NIO, to chiński producent samochodów elektrycznych. Z uwagi na wdrażanie nowatorskich rozwiązań technologicznych porównywany jest przez niektórych dziennikarzy z amerykańską Teslą. Jedną z nowinek jest choćby częściowa samojezdność wybranych modeli czy w pełni automatyczny proces wymiany baterii trakcyjnych – z rozładowanych na naładowane.
Stacja wymiany akumulatorów NIO Power Swap Station (PSS), bo o niej mowa, ma pozwalać na swap ponad 300 akumulatorów dziennie. Co ważne, to nie plany, tylko rynkowa rzeczywistość, bo od dwóch lat w Chinach budowane są już takie zrobotyzowane punkty przekładania akumulatorów, a tylko w tym roku ma ich powstać 1000 – 400 stacji wymiany wzdłuż autostrad i 600 na obszarach miejskich – donosi Reuters. Zaletą tego rozwiązania jest czas. Cała procedura (zmiany) trwa od dwóch do pięciu minut, czyli tylko nieco dłużej niż tankowanie banku paliwa – zapewniają przedstawiciele firmy.
Tesla produkuje m.in. Power Wall i Giga Battery Pack. To, co zaproponowało NIO to dwa w jednym. Stacja PSS to de facto Giga Battery Pack, który część swojej energii przeniesie, poprzez wymianę baterii, do innego urządzenia, które aktualnie jej potrzebuje, czyli do samochodu. Co ciekawe, jeśli PSS nie odsługuje pojazdów, to nadmiar energii może trafić do sieci energetycznej w celu jej stabilizacji – mówi Miroslav Havlas, szef NIO Klub Polska.
Garaż na baterie
Stacja PSS to budynek wielkości dwóch garaży z przestrzenią umożliwiającą wjazd i wyjazd oraz z zautomatyzowanym magazynem ładowania i wymiany baterii. Całość została zaprojektowana tak, aby maksymalnie realizować do 312 wymian na dobę. Budynek mieści do 13 akumulatorów, które ładowane są z mocą od 40 kW do 80 kW w sposób przyjazny dla sieci i baterii. Ponadto PSS wyposażone jest w ponad 200 czujników, które pozwalają – dzięki komunikacji z pojazdem – automatycznie zaparkować pojazd na stacji – czytamy na stronie NIO. I tu uwaga! Europejskie PSS to wersja 2.0. Wersja 1.0 budowana jest na rynek chiński i mieści do 5 baterii oraz obsługuje do 120 wymian na dobę. Model 3.0, którego wdrażanie ma ruszyć latem tego roku, ma obsługiwać aż 21 baterii.
Pierwszym krajem w Europie, w którym – w drugiej połowie ubiegłego roku – otwarto PSS były Niemcy. Na zdjęciu Power Swap Station w Berlinie
Ralph Kranz, dyrektor generalny NIO Deutschland GmbH zauważył, że NIO jest pierwszym producentem OEM w tym kraju, który wprowadził funkcjonujący system wymiany energii, zestandaryzowany dla wszystkich modeli NIO i który umożliwia w pełni automatyczną wymianę baterii w ciągu pięciu minut. – Poszerzenie oferty ładowania jest ważnym czynnikiem przejścia na mobilność elektryczną. Wyjątkowa i ekskluzywna dla użytkowników NIO jest koncepcja Power Swap Stations. Oprócz opcji ładowania z domowego wallboxa i szybkiego ładowania daje im to maksymalną elastyczność – mówi dyrektor Kranz.
Czy to dobre rozwiązanie?
Inteligentna sieć stacji szybkiej wymiany akumulatorów może się sprawdzić w przypadku pojazdów elektrycznych pokonujących długie dystanse. Wówczas auto zatrzymywałoby się tylko na niezbędny czas wymiany akumulatora na w pełni naładowany. – W kilka minut automat wymieniłby akumulator i można by ruszać dalej w drogę. Cała operacja zajęłaby mniej czasu niż tankowanie, nawet bez konieczności wysiadania. Dodatkowo obniżyłoby to cenę zakupu samochodu elektrycznego o koszt akumulatora, który byłby wynajmowany od operatora – mówi Andrzej Gemra, z-ca Dyrektora Renault Terytorium East ds. Efektywności i Rozwoju Nowych Projektów w Renault. Wtóruje mu Miroslav Havlas, który uważa, że dzięki BSS (z ang. Battery Swap Station) w przyszłości możliwa będzie całkowicie autonomiczna wymiana baterii bez obecności kierowcy. – To duża sprawa np. dla rozwoju tzw. “robotaxi”, ponieważ nikt nie będzie potrzebny do ładowania pojazdu, który może zarabiać 24 godziny na dobę – uważa Havlas.
Pomysł „Battery swapping”, czyli przekładania baterii w EV jest także dobrze oceniany przez przedstawcieli firmy Busnex, która oferuje przyjazne środowisku rozwiązania w zakresie transportu publicznego. – To zdecydowanie rozwiązanie przyszłościowe, dające duże perspektywy wsparcia rozwoju elektromobilności. Jest to opcja dająca dostęp do pojazdów elektrycznych dla kolejnych potencjalnych użytkowników, dla których ładowanie pojazdu, stanowiło barierę nie do przejścia. Co więcej, rozwiązanie to może zlikwidować problemy związane z zarządzaniem systemami e-carsharingu – twierdzą eksperci Busnex.
Wcale nienowa koncepcja
Idea popularyzacji elektromobilności poprzez wymianę akumulatorów i tym samym skrócenie do minimum czasu potrzebnego na uzupełnienie energii nie jest zupełnie nowa, gdyż firma rozwija tę technologię od 2014 roku. Patent na taki model rozpowszechniania elektrycznych samochodów uzyskał m.in. polski Instytut Transportu Samochodowego. W 2019 roku ITS otrzymał od Urzędu Patentowego Rzeczypospolitej Polskiej dokument patentowy na wynalazek pt. „Sposób mocowania w podwoziu samochodowym wymiennej kasety z baterią akumulatorów do samochodu z napędem elektrycznym oraz układ konstrukcyjny do realizacji sposobu”. Zdaniem prof. Marcina Ślęzaka, dyrektora placówki – to rozwiązanie technologiczne i jednocześnie sposób uzupełniania energii dedykowany pojazdom z napędem elektrycznym, które pozostają cały czas w ruchu. W tradycyjnym systemie ładowania akumulatorów trakcyjnych, czas niezbędny na pełnego uzupełnienia energii – w zależności od mocy ładowania – to od kilkudziesięciu minut do nawet kilkunastu godzin.
W przypadku naszego rozwiązania, czas wymiany akumulatora trakcyjnego na w pełni naładowany nie powinien zająć więcej jak kilka minut, czyli mniej więcej tyle, ile trwa tankowanie konwencjonalnego pojazdu z silnikiem spalinowym – dodaje Ślęzak.
Stacje NIO w Europie funkcjonujące i planowane (luty 2023)
Sieć stacji szybkiej wymiany akumulatorów była także jednym z projektu przedstawionych ówczesnemu dyrektorowi Renault i Nissana, podczas Światowego Forum Ekonomicznego w Davos w 2007 roku, przez Shai Agassi, właściciela firmy Better Place. W ramach porozumienia Better Place miało zbudować sieć PSS a koncern Renault-Nissan dostarczać pojazdy elektryczne przystosowane do takich operacji. Celem projektu było między innymi wyeliminowanie zasilania ropą naftową z samochodów jeżdżących w Izraelu i zastąpienie jej energią elektryczną i tym samym uniezależnienie się od arabskich dostaw.
– Pierwsza funkcjonująca stacja szybkiej wymiany akumulatorów została uruchomiona przez firmę Better Place w grudniu 2008 roku w pobliżu Tel Awiwu. Do 2012 roku na terenie Izraela powstało 21 takich stacji, a pierwsze samochody elektryczne Renault Fluence Z.E. z technologią wymiany akumulatorów pojawiły się w Izraelu w 2012 roku. Projekt ze strony Better Place zakładał budowę takich stacji, początkowo na terenie Izraela, Danii i na Hawajach a następnie ekspansję na inne rynki międzynarodowe. Po stronie Renault-Nissan pozostało tworzenie nowych modeli z technologią szybkiej wymiany akumulatorów (Renault Kangoo ZE, Renault Zoe, w pierwszej fazie, a następnie kolejnych). Ideą przedsięwzięcia był również plan, aby stacje Better Place i akumulatory do wymiany były zasilane wyłącznie z odnawialnych źródeł energii – wylicza dyrektor Gemra.
Efekt? Trudności finansowe spowodowane bardzo wysokimi kosztami inwestycji wymaganymi do rozwoju infrastruktury stacji szybkiej wymiany akumulatorów, znacznie niższa niż pierwotnie przewidywano wielkość sprzedaży samochodów elektrycznych oraz rozwijanie projektu w zbyt wielu krajach jednocześnie doprowadziło do upadłości firmy Better Place w 2013 roku. Ostatecznie w Izraelu zostało sprzedanych ok. 1000 Renault Fluence ZE, a w Danii ok. 400.
– Pomysł ze stacjami szybkiej wymiany akumulatorów nie upowszechnił się również ze względu na brak zgody wszystkich producentów na unifikację akumulatorów pod kątem ich wielkości i pojemności. W międzyczasie postęp technologiczny doprowadził do powstania akumulatorów o znacznie większych pojemnościach z możliwością coraz szybszego ładowania. Ale pionierski system sprzedaży samochodów elektrycznych Renault i wynajmu akumulatorów funkcjonował w Europie do 2020 roku i był narzędziem sukcesu jakim jest dotychczasowa wielkość sprzedaży samochodów elektrycznych Renault – dodaje przedstawiciel Renault.
To nie moja bateria?
Czy ten sam scenariusz czeka firmę NIO? Zobaczymy. Na razie oferta marki, mimo że rewolucyjna, to wyróżnia się jeszcze jednym elementem. Mianowicie aut chińskiego producenta nie można kupić, jedynie wynająć. Abonament dla niemieckich klientów startuje od kwoty 1149 euro miesięcznie (w zależności od wybranego limitu kilometrów – 20 000 lub 40 000 km rocznie). Oferta ta dotyczy modelu ET7, czyli 5-miejscowego sedana o mocy 652 KM z napędem na obie osie, baterią trakcyjną o pojemności 75 kWh bądź 100 kWh i szeregiem nowatorskich rozwiązań podnoszących komfort i bezpieczeństwo podróży. W palecie modelowej jest także hatchback o oznaczeniu ET5 za 999 euro miesięcznie oraz crossover EL7 za 1428 euro miesięcznie. Klienci instytucjonalni mogą wybrać miesięczny abonament, na zasadzie subskrypcji – od 1 do 60 miesięcy – czytamy na stronie producenta. Auta można zamawiać także w Holandii, Danii i Szwecji.
Podobnie jak w przypadku innych elektrycznych aut, także w przypadku producenta z Azji pozostaje kwestia trwałości baterii. – Kierowcy samochodów spalinowych często martwią się o jej żywotność w samochodach elektrycznych. Opcja zakupu samochodu z baterią na wynajem rozwiązuje ten problem– uważa szef NIO Klub Polska.
Wynajem pojazdu oznacza także, że klient nie jest posiadaczem integralnego i najdroższego elementu samochodu – baterii. Dla wielu elektromobilnych kierowców może to być argument „za”, ponieważ nie zachodzi obawa, że podczas opcjonalnej wymiany do pojazdu nie trafi akumulator lekko wyeksploatowany. Jeśli po przejechaniu modelem NIO ET7 400 czy 500 kilometrów musimy szybko uzupełnić poziom prądu, to nie musimy korzystać z publicznych ładowarek, które w optymalnych warunkach potrzebować będą do 50 minut na naładowania, gdyż po maksymalnie 5 minutach auto wyjeżdża w pełni naładowanym akumulatorem.
– Ludzie często myślą, że NIO to tylko battery swap i że już nie mogą ładować samochód w domu lub w drodze w klasyczny sposób, czyli za pomocą kabla. Mogą! Swap jest poszerzeniem możliwości firmy. Warto zwrócić uwagę, że aktualnie samochody NIO (na platformie 2.0) mogą być ładowane z maksymalną mocą 140kW. Platforma 3.0, która ma wejść do produkcji 2024 roku, korzystać będzie z 800V architektury i mocy maksymalnego ładowania aż 500 kW. Firma aktualnie instaluje już w wybranych krajach ładowarki, które są w stanie dostarczyć taką moc – twierdzi Miroslav Havlas.
Liczby
Aktualnie na rynku chińskim jest 1309 PSS. W Europie na razie 12, ale do końca roku ma się pojawić łącznie 120 stacji. Według planów na koniec 2025 roku NIO zamierza wybudować łącznie ponad 4000 PSS, w tym minimum 1000 poza Chinami, uwzględniając Europę i Stany Zjednoczone. Na koniec lutego br. stacje marki NIO wykonały 10 tys. wymian baterii, a w Chinach przekroczono już liczbę 18 mln. Istniejące PSS posiadają baterie o dwóch pojemnościach – 75 kWh i 100kWh. Od drugiej połowy 2023 roku dostępne również baterie o pojemności 150 kWh – twierdzi NIO.
Pytanie, ile to kosztuje? Przedstawiciel marki w rozmowie z redakcją niemieckiego Auto Motor und Sport zadeklarował, że każdorazowa wymiana baterii to koszt od 25 do 30 euro – w przypadku wynajmu pojazdu obejmującego także akumulator. Należy zauważyć, że kierowca NIO ma dwie wymiany w miesiącu bezpłatne (maksymalnie do 200 kWh energii), dzięki czemu nasza usługa sprawia, że samochód jest tańszy niż w zakupie – powiedział Hui Zhang.
Czy swap ma przyszłość?
Mając na uwadze fakt, że Europa postawiła w ostatnich latach na rozwój infrastruktury stacji ładowania, nagły zwrot w innym kierunku byłby z wielu powodów trudny. – Trzeba też uwzględnić konieczność zaangażowania w proces zmian, samych producentów aut. Samochody muszą być przecież przystosowane, aby móc w łatwy sposób „wymieniać” w nich baterie trakcyjne. W związku z tym, uważamy, że technologia „battery swapping”, może w najbliższych latach stać się niejako uzupełnieniem dla stale powiększającej się sieci stacji ładowania – twierdzą specjaści z Busnex.
Ilość modeli elektrycznych jaka w chwili obecnej jest dostępna na europejskim rynku i jakie nowe wkrótce wejdą do sprzedaży wymaga podjęcia dużego wysiłku ze strony ich producentów w aspekcie dostosowania do systemu PSS. Należałoby przystosować te i przyszłe modele do szybkiej wymiany akumulatorów, co wiązałoby się z bardzo kosztownym przeprojektowaniem platform, czyli najważniejszego i najdroższego elementu konstrukcji samochodu.
– Akumulatory trakcyjne musiałyby spełniać wymagania wielu różnych modeli, różnych producentów. Sieć stacji musiałaby powstać od podstaw na terenie całej Europy a to wymagałoby dodatkowych i olbrzymich środków. Inwestycje w rozwój nowych technologii magazynowania energii do napędu samochodów elektrycznych, które zapewnią większy zasięg i szybsze ładowanie mają większe szanse sukcesu niż powrót do koncepcji szybkiej wymiany akumulatorów, skądinąd w dłuższej perspektywie bardziej opłacalnej i wygodnej dla użytkowników samochodów bateryjnych. Projekt Better Place powstał o kilka lat za wcześnie – kwituje Andrzej Gemra.
Autor: Oskar Włostowski
