Nanorørteknikk kan 10-doble batterikapasiteten

Elbilenes akilleshæl er batteriene. Selve elmotorene er 3 ganger mer effektive enn de beste forbrenningsmotorene i å omdanne tilgjengelig energi til framdrift, problemet er at batteriene har et stort innvendig tap. Sånn har det vært i et par hundre år, siden det første elektrokjemiske battericellen ble konstruert i 1792. Selv for 100 år siden ble det laget elbiler, faktisk var verdens første bil som kjørte fortere enn 100 km/t en elbil, det skjedde i 1899.

Teknisk ukeblad beskrev i januar i 2008 en mulig framtidsteknologi som kan være løsningen på problemet. Hvis dette blir virkelighet vil man kunne lage den første virkelig brukbare elbilen. En tidobling betyr at dagens rekkevidde på ca 15 mil vil bli til ca 150 mil uten større batterier, og da er det ingen grunn til å brenne fossilbrensel lengre.

Går det som forskere ved Stanford University mener, kan fremtidens litiumionebatterier få en ladekapasitet som er opptil ti ganger enn i dag.

Det kan bety en hel arbeidsuke for bærbare PC-er og mobiltelefoner som må lades en gang i måneden.

Lang biltur

Batteriteknologien kan også revolusjonere el-bilene. Oslo til Tromsø på en lading kan bli mulig. Hemmeligheten, er bruken av silisium nanostrenger i stedet for grafitt i anoden.

Problemet med silisiumanoder, som har den høyest mulige ladekapasitet, har vært at de utvider seg omkring 400 prosent under lading og krymper under utlading ved å ta opp og gi fra seg litium. Det gjør at de hurtig går i oppløsning.

Nanotek

Ved å bruke endimensjonale silisium nanorør, som bygges opp direkte på strømlederen, og som står opp fra den omtrent som børstetråder, kan de utvide seg oppover og sideveis uten å ta skade.

Les mer om dette på www.tu.no/nyeteknologier/article131341.ece

Verdens første bil over 100 km/t var en elbil

Mange tror nok at elbiler er noe nytt fra vår tid. Det er det ikke. Allerede før forrige århundreskifte, altså på slutten av 1800-tallet, fantes det opptil flere produsenter av elbiler. Faktisk var elbilene allerede da såpass bra at de fleste av datidens forståsegpåere trodde at framtidens biler enten var dampdrevet eller eldrevet.

Bensinbiler var den gangen såpass håpløst dårlige at de ble avfeid som leketøy for de få, kanskje spesielt fordi bensinstasjoner ikke var oppfunnet enda. Bensin var et produkt man kjøpte på små brune glassflasker på apoteket, og av og til var det utsolgt med flere ukers leveringsfrist. Dessuten bråkte disse bilene ganske voldsomt (eksospotter var ikke oppfunnet enda) og de skremte derfor hester og andre dyr. Dampbiler var svært bra, med bl.a høyt dreiemoment allerede fra stillestående. Dampbiler hadde bare ett problem, vannkjelen måtte varmes opp før man kunne starte på kjøreturen, og dette tok en del tid.

Elbilene var derimot både sterke i hele turtallsregisteret, stillegående og renslige. Og dessuten startet de uten forutgående sveiving eller oppvarming. Dessuten var de raske. Raske? Jepp. På den tiden var elbilene de raskeste bilene. Så hvis noen ønsket å komme seg fort og effektivt fra et sted til et annet, da brukte man ei lett hestevogn med et uthvilt firspann foran, eller en elbil.

Den største ulempen med elbiler da som nå var rekkevidden. Dagens batterier ble i prinsippet oppfunnet for rundt to hundre år siden (1792), og siden har det skjedd forbausende lite. De dårlige batteriene er faktisk den eneste grunnen til vi fortsatt bruker bensinbiler. Batterier er tunge, og har en stor indre motstand mot endringer, dess større endringer dess mer indre motstand. Dess mer motstand dess mer av energien blir til varme i stedet for elektrisk strøm. Man merker det godt hvis man prøver å hurtiglade et bilbatteri, da blir det glovarmt. Batterier er ypperlige i f.eks digitale ur, som knapt bruker strøm i det hele tatt, da kan et lite batteri vare i månedsvis. Batterier er også ypperlige hvis de kun brukes kort tid og deretter får hvile, som i engelske melkebiler som kjører fra hus til hus.

Men hvis man prøver å ta ut mye strøm i lang tid, nettopp det man trenger i elbiler, da øker den indre motstanden. Batteriene går varme og tappes raskt. Dermed får man en kort rekkevidde, til tross for digre og tunge batteripakker.

Selve elmotorene er derimot suverene. En elmotor omdanner rundt 85-90% av tilført energi til bevegelse. Dagens aller beste bensin- og dieselmotorer ligger i området 30-35%. For hver liter bensin/diesel motoren i bilen din bruker så pumpes ca 2/3 av energien ut gjennom kjølevannet og varmen i eksosen. Kun 1/3 av energien når fram til girboksen. Der tapes ytterligere 10-20% av energien for å overvinne friksjonen mellom alle tannhjulene.

Så da belgieren Camille Jenatzy i 1898 bygde en torpedoformet sigar med 4 hjul og med en diger batteripakke under, da var det for å kjøre så fort som mulig. Elbil var ideell til formålet, en kort og effektiv spurt. Stor rekkevidde var ikke nødvendig. Og rekordforsøket lyktes, 29. april 1899 ble elbilen La Jamais Contente (Aldri fornøyd) målt til såvidt over 100 km/t. Så fort hadde ingen kjørt før, i hvert fall med bil. Men Jenatzy var ikke fornøyd, så to dager senere ble det kjørt et nytt rekordforsøk, og da stoppet målingene på 105,85 km/t. Dermed var det offisielt, verdens første bil over 100 km/t ble en elbil.

De fleste bilder av La Jamais Contente viser bilen uten batteripakken, men på seiersbildet over vises batteripakken mellom bakhjulene. Bilen hadde to elmotorer på tilsammen 68 hk og bilen veide 1450 kg inkludert batteripakken. De strategiske målene var lengde på 3,8 m, bredde på 1,56 m og høyde (målt på toppen av panseret) på 1,4 m.

Ingen elbil-/hydrogenbilrevolusjon i nær framtid

Elbiler: Ineffektive og dyre batterier, kort rekkevidde
Utviklingen av mer effektive batterier for bruk i elbil går såpass tregt at å tro på en elbileksplosjon innen rimelig tid er som å tro på julenissen. Selv for over hundre år siden var elbilen egentlig så godt som ferdigutviklet, men den gangen som nå var batteriene elendige, tunge og ineffektive.

Til info: Den første bilen som klarte å kjøre fortere enn 100 km/t var slett ikke en forbrenningsmotorbil, ei heller en dampbil. Det var en elbil, og milepælen ble utført allerede i 1899. På den tiden trodde faktisk de fleste som spådde om framtidens biler at elbiler ville bli de som vant innen kort tid. Nå over hundre år senere er det fortsatt noen ildsjeler som tror på denne drømmen. Og det er fortsatt de ineffektive batteriene som er hovedproblemet.

Tesla bruker den aller dyreste batteritypen, samme type som brukes i bærbare datamaskiner, bare batteripakken i Teslas kommende personbiler koster over én million (uten avgifter), batteripakken i en Think koster ca 50.000 kroner (Think bruker en billig batteritype).

Hydrogenbiler: Digre eller tunge/dyre tanker, kort rekkevidde
Hydrogen er nok effektivt, brenselceller er nok også veldig effektivt og elmotorerer er også veldig effektive, men hydrogen tar stooor plass. Selv om man kutter ut hele bagasjerommet og i stedet lager en diiiiger hydrogentank vil hydrogendrevne biler fortsatt ha en svært begrenset rekkevidde. Det finnes en måte å redusere volumet av hydrogentanker, metoden kalles metallhybrider (et slags pulver som fylles i tanken). Men metallhybridene er dyyyre og tuuuunge, så en metallhybridtank og en brenselcelle blir like tungt og dyrt som Teslas superbatterier.

At folk flest er villige til å betale tre-fire ganger så mye for en elbil/hydrogenbil som en forbrenningsmotorbil, og til og med få en kortere rekkevidde tviler jeg på. Da må først bensin og diesel bli voldsomt mye dyrere enn nå, f.eks flere hundre kroner per liter. Derfor tror jeg ikke på noen elbil/hydrogenbil-revolusjon de nærmeste tiårene.