להטעין מכונית בחמש דקות

במסגרת אירוע ThinkNext של חברת מיקרוסופט, שנערך בראשית מאי השנה בתל אביב, הכריזה חברת StoreDot הישראלית כי היא מתחילה בימים אלו בתהליך פיתוח שבסופו תציע טכנולוגיה שתאפשר הטענה של מכוניות חשמליות בתוך פרק זמן קצר במיוחד – כחמש דקות!

כיום, זמן הטעינה של מכוניות חשמליות הוא אחת מנקודות התורפה המרכזיות המוֹנעות את השתלבותן בשוק בהיקפים גדולים. מרבית דגמי המכוניות החשמליות המוצעים היום למכירה בעולם זקוקים לכמה שעות הטענה כדי לספק טווח נסיעה של מאות ספורות של ק"מ.

כדי לפתור את הבעיה הציע פרויקט המכוניות החשמליות בטר פלייס, של היזם שי אגסי, פתרון שאפתני אך מסורבל, שבו תתאפשר החלפה של סוללות הרכב באופן אוטומטי בתחנות דלק מיוחדות שיוקמו בכל רחבי הארץ. הפתרון, כמו המיזם כולו, לא צלח, וזאת לאחר שחברת בטר פלייס פשטה את הרגל אחרי שהצליחה למכור מספר קטן מאוד של כלי רכב חשמליים.

סרטון אנימציה המציג הטענה מהירה של כלי רכב חשמליים בטכנולוגיה של חברת StoreDot: 

בחברת  StoreDot מאמינים כי מצאו דרך מהירה, פשוטה, ובעיקר כלכלית בהרבה, להתמודד עם בעיית ההטענה של מכוניות חשמליות. הטכנולוגיה של StoreDot תאפשר (לאחר השלמת פיתוחה) הטענה מלאה של הסוללה הקיימת ברכב ללא צורך בהחלפה, בתוך פרק זמן המקביל לתדלוק בתחנת דלק.

חברת StoreDot עלתה לכותרות בשנה שעברה לאחר שגייסה 42 מיליון דולר לפיתוח הטכנולוגיה פורצת הדרך שלה להטענה מהירה של סוללות. למרות הפוטנציאל העצום הטמון בשוק המכוניות החשמליות, ההדגמה הראשונה של הטכנולוגיה והתחום הראשון שבו צפויה החברה להשיק מוצר מסחרי, הוא דווקא תחום המכשירים הניידים. החברה הספיקה להדגים לפני כשנה הטענה מלאה של מכשיר סלולרי בתוך פחות מחצי דקה והיא יוזמת שיתופי פעולה שיאפשרו לה להוציא מכשירים ראשונים לשוק במהלך השנה הבאה.

כיום קיימות בשוק כמה טכנולוגיות להטענה מהירה של סוללות במכשירים ניידים. טכנולוגיות אלו מאפשרות לקצר את זמן ההטענה של הסוללה מכמה שעות לכמה דקות. הבעיה המרכזית עם הטכנולוגיות הנוכחיות היא קיצור חיי הסוללה – מכ־500־600 מחזורי הטענה בסוללה רגילה ל־250־300 הטענות בלבד בסוללה המוטענת באמצעות מטען מהיר (פחות משנה של שימוש סטנדרטי במכשיר סלולרי).

מכוניות חשמליות משתמשות כיום בסוללות הדומות לאלו המשמשות גם במכשירים סלולריים, אך בכמות גדולה בהרבה. כדי שיהיה אפשר להטעין באופן מהיר את כל אותן מאות ואלפי הסוללות המשולבות במכוניות חשמליות בלי לגרום להן להתחממות יתר, קצרים ובעיות אחרות, נדרשת טכנולוגיה חדשנית. חברת Tesla Motors של היזם האמריקני, יליד דרום אפריקה, אלון מאסק, פיתחה לצורך כך רשת הטענה ברחבי ארצות הברית, בטכנולוגיה שאותה היא מכנה Supercharger. החברה הקימה בשנים האחרונות נקודות הטענה ברשת זאת ברחבי ארצות הברית, ואלו מאפשרות להטעין (בחינם) את מכוניות החברה בתוך כ־30 דקות ולספק להן טווח נסיעה של כ־320 ק"מ. הבעיה העיקרית עם הרשת של Tesla Motors היא כי היא מותאמת לעבודה עם מכוניות החברה בלבד (כלי רכב יקרים, שרובם נועדו כיום לעשירונים העליוניים), פריסת הרשת מוגבלת יחסית וזמן ההטענה עודנו ארוך משמעותית מזה של תדלוק מכונית רגילה בבנזין.

ב־ StoreDot מאמינים כי באמצעות הטכנולוגיה שפיתחו יהיה אפשר להטעין מגוון רחב של מכוניות חשמליות של יצרניות שונות, וחשוב מכך לעשות זאת בפרק זמן קצר משמעותית אשר ימנע את הצורך לעצירות תדלוק ממושכות.

כדי להבין כיצד הדבר יתאפשר ערכנו לאחרונה ראיון עם ד"ר דורון מאירסדורף, המנכ"ל ואחד משלושת המייסדים של חברת StoreDot.

מתי וכיצד הוקמה חברת StoreDot?

"חברת StoreDot הוקמה ב־2012 על ידי פרופ' סיימון ליצין, פרופ' גיל רוזנמן ועל ידי. פרופ' ליצין ואנוכי עבדנו יחד בחברת M-SYSTEMS ובהמשך עברנו לחברת סנדיסק לאחר שזו רכשה את החברה. בשנת 2010, בעקבות כתבה בכתב העת Nature שעסקה בפוטנציאל הגלום בננו גבישים, החלטנו – עם פרופ' גיל רוזנמן מאוניברסיטת תל אביב שעבד על המחקר המקורי בנושא הננו גבישים – להקים את החברה. המחקר על החומרים הננו גבישים היה קשור בעקיפין לחיפוש תרופה לטיפול במחלת האלצהיימר, שאותו ערך פרופ' אהוד גזית מאוניברסיטת תל אביב, אך מאז פותחו בחברה חומרים אחרים ושונים המושפעים מתהליכים בטבע. בעצם כך התחיל הסיפור אך הוא התפתח לכיוונים שונים לגמרי".

 מה ניסיתם לפתח?

"במקור התחלנו לעבוד על חומרים ביו־אורגניים במטרה לפתח התקני זיכרון מתקדמים יותר. עוד לפני שהוקמה החברה פיתחנו אב טיפוס לכרטיס זיכרון מהיר במיוחד, שאפשר לכתוב עליו פי שלושה מהר יותר ממה שהיה אפשר באותה העת, והצגנו אותו למשקיעים. בהמשך עברנו לבחון פיתוח חומרים אורגניים לטובת שימוש גם במסכים, אך מהר מאוד הבנו שהכיוון המרכזי של החברה צפוי להיות פיתוח סוללות".

כיצד פועלת הטכנולוגיה?

"אנחנו מייצרים מולקולות אורגניות חדשות המאפשרות לנו לשפר את הביצועים של התקנים שונים דוגמת מסכים, חיישנים וסוללות. באמצעות החומרים הללו פיתחנו אלקטרודה מסוג חדש המורכבת מפולימר ותחמוצת מתכת. הפולימר מאפשר קבלת מטען חשמלי במהירות גבוהה, בעוד תחמוצת המתכת נועדה לדאוג לטפטוף אטי יחסית של יוני הליתיום לתוך הסוללה, כדי למנוע מצב של שבירה של האלקטרודה – כפי שקורה לאחר שמנסים להטעין סוללות יוני ליתיום רגילות במהירות גבוהה".

במה שונות הסוללות בטכנולוגיה שלכם מסוללות יוני ליתיום רגילות?

"סוללה בנויה מארבעה מרכיבים בסיסיים: אנודה, קתודה, אלקטרוליט ומבודד. אנו מחליפים את כל ארבעת הרכיבים הקיימים בסוללת יוני ליתיום רגילה ברכיבים המותאמים לטעינה מהירה. עם זאת עיקר השינוי ביחס לסוללות קיימות נמצא באלקטרודה. בעוד בסוללות רגילות האלקטרודה עשויה גרפיט, אשר נוטה להיסדק או להישבר לאחר שמועבר דרכה זרם חזק (דבר הגורם קצר חשמלי ובמקרים קיצוניים אפילו להתבקעות של הסוללה), האלקטרודה שלנו, בשל המבנה והחומרים הייחודיים שאותם פיתחנו, מסוגלת להתמודד עם העברת הזרם בהצלחה על פני מחזורי הטענה רבים מאוד. יתרון נוסף של הטכנולוגיה שלנו הוא שבניגוד לחומרים המשמשים בייצור סוללות רגילות כיום, החומרים שבהם אנו משתמשים אינם רעילים.

"אנו בונים כרגע מפעל הדגמה שיציג את כל שלבי הייצור של הסוללה החדשה, ואנו מעריכים שכ־80 אחוז מתהליך הייצור הנוכחי יכול להתבצע באופן דומה לדרך שבה הוא נעשה כיום במפעלי ייצור סוללות יוני ליתיום. 20 האחוז הנוספים קשורים בין השאר לחומרים המיוחדים שאותם פיתחנו ובהם אנו עושים שימוש בייצור הסוללה; על כל אלו נרשמו עד היום כ־40 פטנטים".

מה צפויה להיות עלותה של הסוללה שלכם?

"אף שעלות רכישת הסוללה בטכנולוגיה שלנו תהיה בין 20־30 אחוז יותר מסוללת יוני ליתיום רגילה, חיי הסוללה צפויים להיות ארוכים באופן משמעותי, ולכן עלות השימוש לאורך זמן צפויה להיות זולה יותר בכ־50 אחוז לעומת סוללות קיימות!".

מה היתרונות של הטכנולוגיה שפיתחתם על פני טכנולוגיות הטענה מהירה קיימות?

"טכנולוגיית ההטענה שאותה פיתחנו מקנות שני יתרונות מרכזיים על פני מה שקיים כיום בשוק. ראשית מספר מחזורי הטעינה בטכנולוגיה שלנו הוא בין 1,500 ל־2,000 הטענות (בניגוד ל־500־600 מחזורים בסוללת יוני ליתיום רגילה ול־250־300 בסוללה המוטענת בטכנולוגיית הטענה מהירה קיימת). היתרון המרכזי השני הוא בזמן הטעינה. בעוד טכנולוגיות הטענה רגילות לסוללות רכב דורשות כמה שעות, וטכנולוגיות ההטענה המתקדמות ביותר דורשות כחצי שעה, הטכנולוגיה שאותה פיתחנו ב־ StoreDotתאפשר הטענה בתוך כחמש דקות בלבד, וזאת כאמור בלי לפגוע בחיי הסוללה, אלא להפך – תוך שיפור משמעותי".

כיצד תתבצע ההטענה בפועל?

"ההטענה של הרכב תתבצע באמצעות מטען מיוחד שיחובר לרשת החשמל במקומות שבהם קיימת תשתית חשמל המסוגלת לספק kW200 או יותר (בבנייני מגורים או משרדים רבי קומות חדשים, לדוגמה, וכמובן אפשר לבצע חיבור בנקודות קרובות לקווי מתח גבוה – לדוגמה בתחנות דלק). בשלב הראשון ההטענה תתבצע באמצעות שקע ההטענה הקיים במכוניות חשמליות (בצד הרכב, במיקום דומה לפתח תא הדלק במכוניות עם הנעה רגילה – ע"ג). סוג החיבור הקיים כיום במכוניות חשמליות איננו מאפשר ניצול מלא של הטכנולוגיה שלנו, ולכן בשלב הראשון כל הטענה תספק טווח נסיעה של 100 ק"מ בלבד לכל חמש דקות של הטענה. הטענה מלאה של כל סוללות הרכב (עד כ־480 ק"מ ובהתאם לדגם הרכב) תתאפשר בשלב הבא באמצעות חיבור ישיר בין המטען המהיר לסוללת הרכב, שיתבצע ככל הנראה מתחתית הרכב. אנו עובדים כרגע על פיתוח הטכנולוגיה שתאפשר זאת".

ומה קורה אם אין לך בבית תשתית חשמל התומכת ב־kW200 ויותר (כמו ברוב הבתים כיום)?

"במקרה זה ההטענה תתבצע כפי שהיא מתבצעת כיום באמצעות רשת החשמל ומטען ביתי ייעודי שהוא אטי (כמה שעות להטענה מלאה). אם תידרש הטענה מהירה, הנהג יגיע עם הרכב לתחנת הטענה מהירה – בתחנת דלק או בנקודה אחרת – ויוכל לבצע הטענה מהירה בתוך כמה דקות".

מתי צפויה הטכנולוגיה להיות זמינה?

"פתחנו לאחרונה מחלקה חדשה בחברה העוסקת בתחום הסוללות וההטענה לכלי רכב חשמליים. מטרתנו היא להציג בתוך כשנה אבטיפוס ראשוני של סוללה עם הטענה מהירה לכלי רכב ובתוך כשנתיים להציג אבטיפוס מסחרי מתקדם. מוצר מסחרי ראשון לשוק הסלולרי המבוסס על הטכנולוגיה שלנו צפוי להיות זמין במחצית השנייה של 2016".