינה של הסוללה ברכב היברידי נעשית בטעינה עצמית בעזרת מנוע הבנזין וגם מעמדות טעינה בדגמי פלאג-אין הייבריד. דגמים אלה יכולים לנסוע כמה עשרות קילומטרים, אפילו 100 ק"מ על כוח החשמל, בזכות שילוב של סוללה גדולה יחסית ומנוע חשמלי חזק.
טעינת סוללת רכב חשמלי לעומת רכב היברידי
טעינת רכב חשמלי יכולה להתבצע רק מרשת החשמל. טעינת AC מוגבלת על ידי מערכות הבקרה של הרכב בדרך כלל עד ל-11 קילווואט. כדי לטעון רכב חשמלי מרשת החשמל אפשר להשתמש בכבל המצורף עם הרכב המתחבר לשקע החשמל הרגיל – זה יספק במקסימום עד 3.5 קילוואט בחיבור חד-פאזי. התקנה של עמדת טעינה ביתית עם חיבור תלת-פאזי (ייתכן שידרוש גם חיזוק התשתית בבית) תאפשר טעינה של עד 11 קילווואט. עמדות טעינה ציבוריות בזרם AC עשויות לספק גם עד 22 קילוואט אולם אין רכבים חשמליים רבים המסוגלים לקבל זרם AC בעוצמה כזו. הדרגה הבאה היא עמדות טעינה מהירות ואולטרה מהירות. אלה עמדות DC (זרם ישר) בהספקים מ-50 קילוואט ועד 350 קילווואט ויותר. עמדות טעינה אלה יספקו טעינה מהירה מאוד, יקרה יותר מאשר בתעריף הביתי ולא כל רכב חשמלי יכול לנצל את ההספקים הגבוהים ביותר. הספק הטעינה נקבע ברגע החיבור לעמדת הטעינה על ידי יחידת הבקרה שברכב. כך שייתכנו הבדלים בהספק עם אותו הרכב ובאותה העמדה בימים שונים, במזג אוויר שונה ואחרי נהיגה ארוכה או קצרה, מהירה או איטית.
רכב היברידי, בין אם הוא היברידי-מתון או היברידי רגיל טוען את עצמו בעזרת מנוע הבעירה הפנימית ואחזור אנרגיית הבלימה. אין תלות בתשתית טעינה ואין צורך או דרך לחבר אותו לרשת החשמל. רכב היברידי פלאג-אין מסוגל לטעון עצמו כמו רכב היברידי אבל גם יכול להתחבר לעמדות טעינה . כמו ברכב חשמלי, לטעינת הסוללה שלו שלרוב היא גדולה הרבה יותר מזו של רכב היברידי.
התלות המוחלטת של רכב חשמלי בתשתית טעינה – בעיקר הציבורית לנסיעות בינעירוניות הופכת את האופציה ההיברידית לטובה למי שנוסע למרחקים ארוכים ולמקומות בפריפריה שבהם תשתית הטעינה עוד לא קיימת.
אורך חיים ותחזוקה של סוללות לרכב
מכיוון שהסוללה היא החלק היקר ביותר ברכב חשמלי יש בצדק לא מעט חששות לגבי אורך החיים שלה. מדובר במיתוסים עירוניים שכן היצרניות מתכננות אורך חיים של 7 עד 10 שנים לסוללה ומאות אלפי קילומטרים. ישנה ירידה הדרגתית ביכולת של הסוללה להכיל 100% מהקיבולת הראשונית וכשזו מגיעה ל-70% זה לרוב הסף שקובע כי הסוללה סיימה את תפקידה בעולם הרכב והיא תעבור לשמש כמאגר אנרגיה נייח בתחנות כוח סביבתיות.
ברכב היברידי המצב שונה – מכיוון שהסוללה קטנה הרבה יותר והיא עשויה להיטען ולהתרוקן כמה פעמים במהלך הנסיעה. כלומר, היא תעבור יותר מחזורי טעינה מסוללה גדולה של רכב חשמלי. מנגד החלפתה תהיה הרבה יותר זולה.
אחריות היצרן היא חשובה מאוד במקרה הזה ומקור לשקט נפשי וגם סימן לביטחון של היצרן באיכות של הסוללה שלו. מרבית היצרנים מציעים אחריות ארוכת שנים לסוללה (יותר מאשר ליתר חלקי הרכב) ובכל מקרה המלצתנו היא לבדוק בתשומת לב מה מכוסה על ידי האחריות ומה לא (לדוגמה: פגם ביצור מול פגיעה פיזית שנגרמה מנהיגה שלא על כביש סלול).
מבחינת התחזוקה, לסוללות אין אחזקה יוצאת דופן למעט ביקורת תקופתית. יש צורך להחליף את הנוזל במערכת הקירור של הסוללות מדי כמה מאות אלפי קילומטרים. למערכת הניהול הטרמי יש משמעות רבה בבריאות הסוללה, טווח הנסיעה ואף מהירות הטעינה. המערכת יכולה לחמם או לקרר את מארז הסוללה כדי לשמור על הטמפ' בתחום שבו הכימיה היא היעילה ביותר וכמובן להגן על הסוללה מחימום יתר בעת טעינה מהירה או נהיגה נמרצת.
סיכום
גם אם הכימיה של הסוללות ברכב חשמלי וברכב היברידי זהה, ישנם הבדלים משמעותיים מאוד בממדים של הסוללה, במשקל שלה וביכולת לאגור אנרגיה במהירות ולפרוק אותה במהירות. מה עדיף עבורכם? זה מאד תלוי באופי השימוש היומיומי, נסיעה בפקקים או בינעירונית, בזמינות של תשתית טעינה ביתית וציבורית ובפתיחות שלכם לאמץ טכנולוגיות הנעה חדשות עם יתרונות רבים.
