Coraz bliżej przełomu w autach elektrycznych. Wybawcą może okazać się Lamborghini

W wyścigu o pozyskanie nowych, skuteczniejszych sposobów magazynowania energii w autach elektrycznych obok Nissana, Tesli czy Toyoty niespodziewanie udział bierze także Lamborghini. Co zaskakujące, to właśnie ten włoski producent wraz z amerykańskim MIT są na tropie wynalazku, który ma największe szanse zmienić losy elektromobilności.

Znana z produkcji nieprzyzwoicie głośnych i agresywnych z wyglądu superaut włoska manufaktura od paru lat radykalnie zmienia swój wizerunek. Proces ten szerzej opisywałem w niedawnym teście nowego modelu Huracán Evo. Pod wodzą nowego prezesa (wcześniejszego szefa stajni F1 Ferrari Stefano Dominecaliego) Lamborghini chce się stać ultra-nowoczesną firmą technologiczną, która pamięta także o środowisku.

Fabryka, w której produkowane są modele tej marki, od 2019 roku jest już w pełni neutralna dla środowiska. Ponadto pracujący w niej inżynierowie współpracują z czołowymi amerykańskimi uniwersytetami nad rozwojem innowacyjnych materiałów konstrukcyjnych i kondensatorów nowego typu.

Nowe osiągnięcie dotyczy właśnie drugiego z tych zagadnień. Lamborghini już od dłuższego czasu współpracuje z prestiżowym Massachusetts Institute of Technology nad rozwojem nowych superkondensatorów. Jak każdy producent samochodów, tak i Lamborghini jest ostatecznie skazane na przejście na napęd elektryczny. Pierwsze zelektryfikowane modele (miękka hybryda na bazie Aventadora i Urus w wersji plug-in) wejdą na rynek już na przestrzeni najbliższych kilkunastu miesięcy. Pierwszy w pełni elektryczny model ma pojawić się między rokiem 2025 a 2030.

Dla inżynierów Lamborghini nie będą to łatwe lata, ponieważ są zdeterminowani, by w elektrycznych modelach zachować te same emocje i parametry co w spalinowych odpowiednikach. Szczególnym wyzwaniem jest utrzymanie niskiej wagi. W tej chwili akumulatory dodają do masy auta nawet kilkaset kilogramów. Na to włoska marka powiedziała basta i znalazła alternatywę dla stosowanych dziś akumulatorów litowo-jonowych.

Tą alternatywą mają być superkondensatory. Pierwsza sugestia co do ich wykorzystania pojawiła się już w 2017 roku za pośrednictwem prototypowego Terzo Millennio, który zapowiadał kierunek rozwoju Lamborghini w następnych dekadach. Superkondensator zostanie wykorzystany w produkcyjnym modelu po raz pierwszy już w tym roku w limitowanym do 63 egzemplarzy superaucie Sián FKP 37.

Stosunkowo prosty element tego typu pojawi się tam obok niewielkiego silnika elektrycznego o mocy 34 KM w celu zapewniania krótkotrwałych "strzałów" dodatkowej mocy podczas rozpędzania 6,5-litrowego silnika V12, który nadal stanowi podstawę napędu. Lamborghini chwali się, że ten cały zestaw waży zaledwie 34 kg i ładuje się trzykrotnie szybciej niż akumulator litowo-jonowy o porównywalnych parametrach.

Historia kondensatorów sięga już XVIII wieku. To przydatne w wielu zastosowaniach urządzenia, które działają na zasadzie "rezerwuaru" energii. Ich charakterystyczną cechą jest zdolność szybkiego przepływu energii: równie szybko się ładują, co i rozładowują. Podręcznikowy przykład zastosowania kondensatora stanowi lampa błyskowa: potrafi zmagazynować dużą energię i wyzwolić ją w jednej chwili. W motoryzacji znaleziono dla nich zastosowanie w układach rekuperacji energii z hamowania.

Gdy na rynku pojawiły się kondensatory o bardzo dużej pojemności (tak zwane superkondensatory), przemysł motoryzacyjny znalazł dla nich jeszcze więcej zastosowań. Stanowią one obiecującą technologię dla hybryd oraz aut elektrycznych zasilanych ogniwami paliwowymi. Dokładnie z tego rozwiązania korzystała już w 2002 roku Honda FCX, pierwszy w historii samochód wodorowy dopuszczony do ruchu drogowego.

Mimo systematycznie rosnącej pojemności, nawet najwydajniejsze kondensatory elektrolityczne i tak nie stanowią alternatywy dla stosowanych obecnie akumulatorów, ponieważ rozładowują się najwyżej po kilkunastu sekundach pracy. To się jednak może zmienić właśnie za sprawą Lamborghini i MIT. Włosko-amerykański zespół naukowców pracuje nad nowym typem superkondensatorów.

Podczas gdy od ponad stu lat kondensatory zbudowane są niezmiennie z dwóch elektrod przedzielonych dielektrykiem, nowy wynalazek ma znacznie bardziej złożoną, przestrzenną strukturę metaloorganicznego szkieletu. Ten przełomowy materiał, znany szerzej pod anglojęzycznym skrótem MOF, to związek węglowy o porowatej strukturze, który charakteryzuje się znacznie większą powierzchnią czynną przy tej samej objętości i masie niż elektrody w kondensatorach. Mówiąc prościej jest to materiał, który pod mikroskopem będzie przypominał porowatą "gąbkę". Ta gąbka z kolei tworzy "labirynt", w którym można "uwięzić" dużo prądu.

Brzmi obiecująco, ale naturalnie musi być w tym jakiś haczyk. Jest nim, podobnie jak w przypadku akumulatorów, tempo ładowania. Metaloorganiczne szkielety charakteryzują się zdolnością magazynowania dużej energii, ale są z kolei słabymi przewodnikami elektrycznymi. Na tę chwilę są więc dokładną odwrotnością kondensatorów. Współpracujący z Lamborghini zespół MIT twierdzi jednak, że udało mu się wynaleźć takie szkielety, które są doskonałymi przewodnikami elektrycznymi. To otwiera drogę do urządzeń, które magazynują energię nie tylko o dużej gęstości mocy, ale i dużej gęstości prądu, i to przy nadzwyczajnej cykliczności.

Zamiast akumulatorów w samochodach elektrycznych mogą znaleźć się ich zamienniki, które znacznie szybciej się ładują, są znacznie bardziej wytrzymałe, zapewniają większą moc silnika i do ich produkcji nie są wymagane trudno dostępne, szkodliwe dla środowiska substancje. Jeśli tylko patent ten uda się zastosować na większą skalę, Lamborghini ma szansę doprowadzić do jednego z największych przełomów w historii motoryzacji.