Baterie pro auta na elektřinu

Zajímalo vás někdy kolik vlastně stojí baterie pro hybridy nebo elektromobily?

Tento článek bude trochu náročnější na čísla a více spekulativní než ostatní články. Je to dáno tím, že se budeme zabývat hlavně cenou baterií, což mnoho výrobců považuje za přísně tajnou informaci a nižší cena jim dává značnou konkurenční výhodu. Nejprve bychom si ale měli vysvětlit jaké typy baterií můžeme najít v elektromobilech a hybridech. Pro hybridy, jako je třeba Toyota Prius, jsou typické NiMH (Nickel-Metal Hydride), které mají celkem dobrou cyklovatelnou životnost, velký rozsah pracovních teplot a nízkou cenu. Naproti tomu elektromobily a plug-in hybridy obvykle využívají Li-ion baterie, které jsou menší, lehčí a s postupným vývojem se i jejich cena dostává na nebo i pod úroveň NiMH. Li-ion baterií existuje obrovské množství a obvykle co výrobce to jiný typ použité chemie. Například Nissan Leaf a Chevrolet Volt používají LiMn2O4, zatímco Tesla Roadster LiCoO2 a Model S LiNiCoAlO2.

Jak se u baterií vyjadřuje cena? Obvykle pomocí $/kWh. kWh je jednotka uložené energie a čím je menší poměr cena/uložená energie, tím je baterie levnější. Dalším důležitým parametrem u baterií je jejich proudová zatížitelnost, neboli jaký okamžitý výkon (měřeno v C nebo v kW) nám může poskytnout a kolik zaplatím za 1kW výkonu. Takováto cena se pak vyjadřuje v $/kW. Pro hybridy je důležitý hlavně tento parametr, protože nepotřebují uchovávat mnoho energie v baterii, ale potřebují ji rychle odebrat při rozjezdu auta anebo rychle uložit při brždění auta. Naopak pro plug-in hybridy a elektromobily je důležitá cena $/kWh, protože hlavním zdrojem energie pro jízdu auta je právě baterie. Je třeba si také uvědomit, že ideální baterie by byla taková, která by měla velký výkon i velkou kapacitu, avšak tyto parametry jdou často přímo proti sobě.

U elektromobilů se cena baterie pro koncového zákazníka pohybuje kolem 400$/kWh (8000 Kč/kWh) a typická baterie má kapacitu kolem 22kWh (Nissan Leaf – 24kWh, BMW i3 – 22kWh, Honda FIT EV – 20kWh, Mitsubishi iMiEV – 16kWh, Fiat 500e – 24kWh). Výjimku tvoří Tesla Motors, kde se kapacita pohybuje mezi 53 a 85kWh. Jak jsme došli k těmto číslům? Například Tesla Model S 60kWh verze stojí v USA $71.070 a 85kWh verze stojí $81.070. Rozdíl tedy činí 25kWh a $10.000 neboli 400$/kWh. Jaká je ale skutečná cena pro výrobce automobilu? Za leadera v tomto segmentu je často považována Tesla, která sice přesnou cenu nezveřejňuje, ale již několikrát dala malou nápovědu. Při nedávném rozhovoru šéf vývoje JB Straubel naznačil, že cena baterie je méně než čtvrtina ceny auta. Jelikož neprozradil, pro kterou verzi to platí a o kolik je menší, můžeme jen hádat, že cena je v rozmezí 200-300 dolarů na kWh neboli někde v rozmezí 17.000 až 25.500 dolarů za větší 85kWh. Toto tvrzení také bylo později potvrzeno Teslou v prezentaci pro investory. S informacemi o cenách baterií pro ostatní automobilky je to složitější. Například o Chevroletu Volt v první verzi kolovaly pověsti, že jeho baterie stojí až 800$/kWh, avšak později se ukázalo, že nejspíše šlo o neefektivní továrnu a chybu managementu. Novější verze Voltu je levnější o 5000$. Můžeme se jen domýšlet, kolik z toho bylo ušetřeno na baterii a kolik na ostatních částech vozu nebo marži.

A jaké jsou vyhlídky do budoucna? Snažit se předpovědět budoucnost je vždy těžká a nevděčná práce. Pro začátek můžeme vyjít z toho, že cena baterie se skládá ze dvou hlavních složek. Cena samotných článků a cena managementu baterie spolu s cenou za montáž a obecnou amortizaci ostatních nákladů. Cena článků se velice liší podle použitého typu a složení. Téměř všichni výrobci se ubírají cestou dražších, ale bezpečnějších typů, které nepotřebují takovou teplotní péči a jsou odolnější proti fyzickému poškození například při autonehodě. Druhou možností je vydat se cestou, kterou razí Tesla Motors. Použít levnější články, které mají také mnohem vyšší energetickou hustotu uložené energie, ale na druhou stranu představují o trochu větší riziko při provozu nebo autonehodě. U takovýchto článků se musí klást větší důraz na jejich řízení, chlazení či ohřívání, správné rozložení uvnitř baterie a spolu s dalšími bezpečnostními prvky jako jsou firewally či zabudované chemikálie, které ochladí baterii v případě autonehody, se tak zvyšuje celková cena. Také můžeme předpokládat, že kapacita článků se bude zvyšovat podobným tempem jako v minulosti, tedy asi o 7 % ročně. To sice nevypadá jako moc velké číslo, ale za takových 5 let nám to dá asi 40 % navíc, což se již pozná na ceně vozu. Dobrým příkladem je kapacita baterií u mobilních zařízení za posledních 10 let. Dále moderní elektromobily jsou na trhu teprve v první či druhé iteraci a tedy i zde se dá předpokládat další optimalizace designu. Jaká tedy bude cena do budoucna? Domníváme se, že velmi realistický odhad je pod 200$/kWh do 5 let. A úplně na konec také nezapomínejme na četné objevy a vynálezy na poli baterií. Ne každý se dostane do produkce a obvykle to trvá i 10 let než se daný objev proseká z laboratoře až do továrny, ale například lithium-vzduchové nebo lithium-sírové či pokročilé NiMH a další vypadají velmi slibně.