Læserne løser problemet: Kan man lade et batteri på et minut?
more_vert
close
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Læserne løser problemet: Kan man lade et batteri på et minut?

Illustration: Fisker inc.

Sidste uge kom den danske bildesigner Henrik Fisker med en opsigtsvækkende nyhed, der skabte voldsom debat på ing.dk: I sin kommende elbil eMotion vil han om seks år lægge et batteri med en energitæthed, som er 2,5 gange højere end nutidens lithium-ion-batterier. Men ikke nok med det: Batteriet, der skal give Fiskers elbil en række­vidde på 800 km, vil kunne oplades på bare ét minut. Siger Fisker Inc. Brugerne på ing.dk var af en anden mening og bragte både saglig kritik og forslag til løsninger. Vi samler debatten op og giver den et nyt pust.

Læs også: Nyt batteri kan oplades på ét minut og give 800 km rækkevidde

Følg med herfra:

Jens Olsen

Mon dog?

Nu er Fisker jo kendt (berygtet) for at komme med sensationelle udmeldinger, som der så viser sig ikke at være hold i. Hans seneste forsøg på en bil skulle have været drevet af revolutionerende super-kapacitorer.

Patentansøgningen fra Fisker Inc. viser en tre-dimensinel solid-state-elektrode med 25 gange større overflade en kendte tyndfilms solid-state-elektroder. Det skulle give en ekstrem høj ledningsevne og dermed muligheden for hurtig op- og afladning. Illustration: Fisker Inc.

Der skal nok gå hul på solidstate batteri-bylden. Men jeg tvivler stærkt på, at det bliver fra Fisker, det gennembrud kommer.

Mon ikke der bare er tale om et forsøg på at skabe noget interesse, der kan rejse noget finansiering.

Læs også: Henrik Fisker viser elbilen, der skal overhale Teslas succes

Hans Jørgen Nielsen

Opsummering af tråde hertil er, at den krævede stømstyrke næppe kan overføres i eksisterende håndterbare kabelstørrelser. Ud over det så skydes Fiskers udmelding ned – fordi det ikke er Tesla, som gør det!

Baldur Norddahl

Vrøvl. Store ladeeffekter er svære at håndtere, uanset hvem der bygger bilen. Tesla eksperimenterer med vand­kølede ladekabler fordi de har problemer med varmeafgivelse i kablet, og det er endda kun 130 kW.

Hvis man skal overføre en stor effekt i et elkabel, kan det ske ved enten at skrue op for spændingen (volt) eller strømstyrken (ampere). Tabet i form af varme er en funktion af modstand i kablet (ohm) og strømstyrken. Modstanden i kablet er relateret til kablets diameter.

En Tesla supercharger lader ved cirka 400 volt og 300 ampere. Skruer du op for strømmen, får du problemer med varme, medmindre du også gør kablet tykkere. Vi kan ikke komme op i MW-klassen med et kabel, der kan håndteres af almindelige mennesker.

Læs også: Henrik Fisker udvikler elbil med ny batteriteknologi

Alternativt kan du skrue op for spændingen. Men så bliver det også farligt. Vi har nok ikke lyst til at lade bilerne med 10 kV.

Anders Würtz

Det lyder som febervildelser

Hvis et 70 kWh batteri lades med på 1 minut, vil det kræve >4 MW. Svarende til kablet fra en halvstor havvindmølle. De kabler er så tykke som en arm.

Der vil ufravigeligt være 5-10 pct. ladetab, som vil give meget høj temperatur-gradient over batteriet, som vil degradere.

Dette kan ikke lade sig gøre, uden at en masse forhold kommer på plads.

Fisker er en fusker. Igen.

Finn Andersen

Hyper-ladning ...

Nu ved jeg ikke, hvor mange kWh batterikapaciteten der er i denne bil, men jeg ved, at hvis man på 1 minut skal overføre 100 kW, så kommer det med statsgaranti til at blinke i naboernes køkkenlamper :)

Lars Kr. Lundin

Hvis man antager 6 km/kWh, så svarer 800 km til 133 kWh, som ved opladning på 1 minut kræver en ladeeffekt på 8 MW – hvilket er en god størrelsesorden mere, end hvad man forventer snart at se for li-ion-batterier.

Jens Olsen

160 kWh mener jeg at have hørt, men who knows. Det er jo Fisker, der siger det!

Med 1 min. bliver effekten omkring 10 MW. Det tror jeg ikke lige går. Men 10 min. kan også gøre det.

På den anden side er 10 MW det samme, som øresundsfærgerne oplades med. Men det er så også med 10 kV, og nogle ordentlige kabelbasser, der placeres af en robot.

De kraftigste ladestandere under opførelse er 400 kW. Jeg tror aldrig, vi kommer til at se ladestationer til biler med over 1 MW. Men man skal selvfølgelig aldrig sige aldrig. Der bliver i hvert tilfælde bruge for nogle kraftige ladere, når de tunge ellastbiler snart kommer.

Baldur Norddahl

Effekten skal også føres rundt internt i bilen, ligesom at køling skal kunne følge med. Det er jo ikke en færge, hvor installationen kan fylde en container og varmen dumpes i havet.

Hvis der lades med 10 MW, og der går bare 5 pct. tabt som varme, så skal bilen kunne køle batteriet for en halv MW spildvarme. Det lyder ikke helt realistisk.

Henning Kjær

1-10 MW er forbudt for børn og deres fædre

1-10 MW er industriinstallation, ikke noget, man bare har i carporten.

Bare det at have en kontakt, der kan afbryde den effekt, er voldsomt stor.

Lysbuen kan smelte/brænde huller i karosseriet.

En induktionssmelteovn med 2,5 MW smelteeffekt kan smelte 3 ton støbejern i timen. Det er fra 20 til 15000 C inkl. 6-700 kW kølebehov.

Lars Jørgensen

Forstiller mig, at der vil ske det samme som hos Facebook-centeret, der tidligere blev nævnt her på siden.

Hvis installationen ikke er perfekt, kan det hele bryde i brand.

Kan lige forestille mig, at man slæber et 20 kg 1000 kvadratkabel hen til bilen for at lade.

Hvis det er andet end et reklame- stunt, så kræver det en form for automatik at lade bilen i praksis, ellers skal man montere 10 ladestik rundt omkring på bilen for at få effekt nok.

Den store fordel er dog, at man burde kunne regenerere al bremsekraft ved normal kørsel.

Jens Olsen

Jeg har svært ved at forestille mig andet, end at vi på et eller andet tidspunkt havner på en fælles standard for laderobotter. Men nok først om en del år, når vi har batterierne, der kan tåle så hurtig opladning, og når elbiler er flertallet på vejene.

Sådan en sag på måske 1-2 MW der kan oplade et 60 kWh batteri på 2-3 minutter. Måske gennem en lem i bunden, som en robot automatisk åbner og skyder en solid kobling op i. Måske også med en standard for tilkobling af køling.

Effektbehovet for en ladestation bliver ikke større, end det er i dag. I stedet for 10-20 ladestandere, der lader samtidig, er der bare een hurtig, som med en benzinpumpe i dag.

Og som det ofte sker på ing.dk, går debattørerne også i løsningsmode:

Hans Andersen

Kan man ikke mindske problemet med netbelastningen ved, at ladestationen har nogle kondensatorer, der udjævner? Selv hvis ladetiden er nede på 1 minut, vil der jo være masser af tid til at lade kondensatorbatterierne op mellem bilopladningerne. Det vil sænke behovet for effekt til ladestationen, men løser selvfølgelig ikke problemet med kablernes dimensionering til bilen fra ladestationen.

  • Men mon ikke der er tale om en fortalelse og eller SPIN? - I realiteten, er der nok mere tale om en udskiftning af batteriet, end en egentlig opladning.
  • 1
  • 3

Superledere er vel kodeordet her. Og AI til at overvåge hvornår det er sikkert at overføre energien?
Man kan ved forestille sig at de ret kraftige kabler bliver hejst ned til kontaktfladerne, så man ikke skal være supermand for at koble på?

  • 0
  • 0

Et helt minut for et skift - kan det ikke gøres hurtigere ?

Og offcar opladning af det andet, på bedste tidspkt, til laveste pris.

  • 0
  • 6

Mange af os er som ingeniører 'faret i blækhuset' fordi en hurtig overslagsberegning viser at vi er størrelsesordner fra realiteter ;-). Vi ser gerne at ingeniøren skriver om spændende nye ting blot der er et passende "SPIN-filter" inde i billedet.
Hvis man vil se et 'ladestik' af den størrelsesorden som der her tales om kan man tage op til Helsingør og komme en tur med Tycho Brahe. Der er blevet 'batteridrevet' med 4 X 20 tons batterier "på taget" i alt 4 MWh. Den lader, når det ellers virker, med omkring 10 MW. 'Stikket' er noget der betjenes af en industrirobot. Alene den nødvendige kabelføring i en bil vil være "et interessant studie"
Det har været gennemgået her på ing:
https://ing.dk/artikel/vandkolede-batterie...

  • 0
  • 0

Det er da fint at tænke i superledere over til køretøjet (findes der over hovedet superledere der ikke skal være nedkølet?), men hvordan med forbindelsen fra højspændingsnettet og ud til ladepunktet? Hvem skal betale for den 10 kV forbindelse?
I Helsingør måtte de lægge 7 km nyt højspændingskabel ned for at få strøm til Tycho Brahe / Aurora. I Norge, med færgen Ampere, måtte de opbygge et sæt buffer-batterier på i havnen. Det net der er på stedet kan slet ikke klare de ladestrømme der skal overføres til færgen.

  • 1
  • 0

Der er blevet nævnt stor strøm kontra stor spænding ved effektoverførsel. Det er intet problem at sikre mod stor spænding, og stor spænding medfører ingen farer hvis sikkerheden er ok. Problemet er isolation, og kun isolation. Stor spænding kræver stor isolationsafstand, og er derfor et problem. Stor strøm medfører varme, og er derfor også et problem. Jeg udelukker ikke at man kan oplade mange gange hurtigere end i dag, men kablerne vil blive større og mere uhåndterlige. Jeg tror det er muligt at komme ned på få minutter, men måske ikke en god idé. Kablet vil være mindre håndterbar, både kabler, stik og elektronik samt ladestation mange gange dyrere, og måske vil interessen for at opsætte ladestationer dale - når føtex og bilka har ladere, er det for at kunderne går på indkøb mens bilen lader. De vil hellere opsætte flere ladere.

Jeg tror den bedste måde at lade 50 gange hurtigere end idag, er at forbinde 50 kabler. Derved bliver de enkelte kabler mere håndterbare.

  • 0
  • 0

Vi har følgende datapunkter fra Tesla Semi Truck præsentationen:
Megachargeren skulle kunne lade 80% (400 miles ud af 500 mile range) af et 1 MW batteri (2 kW/mile) på 30 minutter.
Er der en elektrikker tilstede, der hurtigt kan regne ud, hvor meget den så skal lade med?

Er der nogen, der tvivler på, at Moores lov for batterier og batteriteknlogi ikke vil fortsætte med at give os større kapacitet, hurtigere opladning, mere kompakte batterier, osv.?
Med lidt fremskrivning i 6 år tror jeg ikke, at det bliver umuligt for Hr. Fisker at holde, hvad han lover.

  • 0
  • 2

Det er muligt at opnå meget store spændinger i et håndterbart kabel med de rigtige isolationsmaterialer. Og man kan lave stik der isolerer bedre end afstanden i luft. Så jeg vil ikke sige at Fiskers tanke er umulig. Sikkerhed er ikke et problem, da det er muligt at sikre på flere måder, både fysisk og ved elektronisk overvågning. Opladeren skal naturligvis også indeholde et batteri, for at ikke overbelaste elnettet. Måske kommer det - men det vil først og fremmest kræve, at batterierne kan klare mosten. Hvis vi får batterier der kan oplades på 2 minutter, så vil det måske være grund til at lave en oplader der også kan oplade på 2 minutter. Det skal helst ske ved høj spænding, fra 30kV - 50kV for at kablet er håndterbart.

  • 0
  • 0

Det er et spørgsmål om design kompromis i batteriet, ellers kan man sagtens lave kanaler så kemien kan falde på plads på et minut. Det vil være på bekostning af energitætheden og det vil nok typisk ikke være interessant at vægte hastigheden helt så meget.
5 minutter kan fint gøres.
Men Fisker taler ikke sandt af den grund. Han lyver for at hype og det er en skam istedet for ingeniørmerit.
Jeg kunne let hjælpe ham men han ved bedst. Ligesom sidste gang hvor han ikke lyttede.
Konkurs er givet.

  • 0
  • 1

Indrømmet, at jeg ikke rigtig har regnet på det, men tidsfaktoren kan have betydning.
Hvor varmt bliver kablet efter 1 minut med f.eks. 6MW ladning?
Hvis kablet kan klare 100kW over 1 time, hvor man må regne med stabiliserede temperaturforhold, hvor meget mere kan det så klare på 10 minutter eller 1 minut, hvor varmekapaciteten begynder at få betydning for den endelige opvarmning.

  • 0
  • 0

Plastik materialer tåler op til 160kV per mm over sig. Så med kun 1mm isolation, kan vi opnå spændinger på op til 160kV. Typisk vil vi bruge et coax kabel, samt data ledning, så vi har styr på præcist hvor meget effekt der aftages, og om der er tab. Det er muligt at måle lækstrømmen i isolationen, både før og under opladning. Og, det er muligt at sikre at stikket er ordentligt sat i inden der oplades - sker det ikke, så vil energien afsættes i luften, da luften ikke isolerer nær så godt som plast.

Min vurdering er at det er muligt. Måske kan man endda lave et ladekabel der er lettere og mere smidigt, end dem der bruges nu.

Udover mekanisk sikkerhed, så kan moderne elektronik også sikre på mange måder, så der ved enhver fejl ligefrem trækkes energi ud af kablet. Det betyder, at der ved uheld, berøring mv. ikke engang er den energi i kablet, som kapaciteten af ledningerne medfører, for energien trækkes ud.

  • 0
  • 0

Indrømmet, at jeg ikke rigtig har regnet på det, men tidsfaktoren kan have betydning.
Hvor varmt bliver kablet efter 1 minut med f.eks. 6MW ladning?
Hvis kablet kan klare 100kW over 1 time, hvor man må regne med stabiliserede temperaturforhold, hvor meget mere kan det så klare på 10 minutter eller 1 minut, hvor varmekapaciteten begynder at få betydning for den endelige opvarmning.


Forstår ikke helt hvad du mener. Mener du 6MW eller 100kW? Du kan ikke lade med 6MW, hvis kablet kun er til 100kW.

Mener du derimod at der lades ved 6MW ved spænding på 100kV, så kræves 60A. Det kan et par installationskabler til huset klare.

Hvis jeg skulle designe et højspændingskabel, vil jeg sikkert have to skærme - derved kan lækstrømmen fra inderlederen måles, og laderen slå fra, hvis der er for stor lækstrøm, f.eks. på grund at tryk på kablet. Et tryk på kablet ændrer også kapaciteten, og den kan også måles, så der slås fra hvis den øges. Endeligt kan man også kommunikere med bilen og lave målinger på dens side af stikket, så der lukkes for strømmen, og energien hentes aktivt ud af kablet, hvis der måles fejl.

  • 1
  • 0

Her er et billede af en 50kV charger

"a DC-DC 50KV Rapid Charger, which is capable of charging compatible EVs to 80 per cent of their charge in just 20 minutes"

En 50 kV lader skal ikke bruge 20 minutter om det så er en Tesla Semi eller ligefrem Helsingør-Helsingborg færgen du sætter til. Det passer derimod fint med en 50 kW lynlader og elbil med et mindre batteri.

  • 3
  • 0

Jens Madsen jeg tror du skal tænke lidt over hvorfor 25 kV installationer på jernbanen ser så voldsomme ud. De kan jo angiveligt bare bruge 1 mm plastik og lidt elektronisk overvågning i stedet?

  • 1
  • 0

Jens Madsen jeg tror du skal tænke lidt over hvorfor 25 kV installationer på jernbanen ser så voldsomme ud. De kan jo angiveligt bare bruge 1 mm plastik og lidt elektronisk overvågning i stedet?


Jo, men toget vil ikke køre mange meter, hvis køreledninger skulle isoleres med plastik.

Hvor store isolationsafstandende er afhænger meget af materialet. Det er en udfordring at lave f.eks. stik, da at man her ikke kan undgå at der er luft. Men, hvis stikket sættes i, og isoleres af plastik inden der sættes strøm på tåles store spændinger. Man kan også udforme stik, så spændingen skal gå uden om plastik (sætte plastik imellem), og derved opnå større spænding på mindre afstande.

Det er alt sammen et kompromis mellem materialer, pris, levetid, og funktionalitet (f.eks. kablets fleksibilitet). Sikkerhed er et mindre problem, da vi antager vi her bruger isolerede kabler med skærm omkring. Samtidigt er i dag muligt at lave en del elektronisk sikkerhed, der aktivt måler f.eks. om et kabel trykkes, isolationsstrømme og ældelse og meget andet, blandt andet temperatur og lækstrømme i kablet.

Ved DSB er der krav til langtidsholdbarhed, og simple samt billige løsninger. Derfor bruger man uisolerede kabler. De moderne føreløse tog er dog forsynet med strømskinner i stedet.

  • 0
  • 0

6 MW er som et stort el-lokomotiv der får sin effekt fra 240A med 25.000V. Det er ikke noget der kan forsynes fra en traditionel 400 V AC installation.
Jeg håber ingen kommer til skade.

Selv en 500 kW 400vAC installation er en industriinstallation,

  • 1
  • 0

Ja og vi må antage at Teslas semi truck oplader med mindst 1 MW. Men så er der stadigvæk et godt stykke op til 10 MW.


Men bestemt indenfor rækkevide. Det er alene et spørgsmål om stor spænding og elektronisk overvågning af materialer.

Den største udfordring er ikke lader, forsyning, stik eller kabel, men at få et batteri med så høj kapacitet der kan lades på et minut. Dette vil sandsynligvis også være til meget høj spænding, og indeholde elektronisk sikkerhed så serieforbindelsen normalt er afbrudt, med mindre bilen er tændt eller der lades, og der ikke detekteres lækager, berøringer, eller andre fejl.

  • 0
  • 0

Hvorfor ikke bruge 50kV og 10A?

Fordi elektronik der kan håndtere så høje spændinger er voldsomt dyrt, fylder og vejer. Det vil du installere i alle biler. Du forsimpler problemerne voldsomt. Hvordan vil du eksempelvis lave print med 50 kV i banerne? Hvordan undgår du at der ikke et eneste sted i bilen omfattende elektronik og ledningsnet kan opstå en skade, som tillader lækstrømme? Hvordan får du en brandmand til at røre ved en bil med 50 kV på batteriet?

En 10 kV transformer fylder som et lille skur og koster adskillige millioner kr. 50 kV transformerstationer er en hel grund med installationer.

Udviklingen går den modsatte vej. Eksempelvis blev Metro bygget med lavere spænding end både S-tog og fjerntog.

50 kV hører hjemme i elnettets transportnetværk.

  • 1
  • 0

Men 500 kW er kun 0,5 MW

6 MW er som et stort el-lokomotiv der får sin effekt fra 240A med 25.000V. Det er ikke noget der kan forsynes fra en traditionel 400 V AC installation.
Jeg håber ingen kommer til skade.

Selv en 500 kW 400vAC installation er en industriinstallation,


Det er intet problem. Du skal bare have en stak batterier i laderen. Men, det koster dyrt, hvis laderen skal have flere batterier end bilen.

Sikkerhed er det mindste problem. Det største problem med sikkerhed er at det altid er nogen der formår at gøre den så dårlig, at der er fare og går galt.

Desuden er 1kV og 25kV eller 50kV næsten lige farligt at blive dræbt af.

  • 0
  • 1

Når du laver højspændingsprint, kan du bruge almindelige print, og lave udfræsninger mellem banerne hvor der er høj spænding. Herefter indstøbes printet, og der presses et egnet plastmateriale ned igennem udfræsningerne, der øger den spænding der kan tåles. Nogle laver også en kasse som printet lægges i, og ved at spændingerne skal igennem plastikket, så øges den spænding der tåles. Der findes mange plast materialer der øger spændingen, og som kan bruges ved indstøbningen.

Derimod kender jeg ingen gode metoder til at opnå 500A i printbaner. Du kan købe enormt dyre print, med tykkere kobber lag, eller bruge multilayer. Men, 500A er altså meget.

  • 0
  • 0

Forstår ikke helt hvad du mener. Mener du 6MW eller 100kW? Du kan ikke lade med 6MW, hvis kablet kun er til 100kW.


Du kan godt køre 6MW en kort tid i et 100kW kabel. Jeg forestillede mig samme spænding, og tænkte så over om varmekapaciteten i kablet kunne gøre, at man kunne lade med mere effekt i kortere tid. Og det kan man selvfølgelig, da noget af varmen bruges til at opvarme ledningen.
Desværre stiger tabet med overført effekt^2 ved konstant spænding, så festen slutter ret hurtigt.
Hvis varmekapaciteten var den begrænsende faktor, kunne du kun øge den overførte effekt med 1/sqrt(ladetid). Desværre har kobber ikke mere varmekapacitet end 0,4kJ/kg.

  • 0
  • 3

Du kan godt køre 6MW en kort tid i et 100kW kabel. Jeg forestillede mig samme spænding, og tænkte så over om varmekapaciteten i kablet kunne gøre, at man kunne lade med mere effekt i kortere tid. Og det kan man selvfølgelig, da noget af varmen bruges til at opvarme ledningen.
Desværre stiger tabet med overført effekt^2 ved konstant spænding, så festen slutter ret hurtigt.
Hvis varmekapaciteten var den begrænsende faktor, kunne du kun øge den overførte effekt med 1/sqrt(ladetid). Desværre har kobber ikke mere varmekapacitet end 0,4kJ/kg.


Du kan bruge større spænding og strøm end kablet er lavet til - men det er bedre at bruge kabel som er lavet til det. Skal kablet være tynd og flexibelt, tror jeg man skal indbygge noget måling, så man har kontrol med temperatur og kan måle lækstrøm og tryk og sammenpresning med kapacitetsmålinger og derved kan køre til grænsen eller tæt på - i dag er store sikkerhedsmarginer.

  • 0
  • 0

Kunne man tænke sig at anvende 10Mhz og samtidig udvikle en transformator delvist indbygget i karrosseriet. Naturligvis skal der så være ladestationer med den anden "halvdel " af transformeren.
Jeg ville mene at det er lettere at overføre høj frekvent strøm i store mængder.

  • 0
  • 0

"Jeg ville mene at det er lettere at overføre høj frekvent strøm i store mængder." men intet er mere forkert.
Det er bla. derfor at de store søtransmisionskabler er med jævnstrøm/vekselrettet strøm.

  • 1
  • 1

Da det drejer sig om store strømme over korte afstande, så mener jeg at højere frekvens ville nedsætte strømmen og dermed fjerne varmen ved tabsmodstanden i kablet.
Søkabler er lange og har dermed relativ stor selvinduktion og kapacitet, hvorved høj frekvens bliver "kortsluttet". Det er relativt nemt at overføre højfrekvente signaler, med jeg har ikke regnet på energioverførsel. Det var bare en tanke, der kom da jeg læste om kæmpe kablerne.

  • 0
  • 1

3000V og 2000A i et stort spadestik med to sider. Væskekølet kabel på 300A.
Ca 1cm2 kobber. Ingen sag.

I praksis ville man nok spørge om ikke lidt mindre kunne gøre det.
Med 800V og 1250A tager det kun 2½ minut at lade 40kWh på.

  • 0
  • 0

Er køling virkelig nødvendig?


Det er rigtigt nok men det er så 2000A igennem 1cm2 og det kan i praksis være konstant hvis der er kø. Væskekøling er bare en let måde at holde kablet "friskt".
Det lød også lidt underligt første gang jeg hørte konceptet men Tesla kører med det i deres ladere.

  • 0
  • 0

Jeg tror løsningen er meget højere spænding. Det er dyrere, men måske falder omkostningerne. Fordelen er, at vi ikke behøver tykke, tunge og besværlige kabler. Og måske kan vi undgå andet end luftkøling.

Hvis vi kun ønsker at overføre den dobbelte effekt af nuværende, kan vi måske bruge et par kabler - og bruge to ladestationer til opladningen. Men, det er ingen fremtidsløsning.

Jeg tror at overførsel af effekt i MW størrelser er indenfor den teoretiske og praktiske rækkevide, men det vil kræve investeringer i ny teknologi. Spørgsmålet er, om det betaler sig. Hvis vi ved at batterier der kan oplades med så stor energi kommer, så er det sandsynligvis værd at investere i, og udvikle.

  • 0
  • 0

En anden mulighed er at opdele batteripakken i sektioner a 20kWh, som så bruges vekslende for at få jævn afladning og undgå problemer med parallel koblede celler.
De kan så serieforbindes ved ladning, så det er spændingen der stiger og ikke strømmen.
Det kræver nye ladestationer, men det gør 6MW også. Der er stadig et stykke op til 6MW, men det kan give et stykke af vejen.
Lader du med 6MW på et 400V batteri får du 15000 ampere, som er nogle størrelses ordner større end strømmene der bruges under kørsel.

  • 0
  • 0

Der foregår en elektrokemisk process i batterier og denne process er ikke tabsfri.

Lithiumbatterier har en "charge efficiency" oppe omkring 90%, dvs man får kun 90% af energien ud igen.

Hvis vi deler tabet ligeligt imellem opladning og afladning, er det 5% af energien der bliver til varme i selve batteriet under opladningen.

Hvis vi regner konservativt på bilproducentens påstand, bliver der afsat noget der ligner 200-400 kW i batteriet i det ene minut hvorpå det oplades.

Det næste problem er at for at overføre et par megawatt til bilen, skal spændingen op i 10kV området for at holde strømmen nede på nogle hundreder ampere.

Vi må antage at det ikke er planen at dumpe en transformator på et par hundrede kg i bagagerummet og dermed er der næsten per definition et tab på ikke under 10% i at konvertere de 10kV ned til batterispændingen. Kald det 500kW i et minut.

Vi er langt ude over hvad der med nogen rimelighed kan give nogen mening.

Men hvis vi for "lade batteriet" læser "lade kondensatoren" bliver det straks mere realistisk.

Kondensatorer har et forsvindende lille tab, fordi der ikke foregår elektrokemiske processer, det er, så at sige, bare elektroner der bliver stablet op ad en isolator.

Hvis man forestiller sig at ladestationen har en kondensator indbygget i samme størrelsesorden som bilen og man kan forbinde dem sammen med nogle korte men solide kobberkontakter, kan halvdelen af ladningen overføres til bilen på meget kort tid med meget små tab.

Det har yderlige der fordel at ladestationens kondensatorer kan lades langsomt op fra elnettet, som derved beskyttes imod disse kortslutnings-lignende belastninger.

Ulempen er primært at energidensiteten i sådanne kondensatorer er en brøkdel af hvad den er i batterier, så vink farvel til bagagerummet, bagsædet og formodentlig alle mulige andre hulrum i bilen.

  • 0
  • 0

Hvis vi regner konservativt på bilproducentens påstand, bliver der afsat noget der ligner 200-400 kW i batteriet i det ene minut hvorpå det oplades.


Batteriet vejer måske 400kg ~100kWh, så de 300kW i 60s er 18000kJ.
18000kJ/400kg = 4,5kJ/kg => 3 til 4K opvarmning. Det lyder ikke som et problem.
En fossil bilmotor der yder 100kW skal af med 300kW overskudsvarme, så det er allerede løst.
Med så kort opladningstid har varmekapaciteten betydning.

  • 0
  • 0

Som Svend foreslog, så kan man skifte mellem serie og parallel kobling af batteriet, og derved lade batteriet med større spænding. Det betyder, at der ikke behøver at være store tab i transformeren. Måske kan batteriet direkte kobles til ladestikket - bortset fra, at der sandsynligvis skal bruges en del sikkerhedselektronik, for at sikre at der ikke er strøm på stikket uden at ladestikket til ladestationen er 100% sat på og tætsluttende.

Et skift mellem seriel og parallel kobling, gør desuden at det kun er højspænding på når der lades med lynlader. Ved almn. husinstallation lader kan bruges parallel kobling, og lades som almn. elbil.

Jeg tror ikke at ladning er et stort problem. Det vil koste en del i udvikling, og laderne bliver dyre. Men det kan godt lade sig gøre.

Det kritiske bliver batteriet. Et batteri har dog en vis varmekapacitet, og hvis den kan holde temperaturen langt nok nede under opladningen, så er det måske muligt.

  • 0
  • 0

Det er ikke sådan med hovedregning. Det skal være 45K, og så er det lidt kritisk.
Men tabet PHK udregner gælder ved normal ladning og afladning, med meget stor ladestrøm bliver tabet voldsomt større (I^2*R).

  • 0
  • 0

Hvis man forestiller sig at ladestationen har en kondensator indbygget i samme størrelsesorden som bilen og man kan forbinde dem sammen med nogle korte men solide kobberkontakter, kan halvdelen af ladningen overføres til bilen på meget kort tid med meget små tab.


Hvorfor kun halvdelen af energien?

Hvis du tager to kondensatorer, med samme kapacitet, og sætter en ledning imellem dem, så vil spændingen over hver kondensator falde til det halve. Og energien, over hver kondensator, falde til 1/4. Samlet, er der 50% af energien efter forbindelsen. Resten brændes af i modstanden, eller i gnistbuen. Hvordan gør man så???

Jo, man bruger en spole og nogle dioder, når de to kondensatorer sættes sammen. Med kun en spole, så opnås en svingningskreds, hvor energien står og cykler mellem de to kondensatorer. Der går ikke energi tabt - andet end måske lidt udstråling fra spolen. Så kommer kunsten: At afbryde forbindelsen i svingningskredsen, på det helt rette tidspunkt, hvor alt energien ligger på bilens kondensator, og endnu ikke er begyndt at cykle tilbage. Til dette bruges nogle dioder. Normalt vil man bruge dioder i serie med batteriet der oplades, så der sikres strømmen ikke går den gale vej. Og der vil blive brugt dioder over opladerens kondensator, så der sikres at spændingen over den, ikke bliver negativ. Alt i alt, kan man overføre energi mellem to kondensatorer, med meget lav tab, ved hjælp af en spole og dioder. I nogle tilfælde vil man også bruge transistorer, da det muliggør at kondensatorer og spændinger kan dimensioneres anderledes - det er endda muligt, at oplade et batteri til større spænding, end det er på den kondensator som det oplades fra - sammen med transistoren udgør dioden/dioderne nu en almn. DC-DC konverter.

Jeg kan ikke se at 50% af energien hører hjemme noget sted. Gør man det godt, så er det 95% af energien der overføres. Og gøres det dårligt (med en stor gnist!), så er det kun 1/3 der overførs, og 2/3 der brændes af i en gnist. (25% oplades og 50% brændes af - samt 25% bliver liggende på laderens kondensator og tæller ikke med i regnestykket).

  • 1
  • 0

Hvorfor skal de stakkels batterier voldlades så hurtigt?
Kunne man tænke sig at løsningen, når den kommer en dag, bliver en standard for udskiftning af standardiserede batterimoduler, som oplades på "tankstationen" i god ro og orden?
Lad os sige et standardmodul der passer til en lidt mindre bil med rimelig rækkevidde - så kan større biler få to.
Og så en robot på tankstationen som løfter de afladte moduler ud af bilen og de velopladte ind i stedet.
Som alle løsninger der involverer standardisering giver det noget fastfrysning af konkurrence og udvikling - men hvis man reelt sælger det gamle batteri og køber det nye ved hver transaktion, kan forskellige tankstationskæder jo markedsføre sig på forskellige moduler, bare de passer i samme "bay" i bilen (og kæderne er forpligtede til at tage imod hinandens moduler).

  • 0
  • 1

Kunne man tænke sig at løsningen, når den kommer en dag, bliver en standard for udskiftning af standardiserede batterimoduler, som oplades på "tankstationen" i god ro og orden?

Det kunne man godt tænke sig. Men der er tilsyneladende ikke det forbrugerne ønsker (som også erfaringen fra BetterPlace viser) og så kommer det ikke til at ske.
Tænk også på at vil give en fordyring af elbiler over for det, at lynladning er noget den typisk billist kun vil have brug for meget sjældent.

  • 2
  • 1

Men der er tilsyneladende ikke det forbrugerne ønsker

Jamen både Fisker og Tesla opfatter tydeligvis "kom hurtigt (og langt) videre fra tankstationen" som en væsentlig konkurrenceparameter. Og det er faktisk også med aktuel teknologi mit største forbehold ifht. selv at købe en elbil til at dække mit kørselsbehov. Det er også for mig rigtigt at langt de fleste ture (til/fra arbejde, 2x13 km) snildt kan klares med en natlig opladning hjemme i indkørslen, men så er der de længere ture - ofte med for meget oppakning til at det er tillokkende at tage toget.

Om man parkerer bilen, og en plade under bilen lynoplader så man kan køre videre efter 1 minut, eller om man parkerer bilen, og en robot udskifter batterimodulet så man kan køre videre efter 1 minut, det tror jeg forbrugerne er ligeglade med - bare det spiller.

En væsentlig parameter for at få elbiler til at være attraktive også til lange ture er jo, at der er et udbygget net af "tankstationer", helst på et helt kontinent (især når vi taler om lastbiler). Hvad enten vi taler om en løsning med ekstreme ladestrømme og -effekter, eller om standardiserede moduler og robooter, så kræver det nok mere end én udbyder kan løse alene - altså enten offentligt medspil (evt. regulering), eller omfattende samarbejde mellem flere udbydere. Ingen af delene appelerer vel til disse entreprenante virksomheder.

Tesla er jo hverken ubegavede eller totalt urealistiske (så havde de ikke 100.000-vis af biler ude hos forbrugerne), og Fisker er... ja det ved jeg så ikke, men jeg tænker der er gode grunde til at firmaerne peger den vej de gør. Jeg forstår det bare ikke.

  • 0
  • 1