סוללות רכב חשמלי - כמה זמן 'מחזיקה' סוללה, מה גורם לאובדן קיבולת; מחקר מקיף

כמה זמן 'מחזיקה' סוללה של רכב חשמלי? אולי השאלה המהותית ביותר בכל הקשור לבעלות ושימוש ברכב חשמלי, ברחבי העולם.

חברת GeoTab הקנדית המשרתת עשרות אלפי ציי רכב בעולם עם למעלה מחמישה מיליון כלי רכב במאגרי המידע שלה, ביצעה את המחקר המקיף ביותר עד עתה על אורך חיי סוללה של כלי רכב חשמליים, תוך שהיא משקללת נתונים של 21 דגמים חשמליים שונים, וכ 23,000 כלי רכב חשמליים שנמצאים במאגרי הנתונים של החברה בשנת 2025 בלבד.

המחקר מאשר כי סוללות כלי הרכב החשמליים עמידות משמעותית הרבה מעבר לחיי השירות המקובלים. עם זאת, למשתמש בין אם הוא הבעלים או מנהלי ציי רכב יש יכולת להשפיע ולהאריך את חיי הסוללה באמצעות מספר משתנים קלים ליישום.

התובנות העיקריות מהמחקר המקיף הן:

• 2.3% בממוצע לשנה - שיעור ההתדרדרות הממוצע של סוללת רכב חשמלי עומד על 2.3% בשנה.
• טעינה מהירה DC - טעינת DC מהירה בהספק של מעל 100Kw היא הגורם המשפיע ביותר על בריאות הסוללה, שמוביל לשיעור ירידה כפול בהשוואה לרכב שנטען בהספקים נמוכים מ 100Kw.
• אקלים – סוללות של כלי רכב חשמליים הפועלים באקלים חם מאבדות בממוצע כ 0.4% שנתי יותר מאשר אלו באקלים קר.
• ניצול – עליה בהידרדרות משימוש יומיומי גבוה אולם הידרדרות זו מחזירה את עצמה בחסכון בהוצאות דלק.
• מצב טעינה – במרבית כלי הרכב החשמליים אין צורך לדאוג מטעינה מלאה או מהתרוקנות הסוללה. השחיקה בקיבולת הסוללה נמצאת בכלי רכב שנמצאים מעל 80% מהזמן ברמת טעינה כמעט מלאה או כמעט ריקה.

תוצאות המחקר המקיף, מראות כי ממוצע ההידרדרות בקיבולת הסוללה אמנם עומד על 2.3% לשנה, אולם שיפורים בטכנולוגיית הסוללות ומערכות הניהול הטרמי שלהן  יכולות לשפר משמעותית את המצב. בפועל ולאורך זמן, לאחר שמונה שנות שימוש סוללה ממוצעת תגיע ל 81.6% מהקיבולת המקורית שלה לאחר שמונה שנים. מדובר כאמור בממוצע סטטיסטי שמושפע ממספר מרכיבים.

• בדרך ליום המסחר הגרוע בתולדותיה: וולוו מתרסקת ביותר מ-22% בעקבות הדוחות
• רכבי פלאג-אין הייבריד: הלהיט הגדול במסירות, אבל יש גם חסרונות גדולים
• המלצת המערכת: כל הכותרות 24/7

אבל שיעור ההידרדרות הממוצע הוא רק חלק קטן מהסיפור, ואנחנו כאן בביזפורטל כדי לספר לכם איך אתם בפעולות יומיומיות יכולים לשפר משמעותית את אורך חיי הסוללה של הרכב החשמלי שברשותכם.

טעינה איטית AC וטעינה מהירה DC - לא כל הסיפור

באופן גורף כבר שנים אנחנו טוענים כי שימוש נכון ברכב חשמלי צריך להיעשות באמצעות טעינה ביתית AC ואילו טעינה מהירה DC רק כשצריך. GeoTab מאשרת את הסברה כאשר מצאה כי הגורם העיקרי שנמצא כמשפיע על אורך חיי הסוללה הוא הטעינה המהירה DC. המחקר של GeoTab עשה אבחנה בין שני סוגים של טעינות:

• 1.     כלי רכב שטעינה מהירה היתה פחות מ 12% מסך הטעינות חוו ירידה ממוצעת של 1.5% בקיבולת הסוללה.
• 2.     כלי רכב שטעינה מהירה היתה מעל ל 12% מהיקף הטעינות חוו ירידה ממוצעת של 2.5% בקיבולת הסוללה.

במילים אחרות – טעינה איטית בריאה יותר לסוללה.

• ג'ילי מציגה פתיחה חזקה בסין, וייצור באירופה במפעל פורד
• איוניק 5 - באותו מחיר עם יותר אבזור וטווח
• תוכן שיווקי שוק הסקנדרי בישראל: הציבור יכול כעת להשקיע ב-SpaceX של אילון מאסק
• רכבי פלאג-אין הייבריד: הלהיט הגדול במסירות, אבל יש גם...

גם את הטעינה המהירה חילקו ב GeoTab לשני חלקים, טעינה מהירה בהספק של מתחת ל 100Kw  וטעינה מהירה בהספק של מעל ל 100Kw.

כלי הרכב החשמליים שנטענו בטעינה מהירה ביותר מ 12% ובנוסף ב 40% מהטעינות הספק הטעינה המהירה היתה מתחת ל 100Kw חוו ירידה ממוצעת של 2.2% בקיבולת הסוללה בממוצע שנתי.

כלי הרכב החשמליים שנטענו בטעינה מהירה מעל ל 12% ולמעלה מ 40% מהטעינות המהירות היו בהספק של מעל ל 100Kw חוו ירידה של 3.0% בקיבולת הסוללה בממוצע שנתי.

המלצות טעינה: 

• הסתמכות על טעינה איטית מביאה מפחיתה משמעותית את ההידרדרות בקיבולת הסוללה. 
• כאשר נדרשת טעינה מהירה באופן קבוע, מומלץ להקטין את ההספק לפחות מ 100Kw.

אקלים

אולי המשתנה עליו כמעט ולא ניתן להשפיע, הוא אחד המשפיעים ביותר.

ב Geotab חילקו את כלי  הרכב לשתי קבוצות עיקריות:

• קבוצת אקלים נוח – כלי רכב שחווים פחות מ 35% מהימים טמפרטורות מעל 25°
• קבוצת אקלים חם – כלי רכב שחווים מעל מ 35% מהימים בטמפרטורה מעל 25°

הממצאים מראים כי כלי רכב הפועלים באקלים חם כהגדרת המחקר חווים ירידה גבוהה יותר של 0.4% בקיבולת הסוללה בשנה בהשוואה לכלי רכב הפועלים באקלים נוח.

הדבר היחיד שכן ניתן לעשות בהקשר הזה בישראל הוא שככל וניתן להחנות את הרכב בחניה תת קרקעית או מקורה, זה יסייע, אולם בשיעור זניח בלבד. כנראה שלא היינו טורחים במיוחד לחפור עכשיו חניה תת קרקעית רק עבור המשתנה הזה.

מצב טעינה

קיימות המון המלצות לבעלי רכב חשמלי לא לטעון מעל ל 80% מקיבולת הסוללה אם אין צורך, ולא לרדת מתחת ל  20% מקיבולת הסוללה ללא צורך. מצב בו הסוללה מעל ל 80% או מתחת ל 20% הוגדר על ידי GeoTab כמצב 'קיצון'.

ב GeoTab חילקו את כלי הרכב לשלוש קבוצות:

• חשיפה נמוכה – פחות מ 50% מהזמן הכולל במצב קיצון
• חשיפה בינונית – בין 50% ל 80% מהזמן הכולל במצב קיצון
• חשיפה גבוהה – מעל 80% מהזמן במצב קיצון

המחקר העלה כי חשיפה מתונה (מתחת ל 80% מהזמן) למצב קיצון לא מאיצה משמעותית את ההידרדרות בקיבולת הסוללה. כלי הרכב בחשיפה נמוכה חוו ירידה של 1.4% בקיבולת הסוללה בשנה. כלי הרכב בחשיפה בינונית חוו ירידה של 1.5% בקיבולת הסוללה בשנה, פער זניח. אולם כלי הרכב שחוו חשיפה גבוהה כבר הראו הידרדרות שנתית של 2.0% בקיבולת הסוללה.

ניצול הסוללה – העדפת פרודוקטיביות

חיי הסוללה מושפעים גם מהיקף הטעינות והפריקות של הסוללה, או במילים פשוטות כמה אנרגיה עוברת בתאים בסך הכל. המחקר של GeoTab בדק כמה מחזורים מלאים עוברת הסוללה ואיך זה משפיע על חיי הסוללה.

ניקח רכב שהשתמש ב 50% מקיבולת הסוללה במהלך היום, ובסופו הטעין את אותם 50% חזרה. מחזור זה נחשב לפי GeoTab לחצי מחזור. פעמיים כאלה ייחשבו למחזור טעינה מלא. ברור כי ככל שהרכב מבצע יותר נסיעות, הוא מבצע יותר מחזורי טעינה, וכמובן שככל והוא מבצע יותר נסיעות הוא חוסך יותר כסף בהשוואה להוצאות דלק.

ב GeoTab חילקו את כלי הרכב לשלוש קבוצות:

• מחזור טעינה נמוך – מחזור שלם כל שבעה ימים או יותר
• מחזור טעינה בינוני – מחזור שלם כל שלושה עד שישה ימים
• מחזור טעינה גבוה – מחזור מלא כל יום או יומיים

הנתונים אכן מאשרים כי ככל שמחזורי הטעינה מצטברים קיבולת הסוללה יורדת. כלי הרכב בשימוש של מחזור טעינה נמוך חוו ירידה ממוצעת של 1.5% בקיבולת הסוללה בשנה. אלו בעלי מחזור טעינה בינוני חוו ירידה ממוצעת שנתית של 1.9%, ואילו אלו בעלי מחזור טעינה גבוה חוו ירידה ממוצעת של 2.3% בשנה.

המשמעות היא שלאחר שמונה שנים של שימוש, לכלי הרכב בעלי מחזור טעינה נמוך יש סוללה בקיבולת של 88% מהקיבולת המקורית, ואילו לאלו בעלי מחזור טעינה גבוה יש סוללה בקיבולת של 81.6% מהקיבולת המקורית.

כאן נכון לסייג ולחזור ולומר כי ככל שמחזור הטעינה גבוה יותר, הרכב אכן משמש יותר לייעודו המקורי, כלומר לנסוע, ומגדיל את החסכון בהשוואה לרכב עם מנוע בעירה פנימי.

מה המחקר לא בדק?

ב GeoTab מבהירים כי אמנם המחקר התמקד בהשפעות חיצוניות כמו אקלים, חשמל, ניצול סוללה ומחזורי טעינה, יש לא מעט גורמי טכנולוגיה פנימיים המשפיעים על חיי הסוללה, שלא נבדקו במחקר האמור.

כימיה של סוללות – אותם מרכיבים כימיים של הסוללה, LFP (ליתיון ברזל, פוספט) או NCM ( ניקל, מנגן, קובלט) יקבעו את עקומת הפירוק הבסיסית של הסוללה. הרכבים כימיים שונים נותנים עדיפות לתכונות שונות. חלק לטובת מחזור חיים ארוך יותר, חלק לצפיפות אנרגטית גדולה יותר, יציבות טרמית או עלויות יצור שונות.

מערכות ניהול הסוללות BMS – Battery Management System – הטכנולוגיה של כל יצרן סוללות ברמת החומרה הותוכנה ממלאות תפקיד קריטי בהגנה על הסוללה, הן בניהול התרמי, באיזון האנרגטי בין תאים ועוד.

ב GeoTab מבהירים כי למרות שמדובר במחקר עם בסיס נתונים גדול מאוד, ולמרות ממצאים מובהקים, יש הבדלים בין כלי הרכב השונים, וכל אחד עשוי להציג התנהגות נקודתית שונה.

סיכום:

שיעור ההתדרדרות הממוצע עומד על 2.3% בשנה. הוא מושפע לא מעט מהשימוש, ולמחזיק הרכב יש יכולת גדולה להשפיע על חיי הסוללה, כשהגורם העיקרי להתדרדרות קיבולת הסוללה הוא כאמור הספק הטעינה של הרכב.

אנחנו בביזפורטל חוזרים וממליצים להסתמך על טעינה איטית AC כמקור העיקרי לטעינת הרכב החשמלי, ואילו טעינת DC רק כשצריך.