Μικρή μπαταρία LFP ή μεγάλη μπαταρία NMC, ποια να διαλέξω;

Η επιλογή μπαταρίας σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο, δεν αφορά πλέον μόνο το πόσα χιλιόμετρα μπορεί να διανύσει. Η διαφορετική χημεία των κυψελών, επηρεάζει το κόστος, το βάρος, τη διάρκεια ζωής, την απόδοση και τον τρόπο με τον οποίο πραγματοποιείται η φόρτιση. Οι μπαταρίες LFP κερδίζουν συνεχώς έδαφος στα πιο προσιτά ηλεκτρικά μοντέλα, την ώρα που η τεχνολογία NMC, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως στις εκδόσεις μεγαλύτερης αυτονομίας. Το Kia EV2 αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτής της αλλαγής, καθώς διατίθεται με δύο διαφορετικές μπαταρίες και δύο διαφορετικές χημείες. Η μικρότερη έχει χωρητικότητα 42,2 kWh και χρησιμοποιεί LFP, ενώ η μεγαλύτερη των 61 kWh βασίζεται σε NMC. Παρότι η δεύτερη προσφέρει αισθητά περισσότερη αποθηκευμένη ενέργεια, οι διαφορές μεταξύ τους δεν είναι τόσο απλές όσο θα περίμενε κανείς.

317 ή 453 χιλιόμετρα αυτονομίας;

Η σημαντικότερη διαφορά γίνεται αντιληπτή στην αυτονομία. Η μπαταρία LFP των 42,2 kWh επιτρέπει στο Kia EV2 να φτάνει έως τα 317 χλμ. σύμφωνα με τον κύκλο WLTP, ενώ η έκδοση με την μπαταρία NMC των 61 kWh, φτάνει έως τα 453 χλμ. Η διαφορά των 136 χλμ. αντιστοιχεί περίπου σε 43% μεγαλύτερη θεωρητική αυτονομία για τη μεγαλύτερη μπαταρία. Πρόκειται για ένα πλεονέκτημα, που αποκτά ιδιαίτερη σημασία όταν το αυτοκίνητο χρησιμοποιείται συχνά σε ταξίδια, ή όταν δεν υπάρχει εύκολη πρόσβαση σε φορτιστή. Αντίθετα, για έναν οδηγό που κινείται κυρίως μέσα στην πόλη και στα προάστια και μπορεί να φορτίζει στο σπίτι, τα περίπου 300 χλμ. της μικρότερης μπαταρίας μπορούν να καλύψουν μεγάλο μέρος των καθημερινών αναγκών. Έτσι, η μεγαλύτερη μπαταρία, δεν αποτελεί απαραίτητα μονόδρομο, παρά τη σαφή διαφορά στην αυτονομία.

Η εντυπωσιακά μικρή διαφορά στο βάρος

Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα στοιχεία του EV2 βρίσκεται στη μάζα των δύο συστοιχιών. Η μπαταρία LFP των 42,2 kWh ζυγίζει 319 κιλά, ενώ η NMC των 61 kWh φτάνει τα 325 κιλά. Μόλις έξι κιλά χωρίζουν, λοιπόν, δύο μπαταρίες που έχουν διαφορά 18,8 kWh στη χωρητικότητα. Η μεγαλύτερη αποθηκεύει σχεδόν 45% περισσότερη ενέργεια, χωρίς αντίστοιχη αύξηση του βάρους. Το στοιχείο αυτό αναδεικνύει ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά των δύο τεχνολογιών. Η NMC προσφέρει συνήθως υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, επιτρέποντας την αποθήκευση περισσότερης ενέργειας σε αντίστοιχη μάζα ή όγκο.

Ωστόσο, τα συγκεκριμένα κιλά, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως άμεση σύγκριση της ενεργειακής πυκνότητας των μπαταριών. Η Kia αναφέρεται στο συνολικό βάρος των πακέτων, το οποίο περιλαμβάνει κυψέλες, ψύξη, ηλεκτρονικά, προστατευτικές δομές και όλα τα υπόλοιπα εξαρτήματα της συστοιχίας. Για τον τελικό χρήστη πάντως, το αποτέλεσμα παραμένει εντυπωσιακό: η μετάβαση από την μπαταρία των 42,2 kWh σε εκείνη των 61 kWh προσθέτει μόλις έξι κιλά.

Γιατί η LFP έχει πλεονεκτήματα στην καθημερινότητα

Η επιλογή LFP για τη μικρότερη μπαταρία δεν είναι τυχαία. Η συγκεκριμένη χημεία χαρακτηρίζεται από καλή θερμική σταθερότητα και μεγάλη αντοχή σε κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης. Ένα ακόμη πλεονέκτημα, αφορά τη δυνατότητα συχνότερης φόρτισης έως το 100%. Στις LFP είναι συνηθισμένο να πραγματοποιείται πλήρης φόρτιση σε τακτά διαστήματα, μεταξύ άλλων για να μπορεί το σύστημα διαχείρισης της μπαταρίας, να υπολογίζει και να εξισορροπεί με ακρίβεια, την κατάσταση. Στις NMC, αντίθετα, η μόνιμη παραμονή σε πολύ υψηλό επίπεδο φόρτισης, θεωρείται γενικά λιγότερο ευνοϊκή για τη μακροχρόνια γήρανση της μπαταρίας. Αυτό δεν σημαίνει ότι μια NMC δεν πρέπει να φορτίζεται ποτέ στο 100%, αλλά ότι η καθημερινή χρήση σε υψηλή κατάσταση φόρτισης, δεν αποτελεί την ιδανική πρακτική.

Η μικρότερη μπαταρία είναι και ισχυρότερη

Το Kia EV2 παρουσιάζει ακόμη ένα ενδιαφέρον παράδοξο. Η έκδοση με τη μικρότερη μπαταρία, δεν είναι απλώς ελαφρώς διαφορετική, αλλά διαθέτει και περισσότερη ισχύ. Η LFP των 42,2 kWh συνδυάζεται με απόδοση 107,8 kW, δηλαδή 147 PS, ενώ η NMC των 61 kWh περιορίζεται στα 99,5 kW ή 135 PS. Η μέγιστη ροπή είναι ίδια και στις δύο περιπτώσεις, στα 250 Nm. Ανάλογα με την έκδοση, το 0-100 χλμ./ώρα ολοκληρώνεται σε περίπου 8,5-8,7 δευτερόλεπτα, με τη μικρότερη μπαταρία και σε 9,5-9,7 δευτερόλεπτα με τη μεγαλύτερη.

Δεν μπορεί, ωστόσο, να εξαχθεί ο γενικός κανόνας ότι οι LFP είναι ισχυρότερες από τις NMC. Η απόδοση εξαρτάται από τον τύπο τους, τη διάταξη της συστοιχίας, το σύστημα διαχείρισης, τον μετατροπέα, τη θερμική διαχείριση και τις επιλογές του κατασκευαστή. Στο EV2 υπάρχει μάλιστα μια ενδιαφέρουσα διαφορά στην τάση. Η LFP εμφανίζει τάση 358 V, ενώ η NMC 297 V. Αυτό υποδηλώνει διαφορετική αρχιτεκτονική των δύο συστοιχιών. Οι αριθμοί της χωρητικότητας ενισχύουν αυτή την εικόνα: LFP: 358 V × 118,2 Ah ≈ 42,3 kWh,  NMC: 297 V × 206 Ah ≈ 61,2 kWh. Η υψηλότερη τάση της LFP, επιτρέπει την επίτευξη περίπου 108 kW με χαμηλότερο ρεύμα, σε σχέση με μια συστοιχία 297 V. Για την ίδια ισχύ, στα 358 V απαιτούνται περίπου 301 A, ενώ στα 297 V περίπου 364 A. Αυτό, όμως, δεν σημαίνει ότι η Kia περιορίζει την ισχύ της NMC αποκλειστικά λόγω της χαμηλότερης τάσης. Ρόλο μπορούν να παίζουν οι κυψέλες, το BMS, η καλωδίωση, ο μετατροπέας, η θερμοκρασία λειτουργίας και η ίδια η ρύθμιση του συστήματος.

Kia EV2 Long Range: Το μικρό ηλεκτρικό που θέλει να γίνει το νέο οικογενειακό φαβορί

Σχεδόν ίδιος χρόνος φόρτισης

Ακόμη πιο ενδιαφέρουσα είναι η εικόνα στη γρήγορη φόρτιση. Από 10% έως 80%, το EV2 χρειάζεται περίπου 29 λεπτά με την μπαταρία LFP και 30 λεπτά με την NMC. Με δεδομένο ότι η δεύτερη αποθηκεύει σχεδόν 45% περισσότερη ενέργεια, η διαφορά του ενός λεπτού είναι ιδιαίτερα σημαντική. Η μέγιστη ισχύς φόρτισης φτάνει τα 118 kW στην LFP και τα 112 kW στην NMC. Αν όμως εξετάσουμε τη συνολική ενέργεια που πρέπει να μεταφερθεί, η εικόνα αλλάζει. Στην LFP, το 70% των 42,2 kWh, αντιστοιχεί σε περίπου 29,5 kWh.

Εάν αυτή η ποσότητα ανακτηθεί σε 29 λεπτά, προκύπτει θεωρητική μέση ισχύς περίπου 61 kW. Στην NMC, το 70% των 61 kWh, αντιστοιχεί σε περίπου 42,7 kWh. Η μεταφορά αυτής της ενέργειας σε 30 λεπτά, αντιστοιχεί σε θεωρητική μέση ισχύ περίπου 85 kW. Με άλλα λόγια, η μεγαλύτερη μπαταρία, μπορεί να ανακτήσει περίπου 13 kWh περισσότερης ενέργειας, μέσα σε σχεδόν ίδιο χρονικό διάστημα. Αυτό δείχνει γιατί η μέγιστη ισχύς φόρτισης από μόνη της, δεν αρκεί για να αξιολογηθεί ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο.

Σημασία έχει ολόκληρη η καμπύλη φόρτισης και το πόσο υψηλή ισχύ μπορεί να διατηρήσει η μπαταρία, κατά τη διάρκεια του κύκλου. Οι τιμές των 61 και 85 kW, αποτελούν θεωρητικούς μέσους όρους, που προκύπτουν από τις ανακοινωμένες χωρητικότητες και τους χρόνους φόρτισης και όχι πραγματικές μετρήσεις σε φορτιστή. Στην πράξη, τα διαθέσιμα kWh, τα περιθώρια ασφαλείας του BMS και οι απώλειες φόρτισης, μπορούν να διαφοροποιήσουν τα αποτελέσματα.

Το κόστος παραμένει σημαντικός παράγοντας

Η LFP έχει ακόμη ένα σημαντικό πλεονέκτημα: το χαμηλότερο κόστος παραγωγής. Η χημεία της βασίζεται σε σίδηρο και φωσφορικά άλατα, υλικά που είναι γενικά πιο άφθονα και οικονομικά, από τα υλικά που χρησιμοποιούνται στις καθόδους NMC. Η NMC χρησιμοποιεί νικέλιο, μαγγάνιο και κοβάλτιο, με το κόστος αυτών των πρώτων υλών, να είναι υψηλότερο και να παρουσιάζει μεγαλύτερες διακυμάνσεις. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους οι LFP χρησιμοποιούνται ολοένα περισσότερο στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα βασικού και μεσαίου επιπέδου. Η μικρότερη ενεργειακή πυκνότητα, αντισταθμίζεται από το χαμηλότερο κόστος, ιδιαίτερα σε μοντέλα όπου δεν απαιτείται τεράστια αυτονομία.

Νέο Kia EV2: Το νέο ηλεκτρικό B-SUV – Τιμές και εκδόσεις

LFP ή NMC; Η χρήση του αυτοκινήτου δίνει την απάντηση

Η σύγκριση των δύο μπαταριών του Kia EV2 δείχνει ότι δεν υπάρχει μία χημεία που να υπερέχει σε κάθε τομέα. Η LFP προσφέρει χαμηλότερο κόστος, υψηλή αντοχή στους κύκλους φόρτισης και μεγαλύτερη ευκολία στη συχνή φόρτιση έως το 100%. Η NMC, από την άλλη, αξιοποιεί την υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, για να προσφέρει πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητα, χωρίς ουσιαστική αύξηση του βάρους. Στο EV2 αυτό μεταφράζεται σε 453 χλμ. έναντι 317 χλμ. θεωρητικής αυτονομίας. Παράλληλα, το παράδειγμα της Kia, αποδεικνύει ότι η χημεία δεν μπορεί να εξετάζεται απομονωμένα. Η τάση της συστοιχίας, η αρχιτεκτονική της, ο τύπος των κυψελών, η ψύξη και η στρατηγική του BMS, επηρεάζουν άμεσα τόσο την ισχύ όσο και τη φόρτιση.

Για καθημερινή χρήση με δυνατότητα φόρτισης στο σπίτι, η LFP μπορεί να καλύψει τις ανάγκες ενός οδηγού, χωρίς να απαιτεί το επιπλέον κόστος της μεγάλης μπαταρίας. Για συχνά ταξίδια και μεγάλες αποστάσεις, η NMC προσφέρει το σημαντικό πλεονέκτημα της πολύ μεγαλύτερης ενεργειακής εφεδρείας. Το σημαντικότερο συμπέρασμα από το EV2, είναι ότι η επιλογή μπαταρίας, δεν πρέπει να γίνεται αποκλειστικά με βάση τους τύπους LFP ή NMC. Η πραγματική εικόνα, προκύπτει μόνο όταν εξετάζονται μαζί η αυτονομία, η φόρτιση, η ισχύς, το βάρος, το κόστος και κυρίως ο τρόπος με τον οποίο πρόκειται να χρησιμοποιηθεί το αυτοκίνητο.

Πηγή: automobile-propre.com