פריצת דרך בטכנולוגיית סוללות המתאימה לאופניים חשמליים.

סוללות ליתיום יון נפוצות

לפני כ -35 שנה הוצגה סוללת ליתיום-יון הראשונה בבריטניה, לקח עוד עשר שנים לפני שהסוללה נכנסה לייצור.

כעט מוצגת פריצת דרך בטכנולוגיית הסוללות, חברת  Oxis הבריטית מפתחת סוללה (גופרית ליתיום) חדשנית שאמורה לחולל מהפיכה בשוק הסוללות הנטענות בכלל ובשוק האופניים החשמליים בפרט.

בOxis  אומרים כי הכל מתחיל וניגמר במחקר ופיתוח וכי  היתרון הגדול של  סוללות ליתיום גופרית (Li-S ) הוא  צפיפות האנרגיה.

Oxis  רשמה מס פטנטים בתחום טכנולוגית Li-S  החברה טוענת  כי "צפיפות האנרגיה התיאורטית בטכנולוגיה זו הינה 5 פעמים יותר מאשר ליתיום-יון".

סוללות Li-S קלות יותר, בטוחות יותר ולא דורשות תחזוקה ובעיקר מוכנת גם לדרישות העתיד.

העובדה שסוללות Li-S קלות יותר ואולי אף זולות יותר מאשר סוללות ליתיום המשמשות היום הופכת אותן למושלמות עבור אופניים חשמליים, בנוסף יש להן מס מאפיינים נוספים שמתאימים מאוד לאופניים חשמליים 

.

הבטחות גדולות

בOxis  טוענים שמטרתם באמצעות הטכנולוגיה שלהם היא להשיג 300 עד 400 ואט-שעות לקילו עד שנת 2016.

זה יהיה 50 עד 100% יותר מאשר הטכנולוגיה המתקדמת של ליתיום-פוספט. 

ב Oxis מציינים שני סוגי סוללות:

 'Ultra-Light "מגיעה ל 300 Wh/Kg

Long Life"" האמורה להכנס לייצור בשנה זו והיא תגיעה עם נתון של  165 Wh/Kg ו 1500 מחזורי טעינה.

אומנם נתון זה לא הרבה יותר טוב מסוללות ליתיום-פוספט או ליתיום-פולימר קיימות אך בתכנון להביא את דגם  400 Wh/Kg ליצור בשנת 2016.

יתרונות נוספים

לדברי   Oxis את הדור הנוכחי של סוללות ליתיום לא ניתן לפתח הרבה יותר ממצבם הנוכחי ולכן ההתקדמות חייבת לבוא מהטכנולוגיה ליתיום-הגופרית שלהם 

.

יתרון של משקל סוללה נמוך הוא כמובן יתרון לכל אופניים חשמליים,  ובנוסף  יש יתרון לשימוש בגופרית שהיא תוצר לוואי של זיקוק נפט דבר שיכול להפוך את סוגי סוללות Li-S לפחות יקרות מאשר סוללות המכילות מתכות נדירות כמו קובלט.

יתרון נוסף לפיOxis  הוא  ביכולתשל סוללת Li-S  להטען באופן מלא ולהיות באיחסון ללא נזק

דבר זה אינו אפשרי עם סוללות ליתיום קונבנציונליות, אשר צריכה להיות מאוחסנת ב 30 עד80% מהקיבולת המקסימלית שלה  וכן כי קיבולת האחסון שלהם פוחתת במהירות.

ב  Oxis מצהירים, "תאי ליתיום גופרית הם הדור הבא של טכנולוגיית סוללה"

אתר החברה  http://www.oxisenergy.com/

על הסוללה באופניים חשמליים

סוללות ומצברים לאופניים חשמליים - מורה נבוכים

כל מי שביקר לאחרונה בתל אביב מבין כי העתיד כבר כאן – והפעם במובן של ניידות עירונית – זולה, נקייה ובעיקר – מהירה. ברחובות העיר הגדולה תוכלו לפגוש מגוון רחב של כלי תחבורה אישיים ממונעים, שהמוביל מבניהם הוא ללא ספק: אופניים חשמליים, אז אם גם אתם גרים בעיר גדולה וזקוקים לניידות גבוה ואפקטיבית ממקום למקום – זה הזמן להתחיל לברר ולהבין מה מציע השוק וכיצד תוכלו לשפר פלאים את איכות חייכם בעיר הגדולה. 

איך זה עובד בעצם?

למעשה אופניים חשמליים נראים כמעט כמו אופניים רגילים, אלא שהם מאובזרים במנוע חשמלי קטן השואב את כוחו מסוללות (בטריות) נטענות חשמלית. בחלק מהדגמים של אופניים חשמליים מופעל המנוע באמצעות הדיווש של רוכב ובחלקם פועל המנוע גם ללא עזרת המדווש (ושאינם חוקיים במדינת ישראל).

מהירות האופניים החשמליים המותרת באמצעות מנוע  בישראל הינה  25 קמ"ש.

אולם ברוב המקרים לא המהירות היא הקובעת בהחלטה לרכוש אותם, אלא האפשרות לנוע בקלות רבה בתוך העיר, לגמוע מרחקים ארוכים וכל זאת מבלי להידרש לחניה מסורבלת, או אפילו רישיון נהיגה וביטוח רכב. 

אופניים חשמליים – כל היתרונות

למי שחי בעיר ובעובד בעיר, אופניים חשמליים הם פתרון מושלם לניידות.

1.      בלי להתאמץ – בניגוד לאופניים רגילים שיביאו אתכם אל מחוז חפצכם נוטפי זיעה או עייפים מרכיבה מפרכת

2.      בלי לשלם – על מוניות, אוטובוס, חניה ועוד.

3.      בלי להצטופף – במוניות, אוטובוס וכדו'

4.      בלי לזהם – אופניים חשמליים הם כלי תחבורה ירוק ונקי.

5.      בלי להשתעבד – אופניים חשמליים אינם מצריכים דלק וביטוחים בהשוואה למכוניות או אופנועים. כך שהוצאות האחזקה הן נמוכות בעליל.

באיזה דגם לבחור?

אם השתכנעתם כי אופניים חשמליים הם מה שאתם זקוקים לו על מנת לשפר את איכות חייכם – עליכם לדעת על סוגי המנועים בשוק

קצת פרטים טכניים.

המערכת החשמלית באופניים חשמליים כוללת 5 חלקים:

1.      סוללה – הטוענת את המנוע. רצוי שתהיה בעלת טווח טעינה גבוה על מנת שלא תעצור אתכם בשעת הנסיעה. פעם נהוג היה להשתמש במצברי עופרת-חומצה אך התברר כי הם כבדים מדי וחלשים מבחינת אספקת הכח למנוע. כיום נעשות סוללות באנרגיה חדשה – המאפשרת לסוללה לשקול פחות ולטעון במשך זמן ממושך יותר את המנוע

2.      מטען לסוללה – פריט קריטי בחייו של המדווש הממונע – נועד לטעון את הסוללה ממקור מתח חיצוני

3.      בקר מנוע – השולט במהירות המנוע ותפקידו לייעל את תפקודה הכולל של המערכת החשמלית של האופניים החשמליים.

4.      מנוע – האחראי על עוצמת הנסיעה באופניים החשמליים. תפקידו להמיר את האנרגיה חשמלית לאנרגיית התנועה. הספק המנועים של אופניים חשמליים חוקיים 250 ואט  ומתחלק לשלושה מתחים עיקריים: 24, 36,48 וולט.

חשיבות התאמת הסוללות לאופניים חשמליים

בעשור האחרון עקב הצפיפות הגוברת במרכזי הערים מחד וההתפתחויות הטכנולוגיות מאידך חלה מהפכה של ממש בתחום הסוללות לאופניים חשמליים, המהוות את המרכיב הקריטי בשימוש בטוח, ומספק באופניים אלה. 

כדאי לדעת כי קיימים היום שני סוגי סוללות לאופניים חשמליים:

סוללות לתיום-יון - הפכה בעשור האחרון למקור האנרגיה המוביל בעולם כלי הרכב הקטנים. יתרונן הגודלן המצומצם ובמשקלן הנמוך. הן אינן נשחקות עקב עומס מתחים ולכן יכולות לפעול במשך שעות רבות. בנוסף, דחיסת האנרגיה שלהן גובה והפריקה העצמית נמוכה. סוללות אלה היוו מהפכה בתחום התכנון והעיצוב של כלי רכב קטנים ניידים

סוללות לתיום-ברזל – מתאימות במיוחד לצורך יצירת אנרגיה להפעלת מנועים בעלי הספק גבוה במיוחד. הן ניכנות בקיבולת גבוהה ויכולת לספק מתח בזרמים גבוהים יחסית. הן מתאפיינות במחזור חיים ממושך (כ-1500 מחזורי טעינה/פריקה) ובמשקל נמוך משמעותית ממצברי העופרת. על פי רוב הן מצוידות במערכות ניהול אלקטרוניות המשמשות בקרה לטעינת הסוללה.

מה עדיף מערכת חשמלית במתח 24v 36v או 48v ?

מורה נבוכים קצר מה עדיף ולמה במערכת ההנעה החשמלית באופניים חשמליים חוקיים.

מושגי יסוד בתחום החשמל:

מתח: ( V ) נמדד ביחידות הנקראות וולט, הכוח הדוחף את האלקטרונים במוליך = כוח אלקטרומניע.

זרם: ( A )נמדד ביחידות הנקראות אמפר, כמות הזרם החשמלי העוברת ביחידת זמן = ספיקה חשמלית.

התנגדות: ( Ω ) הגורם המתנגד למעבר הזרם החשמלי במוליך. = התנגדות חשמלית.

כל מעגל חשמלי כולל:

מקור מתח.

מוליכים חשמליים, (רכיבי הגנה ותפעול כגון נתיכים ומתגים).

צרכן.

ההתנגדות הכוללת של המעגל החשמלי תיקבע ע"י סוג ואיכות החומרים, קוטר המוליך וכד'.  רמת הכוח האלקטרומניע הפועלת על המעגל יחסית להתנגדות שלו תגרום לרמת זרם חשמלי ביחס הפוך לרמת ההתנגדות וביחס ישר לרמת הכוח האלקטרומניע.

דוגמה: אופניים במתח של 36 וולט ובזרם של 10 אמפר מצביעה על התנגדות כוללת של 0.28 אום לערך, במדה ונעלה את המתח ל48 וולט נקבל זרם של 13.4 אמפר ואם נפחית את המתח ל 24 וולט נקבל זרם של 6.7 אמפר.  מה עדיף?

התשובה נעוצה בחישובי ההספק:

מתח של 24 וולט במכפלת זרם של 6.7 אמפר =  168 וואט (יחידות הספק חשמלי)

מתח של 36 וולט במכפלת זרם של 10 אמפר = 360 וואט

מתח של 48 וולט במכפלת זרם של 13.4 אמפר =  643. וואט

אם ידוע ש 734 וואט = 1 כ"ס, כוח סוס.

מתח של 24 וולט יספק  0.23 כ"ס

מתח של 36 וולט יספק 0.49 כ"ס

מתח של 48 וולט יספק 0.88 כ"ס

אבל עליה וקוץ בה, ככל שאנו נעלה את ההספק החשמלי אנו למעשה מעלים גם את הצורך לפזר חום רב יותר מסלילי המנוע כך שלא תתאפשר פעולה רציפה של המנוע בהספק הנתון הגבוה יותר. נוצר מצב שבו עלינו לשנות את ההתנגדות הפנימית של המנוע ולהתאימה לרמת המתח הפועל במערכת כך שלמעשה מנוע שמיועד להספק של 250 וואט יהיה בעל עובי סלילים שונה בהתאם למתח שהוא מיועד לפעול בו.

לדוגמה: מנוע 250 וואט במתח של 24 וולט יצרוך 10.4 אמפר.

           מנוע 250 וואט במתח של 36 וולט יצרוך 6.9 אמפר.

           מנוע 250 וואט במתח של 48 וולט יצרוך 5.2 אמפר.

כאן אנו נכנסים לבעיה אחרת, נניח שקיבולת המצבר שלנו הינה 10 אמפר שעה הרי אופניים במתח של 24 וולט ייסעו שעה אחת לערך (בהספק מלא) אופניים במתח של 36 וולט ייסעו כמעט שעה וחצי. ואילו אופניים במתח של 48 וולט ייסעו מעל שעתיים!

היות ואנו חיים בפשרה כל העת השיקול שלנו ביחס שבין משך הנסיעה = טווח נסיעה לבין המומנט הנדרש להסעת האופניים יהיה פשרה בין השניים אנו רוצים טווח "סביר" עם כוח "סביר" דבר המתקבל באופן אופטימלי במתח של 36 וולט. היות ומנועי האופניים החשמליים נועדו להיות "הנעת עזר" בלבד בהגדרה אחרת האופניים ייכנסו באופן משפטי לתחום של "רכב דו גלגלי חשמלי" המצריך רישוי על פי חוק. עקב כך הוגבלו נתוני האופניים החשמליים כדלהלן:

א-      הפעלת העזר החשמלי תעשה על ידי פידול בלבד. (מצערת יד אסורה על פי חוק)

ב-      המהירות המירבית לא תעלה על 25 קמ"ש. (אסורה מהירות חריגה)

ג-       קיבולת המצבר לא תעלה על 400 וואט (הווה אומר 12 אמפר שעה במתח 36 וולט)

ד-      הספק המנוע החשמלי לא יעלה על 250 וואט...

מערכת ההנעה של האופניים החשמליים המודרניים חייבת להיות מקורית ומותאמת כיחידה אחת: מנוע בקר מצבר. המערכת (הבקר) מגביל את הזרם ל 12-14 אמפר במתח של 30-40 וולט הדבר נעשה על מנת לשמור על הגדרות החוק ושמירה על אורך חיי הציוד. אופי הנסיעה חסכונית או ספורטיבית, משקל הרוכב, תחזוקה תקינה ושיקול דעת נכון של הרוכב יאפשרו נסיעה לטווח ארוך יותר על אותה כמות אנרגיה האגורה במצבר.

שימו לב למדבקות יצרן מקוריות על גבי הסוללות רק הן יבטיחו כי איכות וקיבולת הסוללה עומדים בהצהרת היצרן, סוללות ללא סימון צריכות לעורר חשד כבד לגבי מקוריות וטיב הסוללה.

דוגמא: מדבקת יצרן על סוללה

דוגמא: מדבקת יצרן על סוללה

מצברי ליתיום חייבים להטען על ידי המטענים המקוריים שלהם, ויש לבצע תהליכי עירור (קונדישנינג) אחת לשנה לשמירה על קיבולת תקינה ואורך חיי תאי המצבר. חובה לטפל במצברי ליתיום במעבדות מצברים המתמחות בטיפול במצברי ליתיום. יש למחזר סוללות ליתיום ואין להשליכם לאשפה רגילה.

המאמר נכתב בעזרתו האדיבה של:

כהן דורון – מעבדה אלקטרונית לרכב חשמלי והיברידי.

050-5600081 רח' יהודי פקיעין 8 חדרה.

doron101@bezeqint.net