זה כבר ידוע לכל שאנחנו עומדים בפתחו של עידן חדש בתחום הרכבים. עולם הרכב הפרטי, כפי שאנחנו מכירים אותו משתנה מקצה לקצה מדי יום. סביר להניח שבעוד 20-30 שנה מהיום, תחנות הדלק לא יהיו אלה שאנחנו מכירים היום, החניונים יהיו שונים מאלה שאנחנו מכירים ואולי לאנשים בכלל לא יהיו רשיונות נהיגה ונראה בכבישים בעיקר רכבים אוטונומיים.

כמעט כל יצרני הרכב הגדולים מפתחים או מוכרים בפועל דגמי רכבים חשמליים וטסלה הינה חלוצת התעשייה, עם יכולת ייצור של כמיליון מכוניות בשנה, שהולכת לעלות לכיוון ה-2 מיליון רכבים בשנה בקרוב מאוד. גם ג'נרל מוטורס, פורד, פולקסווגן, דיימלר ועוד יצרניות שונות דוחפות קדימה תכניות לפיתוח רכבים חשמליים ולפיתוח טכנולוגיות חדשות בתחום. החברות משקיעות סכומי עתק בתחום ומציגות יעדים שאפתניים הכוללים מכירה מאסיבית של רכבים חשמליים בשנים הקרובות וחלקן אף הודיעו על הפסקה מלאה של ייצור רכבים שאינם מונעים חשמלית (לפחות היברידיים) בשנים הבאות.

הרכבים החשמליים אותם מוכרים היום, משתלטים על נתח שהולך וגדל על חשבון רכבי ה-ICE (internal combustion engine, מנוע בעירה פנימי) וכולם כרגע מונעים באמצעות בטרייה מטכנולוגיית ליתיום יון, המשמשת היום כמעט כל מכשיר חשמלי נטען שיש לנו. הבעיה המרכזית בטכנולוגייה זו, מעבר לזיהום שנוצר כתוצאה מהייצור שלה, הינה המחיר הגבוה שגובה ייצור הסוללה, מה שלא מאפשר לייצר להמונים רכבים חשמליים זולים, במחירים שדומים למחירי רכבי ה-ICE, מהדגמים הזולים יותר, הקיימים היום, ללא סבסוד.

• ככה קרטל הרכב עובד עלינו; 9 שנים לרפורמה: אין תחרות, הרווחיות חריגה
• ביזארי: תאונה בין שני כלי רכב אוטונומיים בלוס אנג'לס
• המלצת המערכת: כל הכותרות 24/7

נכון להיום, הרכבים החשמליים אמנם אינם זולים דיה, בעיקר לאור מחירי הסוללות כאמור, אך ניתן לומר בוודאות כי הם זולים בהרבה ממחיריהם בעשור האחרון לאור ירידה שחלה לאורך השנים במחירי הסוללות. לדברי חוקרי משרד האנרגיה האמריקאי, מחיר סוללות ליתיום יון ירד ב-87% מאז 2008 לאור שיפורים טכנולוגיים ולאור ייצור מאסיבי יותר של סוללות. החישוב שלהם התבסס על מחיר ממוצע של 1,237 דולר לקילו-וואט שעה של סוללה בשנת 2008 לעומת 175 דולר לקילו-וואט שעה (בייצור מאסיבי) בימים אלו. בנוסף לירידה במחירי הסוללות, העובדה שרכב חשמלי אינו מכיל את כל המנגנונים המכאניים המורכבים והיקרים הקיימים ברכבי ICE, תורמת גם היא ליכולת ההוזלה שלו ביחס לרכבי ICE.

בכדי להפוך את הרכב החשמלי למוצר שיש לכל משק בית, מיטב החברות בתחום מפנות משאבים רבים לפיתוחן של טכנולוגיות חלופיות לסוללות הקיימות כיום.

Solid State batteries – סוללות "מצב מוצק"

זו השם של הטכנולוגיה החליפית, וברגע שתהיה מוכנה לייצור המוני, אמורה להגיע נקודת המפנה שכולם מחכים לה. זאת משום שכאשר הטכנולוגיה הזו תהיה ישימה, היא צפויה להוזיל משמעותית את מחירי הסוללות ובנוסף לספק למשתמשים טעינה מהירה יותר וגידול בטווח, כאשר הן גם שוקלות פחות מהסוללות הקיימות.

נשמע חלומי, אך ממחקרים שונים שנערכו ע"י מומחים בארה"ב ובבריטניה עולה, כי לא תהיה יכולת לייצור המוני של סוללות כאלו לפני 2030. משך הזמן הזה, מאפשר לפתרונות אחרים ולטכנולוגיות אחרות, כמו תאי דלק מימן, סוללות מבוססות ברזל או כל פתרון אחר, לחדור לשוק ולכן לא ברור באמת מי תהיה הטכנולוגיה שתתפוס את מקומה של בטריית הליתיום יון הנפוצה כיום.

• מקסוס eDeliver 5 Combi - מסחרית חשמלית דו שימושית
• טסלה תחת בדיקה: האם ידיות החירום במודל 3 מסוכנות בשעת משבר?
• תוכן שיווקי שוק הסקנדרי בישראל: הציבור יכול כעת להשקיע ב-SpaceX של אילון מאסק
• רכב אספנות- המיוחדות של 1996 שניתן לייבא החל מ 2026

בעייה נוספת הקיימת בסוללות solid state וטרם נפתרה, הינה העובדה שאחרי מספר נמוך יחסית של סייקלי טעינה ופריקה, היכולות של הסוללה יורדות משמעותית, וזאת בגלל הצטברות של פיסות דקות של ליתיום שעשויות לנקב את הסוללה ולגרום לקצרים. בסוללות solid state אין שימוש בנוזל אלא משתמשים באלקטרוליט מוצק (בדרך כלל זכוכית, פולימר או קרמיקה). ללא אותו אלקטרוליט נוזלי דליק, הסוללות יכולות להיות הרבה יותר קומפקטיות, קלות והן פחות מועדות לשריפה.

בנוסף, הטכנולוגיה מאפשרת טעינה מהירה יותר ומשפרת את ביצועי הפריקה של הסוללה. במידה ולא רוצים להפחית את משקל הסוללה, ניתן להגדיל את קיבולת האנרגיה שלה. נקודה נוספת לחיוב שעולה הינה שהעובדה שהסוללות הללו הינן מוצקות לחלוטין, מאפשרת למקמן במיקומים שונים ברכב (למשל בגג, בדלת וכו') ולאו דווקא באיזור רצפת הרכב, היכן שממוקמות הסוללות כיום – דבר שמאפשר גמישות בתכנון הרכב, בעיצוב שלו, באיזון המשקל שלו ובאווירודינמיות שלו.

מדיווחים שעלו בחדשות בארה"ב עולה כי NIO הסינית מתכוונת להציג רכב עם בטריית solid state כבר בשנה הבאה, טויוטה ופולקסווגן ב-2025 ואילו BMW, סטלנטיס, מרצדס ורנו-ניסאן מדברות על קצת לפני 2030. עם זאת, יש לשער שמוצרים מסחריים במסות גדולות, לא יהיו כנראה בשוק עד לסוף העשור.

Lithium-iron phosphate batteries

זו טכנולוגיה נוספת כאמור, בבסיסה שימוש בברזל בייצור הסוללות. טכנולוגיית סוללות הליתיום יון, בהם משתמשים כיום, עוברת גם היא פיתוחים והקטודה שלה, שמבוססת ניקל, אלומיניום וקובלט תלך ותתבסס על ברזל – Lithium-iron phosphate או בקיצור – LFP. זהו מוצר שפותח ע"י יצרניות סוללות, בעיקר בסין, וכיום מובילת השינוי הזה היא טסלה.

אימוץ של טכנולוגיית LFP יוזיל משמעותית את ייצור הסוללות, שכן ברזל היא מתכת זולה ושכיחה, מה שגם יוזיל את מחירי הרכבים החשמליים. עם זאת, סוללות LFP הינן בעלות יכולת אגירה נמוכה יותר מסוללות הליתיום יון והן יוכלו לשמש לטווחי נסיעה קצרים יותר. טסלה מייעדת את השימוש בסוללות LFP בדגמים עם טווח הנסיעה המופחת (3 ו-Y). סביר להניח, שגם לאחר השימוש בסוללות LFP לרכבים חשמליים, עדיין יותקנו סוללות ליתיום יון ברכבים היוקרתיים יותר של חברות כמו Lucid, BMW, מרצדס ואפילו בדגמי היוקרה של טסלה  - X ו-S כמו גם בדגמים אחרים. נראה כי עיקר השימוש בסוללות LFP מיועד לשוק הסיני, שם יש עשרות יצרניות והתחרות על המחיר קשה.

טכנולוגיית LFP אמנם פותרת חלקית את בעיית העלות הגבוהה של סוללות ליתיום יון, והיא תהיה מוכנה לייצור המוני לפני טכנולוגיית ה-solid state, אך יכולת האגירה של הסוללות פחותה כאמור ובנוסף, הטכנולוגיה של סוללות ה-LFP נחשבת לבטוחה יותר מזו של סוללות הליתיום יון משום שהברזל דליק פחות מניקל וההתפרקות שלו בטמפרטורות גבוהות פחותה, אך גם בסוללות אלה קיימת מועדות לשריפה לאור מבנה הסוללה ולאור השימוש באלקטרוליט נוזלי דליק יחד עם העובדה שהסוללות הללו, כמו גם סוללות הליתיום יון, אינן פטורות מבריחה תרמית.

Lithium Ion batteries – האם המחירים ימשיכו לרדת ולא נזדקק לתחליף כלל?

כאמור, מחירי הסוללות צנחו בעשור האחרון ונראה כי מאמצים רבים מופנים להמשך ירידה בעלות ייצור רכיבים פנימיים בסוללות הליתיום יון. קשה לצפות את העתיד אך שווה להזכיר במקרה זה את –"Wright's Law", המקבילה של חוק מור מתעשיית המוליכים למחצה, אשר יכול לעזור לנו לצפות מתי עלות ייצור בטריית ליתיון יון תגיע למחיר שיתחרה במנועי הבעירה.

חוק רייט מגיע מעולם התעשייה ועוזר לחזות ירידה במחיר כפונקציה של הייצור המצטבר של אותו מוצר או חומר. אם נשתמש בחוק זה בתעשיית הסוללות, נראה כי בכל פעם שהייצור מוכפל חלה ירידה דרמטית בעלות ייצור סוללות הליתיום-יון. בהתאם לחוק, הגיעו חוקרים למסקנה שהעלות לקילו וואט לשעה אמורה להגיע לכ-100 דולר באיזור 2023-2024 – זו נקודת האיזון בה ניתן יהיה לייצר רכב חשמלי בעלות דומה לעלותו של רכב ICE, מהדגמים הזולים הקיימים בשוק כיום (יש לציין כי רכבים יוקרתיים יותר כבר ניתן לייצר במחירים דומים לרכבי ICE יוקרתיים).

בהתאם לחוק זה, גם עלות ייצור מנועי ICE הולכת ומוזלת עם הזמן, אך לאור שיעורי המכירות הנוכחיים, ובהנחה שהם יישמרו (וכנראה שלא), נדרשות 29 שנים בכדי להכפיל את הצי.

למרות שהלכה למעשה אין כרגע פתרון לייצור זול מספיק של רכבים חשמליים, החליטו במדינות כמו בריטניה, שוודיה, נורבגיה, אירלנד, הודו ועוד (וככל הנראה שגם איטליה תצטרף אליהן) שעד 2030 תיאסר מכירת מכוניות ICE. בתאילנד ויפן הודיעו הודעה דומה אך נתנו לה תקופת חסד עד לשנת 2035 ובצרפת, קנדה, סינגפור וספרד מחכים ל-2040. בבלגיה הודיעו על איסור רכבי ICE לחברות. במדינות אחרות, כמו דנמרק, הודיעו על יעד להפסקה מלאה של נסיעה ברכבי בנזין וסולר. החלטות אלו, ככל הנראה, מבוססות על ההנחה שגם ללא טכנולוגיות חדשות, מחירי סוללות הליתיום יון ימשיכו לרדת ויגיעו עוד לפני 2030 לנקודת איזון, בה עלות הייצור תהיה דומה לעלות ייצור מנוע ICE פשוט.

נקודה חשובה, המהווה גורם מעכב במעבר לרכבים חשמליים הינה העובדה שנכון להיום, ברוב המדינות, ברמה התשתיתית, אין מספיק עמדות להטענת המכונית והפריסה של אלו שקיימות, דלה. בנוסף, משק החשמל אינו ערוך להסבה מהירה לרכב חשמלי.

בישראל, משרד האנרגיה פועל באסרטיביות למען ייצור תשתית הטענה נוחה לרכבים החשמליים הכוללת הקמת עמדות לטעינת רכבים בחניונים ציבוריים ובחניוני משרדי הממשלה (בספטמבר פרסם משרד האנרגיה מכרז להקמת עמדות טעינה במשרדי הממשלה. במסגרת המכרז יוענקו 2 מיליון שקל להתקנת עמדות טעינה AC בהספק של 22 קילו-וואט לשעה), הקמת עמדות טעינה מהירות ואולטרה-מהירות (DC) בפריסה ארצית לאורך הכבישים הבינעירוניים (משרד האנרגיה הקצה כ-30 מיליון שקל להקמת כ-2,500 עמדות טעינה האמורות לקום עד לסוף השנה) וכן פועל להתאמת רשת החשמל ופיתוחה לצורך אספקת חשמל לעמדות הטעינה.

לסיכום, נראה כי האנושות נמצאת בתחילתה של מהפכה בתחום הרכב החשמלי ואנו כבר רואים כי יצרני רכב רבים מכריזים כי בקרוב יפסיקו לייצר רכבי ICE. בניגוד לחוקרים רבים הסוברים כי לפני 2030 לא נמצא רכבים חשמליים במחירים זולים, רוב יצרני הרכב וככל הנראה גם בכירים במדינות העולם מעריכים כי תוך פחות מעשור נוכל למצוא בחנויות הרכבים, רכבים חשמליים במחירים קרובים למחירי רכבי ה-ICE מהדגמים הזולים יותר.

הדר וינר. צילום: מולי נעים

רו"ח הדר וינר שורץ היא סמנכ"לית מחקר בילין לפידות.