Hvad er forskellen mellem watt og volt-ampere?

Lotus afslørede en designundersøgelse med fokus på en elektrisk endurance-racer – målet er at få den til at konkurrere på Le Mans og andre baner til 2030-sæsonen. Blandt Lotus E-R9’s planlagte nyskabelser er en elektrisk motor til hvert hjul og flylignende karrosseripaneler, der kan ændre form efter behov for at levere minimalt luftmodstand på de lige strækninger og maksimal downforce i hjørnerne.

Af alle de foreslåede funktioner var det mest besynderligt, at Lotus-ingeniørerne valgte at anvende et batteri, der kan udskiftes ved opvarmning, og som kan udskiftes af et pitmandskab med lidt mekanisk hjælp på samme måde, som brændstof genopfyldes.

Lotus’ ER-9 Le Mans-konceptracer har bevægelige aero-overflader og en batteripakke, der kan udskiftes fuldt ud.

Under et Le Mans-løb stopper en bil for brændstof ca. hvert 45. minut, ca. 30 gange i alt. Det betyder, at en bil skal kunne tilbagelægge omkring 160 km, inden den skal tanke op, for at være konkurrencedygtig. Batteriteknologien er imidlertid kun nået så langt, at det giver mening i kortere løb (ca. 45 minutter), som i den nuværende Formel E-serie. I 2030 regner Lotus med, at problemet vil være løst.

“Batteriernes energitæthed og effekttæthed udvikler sig betydeligt år for år. Inden 2030 vil vi have batterier med blandet cellekemi, der giver det bedste fra begge verdener, samt mulighed for at “hot-swap”-batterier under pitstop,” siger Louis Kerr, der er medlem af E-R9-udviklingsholdet og ledende platformingeniør for Lotus Evija, en elektrisk sportsvogn i begrænset produktion og den første elbil, der introduceres og fremstilles af virksomheden.

Den tanke, at en bil kan designes omkring ideen om batterier, der kan udskiftes i varm tilstand for at give mulighed for meget hurtigere “optankning”, er ikke ny. Faktisk viste Elon Musk i 2013 Teslas batteri-swapping-teknologi frem på sin Model S. Da Tesla åbnede en batteri-swapping-station i Californien, som var forberedt på at udskifte bilens energiceller til fuldt opladede celler i stedet for at være afhængig af hurtigopladningsstationer, afviste ejerne imidlertid konceptet med batteri-swapping-out-batterier. Kun et lille antal biler blev bragt ind for at bytte batterier.

Succesfuldt bytning i Kina

Det ser ikke desto mindre ud til, at ideen virker i Kina, der er verdens største marked for elbiler med 3,1 millioner elbiler i aktiv brug. NIO, en børsnoteret bilproducent, der blev grundlagt i 2014 og er baseret i Shanghai, har succes med en forretningsmodel til udskiftning af batterier. Kunderne af det kinesiske mærke kan kun købe køretøjet, vælge BaaS (Battery as a Service) og vælge den bedste batteripakke til deres behov: 70 kWh eller den nyere 100-kWh-pakke, for eksempel.

Batteriudskiftning giver også mulighed for, at bilproducenterne kan reducere de samlede omkostninger ved elbilen, da forbrugerne ikke vil eje batteriet – det vil blive leaset, indtil det bliver udskiftet. Batterier er en af de dyreste dele af en elbil. NIO’s BaaS-abonnementsmodel afkobler f.eks. batteriomkostningerne fra købsprisen på deres køretøjer. Ved hjælp af BaaS-modellen kan kunderne købe NIO ES8-, ES6- eller EC6-køretøjer uden batteri, leje batterier med forskellige kapaciteter og betale batterigebyret på månedlig basis i overensstemmelse med deres faktiske behov.

Det viste NIO-batteri befinder sig i virksomhedens batteriudvekslingsstation.

NIO’s batterier-ikke-inkluderet-program for sit 70-kWh-batteri kan spare købere 10.000 USD i forhold til prisen på et køretøj. I øjeblikket koster en 70-kWh-pakke ca. 145 dollars om måneden.

Med et 100-kWh-batteri kan NIO-modellernes rækkevidde nu nå op på op til 615 km (382 miles). Ved køb af en NIO-bil med 100-kWh-batteriet ved hjælp af BaaS trækkes der 128.000 RMB (19.732 $) fra bilens pris med et batteriabonnement på 1.480 RMB (228 $) pr. måned.

NIO har haft succes på en måde, som ingen anden bilproducent i verden har haft til dato. Dens EV-batteriudvekslingstjeneste i Kina, kaldet NIO Power, har overskredet 1,1 millioner udvekslinger. NIO har også udvidet størrelsen af sit batteriskiftnetværk til 158, og der er planer om at bygge yderligere 300 i 2021, da bilproducenten har indgået flere aftaler, der har til formål at udvide dette antal yderligere.

For eksempel har NIO en aftale med State Grid EV Service, en enhed under Kinas statsejede elektricitetsdistributør, om at bygge 100 stationer i hele Kina og en strategisk samarbejdsaftale med en førende kinesisk møbelforhandler, Red Star Macalline, om i fællesskab at bygge EV-opladnings- og batteriskiftstationer. I henhold til sidstnævnte aftale vil de to parter sammen opføre 60 sådanne stationer i år.

NIO byggede sin første batteriskiftestation i maj 2018. Hver station har fem pladser til udskiftelige batterier. Det tager i gennemsnit tre til fem minutter at udskifte drænede batterier med fuldt opladede batterier på en NIO Power Swap-station. Det er omtrent den samme tid, som det tager at fylde benzin på en tankstation.

Det seneste fra NIO

På NIO-dagen, der blev afholdt i begyndelsen af januar, lancerede virksomheden sin 150-kWh-batteripakke og anden generation af batteriudskiftningsstationer.

Den nye batteripakke øger energitætheden til 360 Wh/kg takket være en hybridelektrolyt, en uorganisk Si/C-kompositanode og en nanobeklædt katode med højt nikkelindhold. Dette batteri vil øge rækkevidden for den nye ES8 til 850 km, ES6 til 900 km, EC6 til 910 km og ET7 til mere end 1 000 km.

NIO’s anden generation af batteriskiftestationen kan rumme 13 batterier, hvilket giver mulighed for op til 312 skiftetjenester om dagen. NIO sagde, at det forventer, at antallet af dets batteriudskiftningsstationer i Kina vil nå op på 500 ved udgangen af 2021. BaaS dækker nu 64 byer i Kina, og NIO bygger en ny batteriskiftstation i Kina hver uge.

Suden NIO samarbejder BAIC BJEV, den elektriske køretøjsenhed under Beijing Automotive Group (BAIC), og State Grid EV, et statsejet kinesisk elforsyningsselskab, om batteriskiftforretningen med henblik på i fællesskab at oprette 100 batteriskiftstationer og betjene ikke mindre end 10 000 køretøjer, der drives af udskiftelige batterier, inden juni 2021.

Regeringens rolle

En af hindringerne for et fuldt udbygget forsøg på at gøre batteribytning udbredt i Kina er, at Kinas finansministerium i år skar tilskuddene til elbiler med 20 %; det standardbeløb, der blev refunderet til købere sidste år, var ca. 18.000 RMB (2.800 USD). Denne rabat vil nu blive reduceret til omkring 2.220 dollars. Beijing’s støtte til subsidier har en udfasningsfrist i 2022.

For at sikre en sikker batteriudskiftningsproces har den kinesiske regering arbejdet på at standardisere batteriudskiftningstjenesterne med henblik på at etablere fælles industristandarder for proceduren. Dette er vigtigt, da de kinesiske EV-producenter, der tilbyder batteriudvekslingstjenester, herunder BJEV og NIO, har forskellige batterimodeller, hvilket betyder, at EV-ejere kun kan udskifte deres batterier på deres eget mærkes station.

Den tekniske overensstemmelse, der er nødvendig for at betjene flere typer batteridrevne køretøjer, er vanskelig. Det kan dog overvindes ved at arbejde med noget som en taxiflåde, hvor alle taxaer er ens.

Som følge heraf forventer brancheobservatører at se batteriudskiftning slå igennem med robo-taxi og flåder med delt ejerskab. For eksempel ejer Kinas største producent af rent elektriske biler, BAIC BJEV, 206 batteriskiftestationer i 19 byer i Kina. Stationerne betjener hovedsageligt virksomhedens taxiflåde.

Så har Bluepark Intelligence Energy Technology Company, der selv er et batteriteknologisk spinoff fra BAIC-koncernen, efter sigende 187 batteriudskiftningsstationer i 15 kinesiske byer. Bluepark’s batteriskiftestationer henvender sig primært til taxaer og til samkørselsnetværk; de betjener 16 000 eldrevne taxaer. En af investorerne i BluePark Intelligence er SK Future Energy Shanghai, et 100 % ejet datterselskab af SK Innovation fra Korea, som igen er en del af det koreanske konglomerat SK Group.