Shell i obietnica ładowania aut EV w 10 minut, czyli inżynieria, rynek i realne bariery.
W świecie elektromobilności istnieje granica, którą wszyscy chcą przekroczyć. To czas ładowania porównywalny z tankowaniem paliwa. Dziś szybka ładowarka prądu stałego o mocy 350 kW potrafi naładować Teslę Model 3 czy Porsche Taycana od 10 do 80% w około 18–25 minut, w zależności od pojemności akumulatora i warunków termicznych. Dla większości kierowców to już naprawdę szybko, ale dla wielu użytkowników, jednak to wciąż zbyt długo. Dlatego tak elektryzuje zapowiedź Shella, który ogłosił, że dzięki opracowanemu płynowi chłodzącemu o nazwie EV-Plus Thermal Fluid, ten czas ma spaść poniżej 10 minut! Brzmi fantastycznie.
Technika kontra fizyka
Aby zrozumieć wagę tej zapowiedzi, trzeba przyjrzeć się fizyce akumulatora. Litowo-jonowe ogniwa w trakcie ładowania nagrzewają się proporcjonalnie do przepływającego prądu. Im większa moc ładowania, tym większe ryzyko przekroczenia temperatury granicznej (zwykle 60-62°C). Powyżej której materiał katody i elektrolitu zaczyna się degradować. Dzisiejsze systemy chłodzenia, najczęściej oparte na klasycznych płynach glikolowych, działają dobrze do mocy rzędu 250–300 kW. Jednak przy wyższych obciążeniach zaczynają być niewystarczające.
Shell proponuje specjalistyczny płyn o wyższej pojemności cieplnej i lepszej przewodności termicznej. W praktyce oznacza to możliwość szybszego odbioru ciepła z ogniw i utrzymania ich w przedziale optymalnym. Nawet gdy moc ładowania przekroczy 400–500 kW.
350 kW dziś, 600+ kW jutro?
Dziś rekordowe ładowarki, jak te stawiane przez IONITY, oferują 350 kW. Dla porównania:
1. Tesla Supercharger V3, ma moc do 250 kW, co przy Modelu 3 Long Range (82 kWh) daje ~20–25 minut ładowania 10–80%.
2. IONITY 350 kW, w teorii 10–15 minut dla 100 kWh baterii, w praktyce częściej 18–25 minut. Gdyż akumulator i tak ogranicza moc przy wyższych stanach naładowania.
3. BYD / CATL testy laboratoryjne, mówią już o 5–8 minutach dzięki ogniwom z litowo-żelazowo-fosforanową chemią wzmocnioną dodatkami.
Shell chce iść krok dalej, ale sam płyn chłodzący nie wystarczy. Potrzebna jest cała infrastruktura zdolna do obsłużenia mocy rzędu 600–700 kW na jedno stanowisko. To oznacza nie tylko nową generację stacji, ale i lokalne transformatory, przyłącza średniego napięcia i inteligentne systemy zarządzania energią. Wszystko brzmi pięknie, ale pamiętajmy, że to ciągle auto a nie stacja decyduje o tym jaką moc „wpuścić” do baterii.
Szybkość kontra żywotność
Jak widać już dziś auta takie jak Tesla Model 3 mogą pobierać moce rzędu ponad 250 kW. Jednak wskaźnik ten dość szybko spada, osiągając przy poziomie 80% moc zaledwie 53 kW. Ładowanie trwało tu dokładnie 22 minuty. Od poziomu 19% do 80% SOC. Czy nowy płyn od Shella, skróciłby ten czas powiedzmy o 30%? To bardzo ambitne założenie ale całkiem możliwe. Zakładając zmianę krzywej ładowania i zakończenie całego procesu przy stanie 80% z mocą 120 kW, a nie 53 kW. Tak więc ładowalibyśmy się nie 22 minuty a około 15 minut. Dla mnie to więcej niż zadowalający wynik.
Jednak nawet jeśli termika zostanie rozwiązana, pozostaje pytanie o degradację. Ładowanie przy bardzo dużych prądach może prowadzić do powstawania dendrytów litowych i szybszej utraty pojemności. Dzisiejsze doświadczenia pokazują, że auta intensywnie ładowane na DC (np. taksówki czy floty) potrafią stracić 10–15% pojemności już po 3–4 latach. Podczas gdy auta ładowane głównie w domu na AC starzeją się nieco wolniej.
Shell twierdzi, że EV-Plus Thermal Fluid ma właśnie tę barierę przesunąć, czyli pozwolić na ultraszybkie ładowanie bez skrócenia życia ogniw. Jednak dowodów w postaci badań długoterminowych jeszcze nie przedstawiono. czekamy z niecierpliwością.
Skala wyzwań
Nawet jeśli technologia działa, trzeba zadać pytanie: gdzie ją wdrożyć? Stacja z kilkoma stanowiskami 600 kW oznacza obciążenie rzędu kilku megawatów. To tyle, co średniej wielkości zakład przemysłowy. Budowa takich hubów wymaga lat, pozwoleń i ogromnych nakładów finansowych. W Europie regulacja AFIR wymusza co prawda rozbudowę sieci, ale raczej w kierunku stacji 350 kW w odstępach 60 km, a nie 10-minutowych “megachargerów”.
Symbolika zmiany
Dlatego dzisiejsza zapowiedź Shella nie oznacza, że w przyszłym roku wjedziemy na stację i w osiem minut uzupełnimy baterię do pełna. Bardziej chodzi o kierunek: paliwowy gigant oficjalnie inwestuje w technologie chłodzenia baterii. To sygnał, że nie chodzi już o ochronę starego porządku, ale o aktywne uczestnictwo w elektrycznej przyszłości.
I to jest prawdziwy przełom. Nawet jeśli ładowanie w 10 minut pozostaje jeszcze na etapie laboratoryjnym, sam fakt, że takie firmy jak Shell, które przez dekady były symbolem benzyny i diesla, dziś stawiają na płyny do akumulatorów, pokazuje, jak bardzo zmieniła się mapa motoryzacji.
⚡ Podsumowując: Shell otwiera drzwi do ultraszybkiego ładowania. Jednak droga od laboratoriów do codzienności kierowców jest długa i pełna wyzwań, technicznych, finansowych i regulacyjnych. Pytanie brzmi nie „czy” to nadejdzie, ale „kiedy” i dla kogo.
Poza tym, jeśli nowe płyny okażą się faktycznie tak dobre i skuteczne, to być może nie trzeba iść w kierunku stawiania ogromnych stacji DC o mocach rzędu 600 czy 700 kW. Wystarczy bowiem zmienić oprogramowanie aut, co spowoduje zmianę krzywej ładowania.
A pamiętajmy, że to ten czynnik jest w dużej mierze odpowiedzialny za czas w jakim nasze auto się naładuje. Zamiast „ucinania” mocy ładowania już przy 50-60%, może warto byłoby zmienić ją dopiero po osiągnięciu przez auto stanu 85% SOC. Zakładając cudowne i bardzo zaawansowane właściwości nowego płynu od Shella, to mogłoby się udać. Bateria nie przekroczy temperatury 60 stopni Celsjusza, a my naładujemy się dużo szybciej. Poza tym, jadąc w trasie, często kończymy ładowanie właśnie na poziomie 80-90% SOC. Nikt rozsądny nie siedzi i nie czeka do 100% SOC, bo trwałoby to „wieki”. Tak więc, takie rozwiązanie byłoby idealne dla kierowców EV. Nie ogromne moce a lepsze chłodzenie i znacznie poprawiona krzywa ładowania. To leki na skrócenie czasu ładowania aut EV.