Θα φορτίζουν τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα όσο γρήγορα γεμίζουμε ένα ρεζερβουάρ; O Φιλ. Φαρμάκης απαντά

Αυτόματη μεταγραφή — ενδέχεται να περιέχει λάθη.

00:00 Ακούτε τα podcast του CNN Greece. να φορτίσουμε μια μπαταρία σε 5 λεπτά, τι συμβαίνει στο εσωτερικό της όταν προσπαθούμε να της δώσουμε τεράστια ποσότητα ενέργειας σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα, πόσο επηρεάζονται η διάρκεια ζωής και η ασφάλειά της και τελικά τι είναι δυσκολότερο να κατασκευάσουμε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο που θα διανύει χίλια χιλιόμετρα ή ένα αυτοκίνητο που θα φορτίζει σχεδόν όσο γρήγορα γεμίζουμε σήμερα ένα ρεζερβουάρ.

01:25 Μαζί μας ο κύριος Φίλιππος Φαρμάκης, καθηγητής στο τμήμα ηλεκτρολόγων μηχανικών και μηχανικών υπολογιστών του Δημοκρίτιου Πανεπιστημίου Θράκης, με ερευνητικό αντικείμενο της τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας και της μπαταρίες. Χαίρετε κύριε καθηγητά. Γεια σας, χαίρετε. Τι συμβαίνει όταν συνδέουμε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο σε έναν ταχυφορτιστή Ωραία, καταρχάς σας ευχαριστώ για την πρόσκλησή σας Αυτό λοιπόν που συμβαίνει είναι ότι προσπαθεί εκείνη την ώρα η μπαταρία να δεχτεί ένα μεγάλο, ένα υψηλό ρεύμα για την χωρητικότητά της ώστε να μπορέσει να φροντίσει γρήγορα Τώρα, το τι συμβαίνει εκεί μέσα είναι ένα θέμα το οποίο έχει πολύ ενδιαφέρον και νομίζω ότι μπορούμε να το εξηγήσουμε αρκετά σύντομα και ίσως με ένα ανάλογο.

02:21 Να πούμε καταρχάς ότι οι μπαταρίες ιόντου λιθίου, αυτές δηλαδή που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρικά οχήματα αυτή τη στιγμή και είναι η πιο όριμη τεχνολογία, αποτελούνται από μία άνοδο και μία κάθοδο. Η κάθοδος περιέχει το λίθιο και η άνοδος είναι αυτή που θα πάρει το λίθιο κατά τη διάρκεια της φόρτισης. Ας σκεφτούμε τώρα το εξής για να καταλάβουμε για ποιο λόγο δεν είναι τόσο εύκολη η φόρτιση όσο θα θέλαμε, βασικοποιητώς, και θα δούμε μετά και τι ακριβώς κάνουμε για να το καλυτερεύσουμε.

02:52 Καταρχάς, σκεφτείτε ότι έχετε έναν μεγάλο κλιματογράφο ή ένα θέατρο. Σε αυτό λοιπόν το θέατρο έχετε θέσεις συγκεκριμένες και μικρούς διαδρόμους, έτσι όπως κανονικά είναι κάθε θέατρο, κάθε κινηματογράφος. Σκεφτείτε τώρα ότι οι άνθρωποι πρέπει να έρθουν, να μπουν μέσα στον χώρο του θέατρου ή του κινηματογράφου και να πάνε να καθίσουν στις θέσεις τους.

03:17 Σε αυτή την περίπτωση όμως, με τη διαφορά ότι δεν μπορεί κανείς αν καθίσει σε μια ας πούμε εξωτερική θέση, για να έρθει ο επόμενος, δεν μπορεί απλά να σηκώσει τα πόδια όπως θα έκανε σε άλλες περιπτώσεις ή απλά να σηκώσει ο όρθιος θα έπρεπε ο ίδιος να προχωρήσει προς τα μέσα για να έρθει ο επόμενος άρα θα πρέπει δηλαδή όλοι λίγο πολύ να γεμίσουν το θέατρο από τις μέσα θέσεις προς τις εξωτερικές όταν λέω εξωτερικές, στις που βλέπουμε τους διαδρόμους φανταστείτε τώρα λοιπόν ότι βάζω έναν άνθρωπο ένα λεπτό, σε αυτή την περίπτωση θα έρθουν όλοι σιγά σιγά, θα βρουν τη θέση τους, θα καθίσουν.

03:52 Σκεφτείτε τώρα ότι θα πρέπει να τους βάζω πολύ γρήγορα. Δηλαδή θα πρέπει να βάζω 10, 20, 50 ανθρώπους αναλεπτό. Σε αυτή την περίπτωση, ο πρώτος που θα πάει να καθίσει, επειδή θέλει το χρόνο του μέχρι να καθίσει και να τακτοποιηθεί και να αρχίσει να μετακινείται προς τα μέσα, προφανώς θα είναι εμπόδιο στον επόμενο που θέλει να έρθει.

04:12 Σε αυτή την περίπτωση θα δημιουργηθεί ένα συνοστισμός σε όλο το θέατρο από την έξοδο μέχρι και τους διαδρόμους. Κάτι τέτοιο περίπου συμβαίνει στην μπαταρία όσο και εμείς να θέλουμε να σμπρώξουμε τα φορτία όσο το δυνατό πιο γρήγορα, αυτό σημαίνει και ρεύμα και όλες, τότε σε αυτή την περίπτωση αντιδρά η μπαταρία γιατί ακριβώς τα ιόντα έτσι όπως θα μπουν στην άνοδο θέλουν να βρουν το χρόνο τους να τακτοποιηθούν μέσα στην άνοδο και αυτός ο χρόνος δυστυχώς δεν εξαρτάται από εμάς, εξαρτάται από τα ίδια.

04:43 Εξαρτάται από το πώς είναι κατασκευασμένα τα υλικά αυτά και πώς ακριβώς, πόσο μεγάλη διάδρομη υπάρχουν και το καθεξής. Άρα καταλαβαίνετε ότι δεν είναι προφανές, ακόμα και να θέλω να γεμίσω το θέατρο μέσα σε τρία λεπτά για να αρχίσει η παράσταση, προφανώς αυτό δεν μπορεί να γίνει επειδή ακριβώς το θέλω εγώ. Άρα είναι κυρίως πρόβλημα της μπαταρίας ή του φορτιστή.

05:07 είναι πρόβλημα της μπαταρίας δηλαδή η ίδια η φύση της μπαταρίας είναι αυτή που δεν επιτρέπει να γίνει τόσο μεγάλη μεταφορά φορτίου αναμονάδα χρόνου το οποίο λέγεται κερεύμα τώρα από τεχνολογική άποψη τι είναι δυσκολότερο να κατασκευάσουμε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο που θα κάνει 1000 χιλιόμετρα σε μια φόρτιση ή ένα αυτοκίνητο που θα αποκτά ενέργεια για άλλα 400-500 χιλιόμετρα μέσα σε πέντε λεπτά.

05:38 Νομίζω ότι το δεύτερο είναι πιο δύσκολο. Δηλαδή το να αλλάξουμε τη φύση αυτής και αυτής της μπαταρίας είναι το πιο δύσκολο. Η περίπτωση να φτιάξουμε μία μπαταρία για τα χίλια χιλιόμετρα νομίζω αυτό είναι πιο προφανές. Πιο εύκολο με ποια έννοια. Με την έννοια την εξής. Ας ξαναπάρω λίγο το παράδειγμα του θεάτρου. Μία προφανής λύση θα ήταν κάποιος να φορτίσει γρήγορα άρα για να βάλει τον κόσμο γρήγορα, θα ήταν να φτιάξει μεγάλους διαδρόμους, πολλούς διαδρόμους και λιγότερες θέσεις.

06:09 Σε αυτή την περίπτωση θα ήταν λίγο πιο εύκολα να διαχειριστώ τον κόσμο, να προλάβει να καθίσει γρήγορα έτσι όπως εγώ το απαιτώ. Σε αυτή την περίπτωση όμως σκεφτείτε ότι όλο αυτό το θέατρο, αντί να μπορέσει να έχει 200 ανθρώπους, από τη στιγμή που θα κάνουν λιγότερα καθίσματα και μεγαλύτερους διαδρόμους, σε αυτή την περίπτωση θα μπορέσεις να χωρέσεις πολύ λιγότερο.

06:31 Η μάζα όμως, λίγο πολύ, δηλαδή η τύχη του θεάτρου και λοιπά θα είναι ίδια. Αυτό τι σημαίνει πρακτικά για μας. Πρακτικά σημαίνει το εξής, ότι αν θέλουμε να κάνουμε μια μπαταρία η οποία φορτίζει γρήγορα, θα πρέπει να είναι μια βαριά μπαταρία. Βαριά γιατί, γιατί ακριβώς δεν θα έχει πολλές θέσεις μέσα, αλλά θα έχει τους τύχους, θα έχει όλα τα υπόλοιπα, θα έχετε δηλαδή το πάκατς της μπαταρίας αλλά δεν θα μπορεί να πάρει πάρα πολύ μεγάλο φορτίο. Σε αυτή την περίπτωση λοιπόν μπορώ να φτιάξω μια γρήγορη σχετικά μπαταρία αλλά θα είναι βαριά μπαταρία.

07:00 Τι σημαίνει βαριά μπαταρία. Βαριά μπαταρία σημαίνει ότι θα όλο αυτό το βάρος θα πηγαίνει στο όχημα θα πηγαίνει στο αυτοκίνητο άρα θα κάνει λιγότερα χιλιόμετρο. Απ' την άλλη αν θέλω να κάνω μια ελαφριά μπαταρία σε αυτή την περίπτωση θα ξέρω ότι δεν θα μπορώ να την φορτίσω πολύ γρήγορα. Εκεί όμως και τελικά η ερώτηση που να έχει ενδιαφέρον είναι η εξής.

07:22 Τελικά θα πρέπει να μετράμε το χρόνο με τη φόρτη της μπαταρίας ή τελικά ο χρόνος με το πόσα χιλιόμετρα θα μας δώσει. Που στο τέλος της ημέρας, αυτό είναι που ενδιαφέρει τον καταναλωτή και το χρήστη του αυτοκίνητου είναι να ξέρει ότι θα σταματήσει 3-5 λεπτά, 10 λεπτά θα πάρει και ένα καφέ και στα 10 λεπτά αυτά θα έχει άλλη άλλα 300 χιλιόμετρα αυτονομίας αυτό δηλαδή είναι το σημαντικό το οποίο αν το σκεφτείτε και διαφορετικά δεν το σκεφτόταν τόσο πολλοί άνθρωποι όταν παίρναν τα βεζινοκίνητα και είχαν τις turbo πως το λένε τους κινητήρες turbo και λοιπά και λοιπά που ουσιαστικά κάθε 250-300 χιλιόμετρα τελικά σταματούσαν για να ξαναγεμίσουν τον τυποζητό τους Θέλω να πω στο τέλος της ημέρας είναι περίπου το ίδιο. Δηλαδή πρέπει να σκεφτούμε πόσο χρόνο πρέπει να φορτήσουμε για να έχουμε μπροστά μας κάποια χιλιόμετρα. Και αυτό είναι κάτι το οποίο όσο περνάει καιρός προοδεύει και προοδεύει midway.

08:22 δηλαδή από τη μία δεν θα κάνεις πολύ βαριές μπαταρίες γιατί ακριβώς θα ανεβάσεις πάρα πολύ τη μάζα και το βάρος του αυτοκίνητου σου άρα θα χάσεις αυτονομία από την άλλη θα προσπαθήσεις να έχεις και ένα τύπο fast charging για να μπορέσεις επίσης να φορτήσεις όσο το ιδανό το πιο γρήγορα γίνεται οπότε κάπου στη μέση θα βρεθεί Και να προσθέσω εδώ ότι από το ερώτημα που μου κάνατε τι θα γίνει πιο εύκολα, θα γίνει πολύ πιο εύκολα η μπαταρία, η αλήθεια είναι των χιλίων χιλιόμετρων, γιατί εκτός από την μπαταρία, στην περίπτωση αυτή, δεν έχουμε να πειράξουμε και τους φορτιστές.

09:05 Από την άλλη, αν θέλουμε να κάνουμε ένα σύστημα, μια μπαταρία η οποία να φορτίζει μέσα σε τρία λεπτά για παράδειγμα Αν αυτό τεχνολογικά θα μπορούσαμε να το επιτύχουμε Τότε θα έπρεπε να σκεφτούμε και την μεριά του charger Όπου οι φορτιστές θα έπρεπε πραγματικά να έχουν την ικανότητα να δίνουν πολύ μεγάλες ποσότητες ενέργειας Κάτι το οποίο για την ώρα, τουλάχιστον, σε πολλά αυτοκίνητα αυτό δεν είναι προφανές Και αν βάλουμε και στην εξίσωση το κόστος των πρώτων υλών και την δυσκολία ή τέλος πάντων τη διαδικασία εξόριξης των πρώτων υλών, η εξίσωση γίνεται τελικά ακόμη πιο σύνθετη.

09:41 Συμφωνώ, συμφωνά πολύτος. Υπάρχει και μια άλλη οπτική, δεν ξέρω αν το γνωρίζετε, οι εταιρείες όπως είναι οι CETL που είναι από τις μεγαλύτερες εταιρείες κινέζικες κατασκευής μπατεριών στον κόσμο, μεγαλύτερες νομίζω, έχουν ένα άλλο σύστημα το οποίο μπορεί να δώσει λύση. είναι να αντί να φορτίζεις την μπαταρία να την αλλάζεις την μπαταρία.

10:01 Σωστό. Δηλαδή να κάνεις σοάπινγκ την μπαταρία όπως ένα αυτοκίνητο φόρμουλα 1 σε ένα πιτς και μέσα σε 2-3 λεπτά να βγάζεις την παλιά την μπαταρία, να βγάζεις μάλλον την εξαντλημένη μπαταρία και να βάζεις μια γεμάτη μπαταρία μέσα σε 3 λεπτά και να συνεχίζεις το ταξίδι σου. Φυσικά μόνο στα βεζινάδικα της συγκεκριμένης εννοείται μάρκας.

10:21 Τώρα οι σημερινές μπαταρίες ιόντων λυθίου έχουν εξελιχθεί εντυπωσιακά Πλησιάζουμε στα όρια τους Ναι, αυτή τη στιγμή νομίζω ότι πλησιάζουμε στα όρια τους Είμαστε πολύ κοντά Βέβαια γίνεται πάρα πολύ δουλειά στο να προσπαθήσουμε να βελτιώσουμε και άλλο τα υλικά Αλλά και το design της μπαταρίας Δηλαδή εκεί πέρα που νομίζαμε ότι κάπου είχαμε τελειώσει ως προς τα υλικά Και αρχίσαμε να βλέπουμε και άλλες τεχνολογίες τεχνολογίες ψευδαργύρου, τεχνολογίες νατρίου και το καθεξής βλέπουμε αυτή τη στιγμή ότι υπάρχει μια πολύ μεγάλη εξέλιξη όσον αφορά το design της μπαταρίας δηλαδή πώς θα γίνει, πώς θα κατασκευαστεί η μπαταρία και εκεί υπάρχει πολύ μεγάλη μοιά ώστε να μπορέσουμε να την κάνουμε ακόμα πιο παραγωγική, αποδοτική δηλαδή κοιτάμε πάρα πολύ αυτό που λέμε τις βατόρες ανακοιλώ δηλαδή ποια είναι η ενεργειακή πυκνότητα της μπαταρίας όπως επίσης και η ενεργειακή της πυγνότητας αν αφορά τον όγκο, δηλαδή αν είναι μικρή ή μεγάλη μπαταρία.

11:20 Και εκεί πέρα υπάρχει πάρα πολύ μεγάλη δουλειά εκτός από τα υλικά υπάρχει και στην μπαταρία αυτή καθ' αυτή δηλαδή στο design και στο engineering αυτό που λέμε τις μπαταρίες. Κάθε τόσο διαβάζουμε ότι ανακαλύφθηκε η μπαταρία που θα τα αλλάξει τα πάντα. Γιατί τόσο λίγες από αυτές τις ανακαλύψεις φτάνουν τελικά στο αυτοκίνητο.

11:39 Κάθε φορά που βλέπω μια τέτοια είδους ανάρτηση, η αλήθεια είναι πάντα λίγο διασκεδάζουμε στο εργαστήριο. Γιατί αυτός ο τίτλος του τύπου «Βρέθηκε, βρήκαν οι Κινέζοι την μπαταρία του ενός λεπτού» ας πούμε και λοιπά, αυτά δεν υπάρχουν. Δηλαδή όποιος καταλαβαίνει λίγο από μπαταρία και λίγο από τη φυσική της μπαταρίας καταλαβαίνει ότι αυτά τα πράγματα προφανώς δεν υπάρχουν.

12:01 Εκτός αν είναι άλλο σύστημα, αν είναι κάτι άλλο το οποίο για την ώρα δεν ξέρουμε. Ένα παράδειγμα μιας φιλανδικής εταιρείας που αντίστοιχα έκανε την ίδια ανακοίνωση, βρέθηκε μετά από ένα εξάμηνο ότι τελικώς δεν πρόκειται για μπαταρία, αλλά πρόκειται για υπερπυκνωτές κλπ. Δηλαδή υπάρχουν πολλοί παραφυλλολογία πάνω στο θέμα.

12:25 Οπότε εγώ δεν πιστεύω για την ώρα τέτοιου είδους προβλημάτων. Επίσης η μπαταρία, τώρα το γιατί, στο ερώτημα που θέσατε, γιατί όλα αυτά δεν τα βλέπουμε σαν προϊόντα, η μπαταρία είναι ένα από τα πιο αργά αναπτυσσόμενα προϊόντα, μπορώ να πω. Γιατί για να καταλάβεις αν το σύστημά σου, αν η μπαταρία σου, αν αυτό που έχεις κατασκευάσει αξίζει, καταρχάς πρέπει να κάνεις πολλούς κύκλους.

12:53 Άρα σημαίνει φόρτισης-εκφόρτισης. Άρα ήδη μόνο από αυτό, ένας φοιτητής που δουλεύει στο εργαστηριό μας, για να δει αν η μπαταρία του είναι καλή, χρειάζεται τουλάχιστον ένα μήνα να κάνει φορτήσεις-εκφορτήσεις για να δει αν όλα πάνε καλά. Ενώ σε άλλου τύπου εφαρμογές μια μέτρηση θα έφτανε για παράδειγμα να δει αν είναι όλα ok.

13:10 Μετά υπάρχει πολύ μεγάλο θέμα όσον αφορά το safety. Άρα θα πρέπει κανείς να είναι σίγουρος πριν περάσει στην παραγωγή τι ακριβώς γίνεται. Και τρίτο και τελευταίο, πάρα πολύ σημαντικό, είναι για να μπορέσει οποιαδήποτε τεχνολογία από το πρώτο τάιπ να φτάσει στην παραγωγή και από εκεί να γίνει προϊόν εννοείται επειδή μιλάμε για ενέργεια όλα κρίνονται βάσει του πόσο κοστίζουν δηλαδή του euro per watt hour που λέμε, δηλαδή πόσο κοστίζει η ενέργεια λίγο πολύ της μπαταρίας και αυτό είναι κάτι το οποίο δεν είναι εύκολο για να μπορέσει να το επιτύχει κανείς θέλει όχι δουλειά μόνο στο σύστημα αυτό κατά αυτό στα υλικά αυτά κατά αυτά αλλά και στον τρόπο παραγωγής τους, δηλαδή στις μηχανές που θα τα κατασκευάζουν και σε όλη την βιομηχανική διαδικασία, ώστε στο τέλος να καταλήξει να βγει η μπαταρία να είναι και αυτό που λένε commercially available και να έχει και μία τιμή, να το πω έτσι, ή ένα κόστος, αν θέλετε, το οποίο να είναι λογικό, να μην είναι παράλληλο.

14:13 Άρα τελικά, θα φτάσουμε ποτέ στο σημείο ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο να φορτίζει όσο γρήγορα γεμίζουμε σήμερα ένα ρεζερβουάρ. Νομίζω ότι άμα βάλουμε στο μυαλό μας ότι το κάθε γέμισμα θα είναι για να κάνουμε 300 με 400 χιλιόμετρα θεωρώ ότι θα φτάσουμε. Το πότε θα φτάσουμε ίσως θα φτάσουμε σε μια πενταετία, σε μια δεκαετία ποιος το ξέρει.

14:40 Πάντως θα φτάσουμε. Αυτή τη στιγμή υπάρχουν εταιρείες οι οποίες έχουν φτάσει γύρω στα 18 λεπτά ίσως και πιο κάτω από τα 18 λεπτά για το λεγόμενο 10 με 80%. Πιστεύω και θεωρώ ότι αυτή τη στιγμή η εξέλιξη είναι πολύ ραβδαία. Υπάρχει πολλοίς κόσμος που δουλεύει πάνω σε αυτό, στις λεγόμενες fast charging μπαταρίες και σε όλη αυτή τη τεχνολογία.

15:04 Οπότε θεωρώ ότι στα επόμενα χρόνια θα φτάσουμε εκεί και δεν θα αποτελεί πια πρόβλημα γιατί θα είναι η καθημερινότητά μας, καθότι τα περισσότερα αυτοκίνητα θα είναι ηλεκτρικά. Κύριε Φαρμάκη, σας ευχαριστώ πολύ. Η ηλεκτρογίνηση λοιπόν δεν είναι πλέον μια τεχνολογία του μέλλοντος Το επόμενο μεγάλο στίχημα όμως είναι να γίνει καλύτερη, ταχύτερη και πιο πρακτική Και σε μεγάλο βαθμό η απάντηση βρίσκεται μέσα στην μπαταρία Στο πόσο η ενέργεια μπορεί να αποθηκεύσει, πόσο γρήγορα μπορεί να την δεχτεί Πόσα χρόνια μπορεί να λειτουργεί με ασφάλεια και πόσο προσιτή μπορεί τελικά να γίνει Ίσως λοιπόν η επόμενη μεγάλη αλλαγή στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα να μην είναι να ταξιδεύουν πολύ μακρύτερα, αλλά να χρειάζεται να σταματούν για φόρτιση μόνο για λίγα λεπτά.

15:48 Αυτό ήταν το Science Next, το podcast του CNN Greece για τις επιστήμες και τις ιδέες που διαμορφώνουν το αύριο. Είμαι ο Ωρέστης Παντελόγλου, σας ευχαριστώ που ήσασταν μαζί μας. Ραντεβού στο επόμενο επεισόδιο του Science Next.