Электробусы и их батареи: что такое литий-титанат? (Part.1)

    фото c сайта www.zr.ru

    Друзья здравствуйте, всем здоровья, берегите себя, антисептики — наше ВСЁ!

    Сегодня попробуем рассмотреть московские электробусы по мотивам статьи в журнале «За рулем» в части используемых литий-титанатных батарей (Li4Ti5O12 или LTO), их стоимости и перспектив эксплуатации, также попробуем разобраться, почему литий-титанат не подходит для промышленных решений в ИБП.

    После нашей статьи «Li-Ion технологии: удельная стоимость снижается быстрее прогнозов» вызвал интерес литий-титанат как «не автомобильный» литий. На мой взгляд LTO как раз и является самым что ни на есть тяговыми батареями, которые совершенно не подходят для работы в качестве аккумуляторных батарей в ИБП и телекоме. Почему? Давайте разберемся под катом, структуру статьи условно разделим на три части:

    1. Что такое электробус и почему LTO?
    2. Химия-химия...., все батарейки одинаковые? В чем отличие LTO, LpTO и LFP
    3. Стоимость литий-ионных решений на данном этапе: мировые данные и примерные коэффициенты на рынке РФ

    Что такое электробус и почему LTO?


    Для начала разберемся в статье и «выудим» нужные нам данные


    • используемые LTO-батареи, точнее АКБ+BMS, производства китайской Microvast,INC. Однако ВИКИ утверждает, что в Китае лишь завод по производству батарей, головная компания — Хьюстон, штат Техас, USA
    • Электробусы поставляют КАМАЗ и ЛИАЗ, кузова разные, но силовая установка одна и та же
    • декларируется 7 лет работы или 15 тысяч циклов, однако в буклете производителя указано витиевато «более 12 тысяч циклов». А вот вышеупомянутый ВИКИ утверждает, что количество циклов для этого типа батарей-от 2 до 7 тысяч циклов. Разберемся ниже по тексту, однако скажу, что в научных статьях именно для Microvast указывают лишь >2000 циклов для LpTO
    • Вот тут не состыковка с буклетом китайцев, они утверждают, что начало эксплуатации электробусов в Китае — 2011 год, то есть в прошлом году уже прошло 9 лет, вопрос где статистика?
      Но в мире нет пока семилетних электробусов, чтобы опереться на практический опыт, а потому приходится верить расчетам на бумаге. В частности, никто не берется предсказать, как просядет емкость с годами и сколько раз за день придется подключать к сети уже не новую машину.
    • Стоимость энергетической установки — 9,5 млн. рублей (удорожание электробуса, запомним пока цифру)
    • Масса батарей на крыше автобуса — 1,8-2 тонны (тут тоже не стыковка, снаряженная масса для электробуса — это и электродвигатели, и обвязка, и контроллеры батарей, и конечно сами батареи)
    • Емкость батареи — 77кВт*ч, однако сам производитель пишет о 60/80кВт*ч


    Под спойлером можно посмотреть из чего состоит батарея электробуса и откуда взялись исходные данные
    Поскольку ходовая и кузов классического автобуса полностью идентична электробусу, примем массу ДВС равной массе электромоторов и инвертеров привода электробуса, тогда получим «добавленную» массу электробуса равной массе АКБ, кабелей, несущей конструкции на крыше. То есть примем массу накопителя электробуса равной 1800 кг.
    Теперь заглянем к производителю батарей. Получается, что в электробусе мы имеем две батареи для каждого электродвигателя заднего моста. Этот факт подтверждается картинкой — моделью автобуса, где видно две батареи на крыше. То есть имеем 2*77кВт*ч батареи, каждая по 800 кг.

    Таким образом на основе статьи имеем:


    1. Удельная мощность батарей — 96 Вт*ч/кг массы батарей (pack). Для сравнения- вилка удельной мощности для Li-Ion батарей 90-200 Вт*ч/кг. Имеем нижнюю планку удельной мощности
    2. Удельная стоимость батарей (за вычетом 1/3 зарядной станции -55,2 т.рублей/ Вт*ч/кг (pack)
    3. Кузов автобуса рассчитан производителем на 12 лет эксплуатации, расчетная замена батарей — через 7 лет за счет города, учитывая невысокий (предположительно) уровень службы эксплуатации Мосгортранс и желание «побыстрее» зарядить батарею в ущерб сроку службы батарей — получаем средний цикл эксплуатации батареи — порядка 7 тысяч циклов. Если брать по 10 циклов в день — то срок службы батарей электробуса вряд ли превысит 3 года или 10,5 тысяч циклов (2 года гарантии — предполагаю — плюс год послегарантийного обслуживания)


    фото c сайта www.zr.ru

    … на этом пока все, продолжение следует.

    UPD: С чего начнём следующую — химическую — часть:


    Внешний вид LpTO батарейной сборки от Microvast, Китай. Возможно, именно они установлены на электробусах в Москве.

    Комментарии 19

      0
      Зарядные станции в Москве, к слову, китайские.
        +1
        Конечно китайские, они поставлялись вместе с автобусами и в требованиях к контракту была поставка зарядных станций, которых примерно одна штука на три электробуса. Ссылка была в исходной статье журнала за рулем
          0
          Да неудивительно, но всё равно занятно.
          Во время монтажа зарядок на площади Киевского вокзала можно было наблюдать и ящики с иероглифами, и китайские наклейки типа «QC», как и некоторые русскоязычные надписи на внутренних панелях, выполненные в виде наклеек.
          Внутри «шкафа» зарядки есть небольшая панель с кнопками аварийного отключения и некоторыми диагностическими приборами.
            0
            это все понятно, недавно на МЦК при запуске увидел желтые пластиковые ограждения места «доделки» эскалатора — мол вход запрещен, ремонт… Так вот из знакомых букв нашел лишь Этеншн по английски, остальное все было на иероглифах, подумалось- это Москва? Вы когда покупаете эту хрень пластиковую в китае, можете заказать надписи по русски?
        +2
        То есть имеем 2*77кВт*ч батареи, каждая по 800 кг.

        Удельная масса батарей — 10,3 кВт*ч/кг массы батарей (pack)

        Делимое и делитель местами перепутали =)
        0,09625 кВт*ч/кг (96,25 Вт*ч/кг) получается.
          0
          согласен, спасибо, исправил…
            0
            Wesha статья грамотная у Тошибы, однако здесь была цель рассмотреть конкретный кейс и рассмотреть батареи именно московских автобусов от китайско-американской компании… Тем более в нашей парадигме и области работы важно понять что может быть перспективно для ESS. По моим сведениям, взятым из статьи Thomas Woehrle (Германия)рынок производства литий-ионных батарей поделен между Samsung SDI (20%), LG Chem (18%) и Panasonic (15%). Первые два есть у нас на рынке промышленных решений, а упомянутый Microvast находится где то в числе — Other 19%… Ну и там еще где то с 9% рынка сидит Lishen китайский. Опять таки 15 или 20 тысяч циклов, заявленными и в статье Тошиба и у Microvast полагаю слишком оптимистичный сценарий для электробусов, тем более в МСК, где через 5 лет у этого электробуса сгниет изоляция на проводах, начнут окисливаться контакты, глючить контроллер и прочее… Это чисто мое мнение…
            Далее- почему то Тошиба продемонстрировала свои супер батареи в 2017, когда классический литий-титанат начал свое развитие в 2010 году…
            Далее- подвидов литий-титаната имеется великое множество: любая добавка к структуре анода, катода, сепаратора или электролита преподносится как «глобальный прорыв»… время покажет, на данный момент тот же Microvast называет свои батареи LpTO, подозреваю что лишь для того, чтобы обозначить техпроцесс изготовления батарей — pounch — мягкая оболочка. Чтобы было понятно- все pounch — это батарейки в различных квадрокоптерах, автовидеорегистраторах и прочие «легко вздувающиеся» литий ионные батарейки.
            +9
            Идея электробусов — принципиально порочна.

            Причина их появления — иррациональная нелюбовь Сергея Семёновича Собянина к проводам.

            В Москве разумной была бы схема с внедрением АКБ на существующие троллейбусы. По вылетной магистрали они бы шли, питаясь от проводов, а в центре короткие интервалы могли бы маневрировать свободнее, питаясь от батареи.

            Но Москва закупила неопробованные «электробусы», которые заряжаются в конце маршрута. Треть времени машина простаивает, а водитель читает газету. Это непростительная глупость.

            Злые языки клевещут, что эта история задумана для перепрофилирования троллейбусных депо. Они, дескать, расположены в отличных местах города, на большой площади, а главное — туда подведены мегаваттные линии электропередачи — хоть сейчас строй «торгово-развлекательный центр».
              +1

              Собственно, в Питере так и сделали — там уже достаточно много троллейбусных маршрутов в таком режиме работает.

              0

              Движение по вылетным магистралям требует большего числа *бусов. Каждый электробус заряжая батарею требует большего тока, чем троллейбус. Существовавшая инфраструктура просто не справилась бы с возрастающей мощностью потребления.


              Другое дело, что электробус не должен вытеснять тролейбус там, где инфраструктура достаточна или может развиваться.


              Совмещать же работу от сети и батареи из-за сложности и стоимости инвертора, тоже не всегда оправданно.

                0
                trolley813 Разумно, у нас же планомерно уничтожают и трамваи и троллейбусы…
                  +4
                  Неверное утверждение. Гибрид (троллейбус с большим автономным ходом), как-раз, может снизить требования к мощности инфраструктуры.

                  Если чистому троллейбусу надо 200кВт в течение полминуты на разгон, то эту мощность кроме как из проводов ему брать больше неоткуда и инфраструктура должна уметь её выдавать. А потом троллейбус едет накатом или с небольшим потреблением для поддержания скорости и весь этот запас мощности простаивает.

                  Гибрид же может потреблять монотонно, скажем, киловатт 50, а пики потребления на разгонах покрывать батарейкой, не нагружая сеть. В неё же сливать тормозной ток, а не сжигать его на резисторах, что ещё повысит эффективность. При этом и на зарядку батареи вполне останется, если относительная длина участков маршрута без кс не очень большая.
                  –1
                  Но Москва закупила неопробованные «электробусы», которые заряжаются в конце маршрута.

                  Почему в конце? они могут заряжаться на остановке- за 6 минут заявлено… Такие стоят на Дмитровке возле метро Петровско-Разумовское… И электробусы — опробованные, если верить заявлениям китайцев (см. статью и ссылки). Другой вопрос, что при систематической быстрой зарядке батареи явно не сдюжат свои 15 тысяч часов и не доживут до заявленного срока 7 лет… а тем более никто не будет анализировать эти данные на конец срока службы батарей, дабы не вышла «экономическая нецелесообразность»
                  Про троллейбусы -да, согласен… Говорят та же ТРОЛЗА почти банкрот, а по МО (например в Химках) ходят убогие латанные-перелатанные троллейбусы и среди них один желтый ТРОЛЗА и гордым павлином один (или несколько) электробусов — походу из той же китайской партии для группы ГАЗ
                    +1
                    заявлено многое, но на поверку бОльшая часть утверждений оказывается неправдой или полуправдой. Рекомендую посмотреть city4people.ru/blogs/project_42
                  +1
                  Самое занятное в этих электробусах — это печка. На дизтопливе. И это очень правильно. Не Испания. Но смешно. Экологистам и экономистам большой привет.
                    0

                    Убогая и порочная идея с точки зрения техники. За то очень удобная для освоения денег.
                    А аккумуляторы на крыше вообще технический идиотизм — такая масса на крыше значительно ухудшает устойчивость в поворотах, увеличивает крен. Ну и летом ещё и солнышком подогреть аккумуляторы, чтоб быстрее умерли...

                      0
                      GlebGleb абсолютно согласен, тут видимо подход в том, что не надо вписывать готовую батарею в базу пола автобуса, в которую она видимо не влезала. И плюс в том, что электробус может «плавать» в больших лужах Москвы после очередного глобального ливня и риски КЗ по постоянному току — малы… Попутно «под шумок» полностью ликвидировали троллейбус

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое