Elektromobil

Z Multimediaexpo.cz

Verze z 19. 5. 2014, 23:35

Elektromobil (zkratka EV, čili elektrické vozidlo; někdy též bateriové elektrické vozidlo - BEV nebo EUTO - Elektrické aUTO) je automobil na elektrický pohon. Jako zdroj energie využívá obvykle akumulátor, který musí být před jízdou nabit a na jehož kapacitě závisí dojezdová vzdálenost elektromobilu.

Účinnost

Předpokládá se, že elektromobily se budou v budoucnosti stále více využívat. Jejich největší výhodou je převádění energie na pohyb s účinností až 90 % (v případě asynchronního motoru) oproti 30–40% účinnosti spalovacího motoru. Celková účinnost pohonu samozřejmě také závisí na účinnosti výroby elektřiny pro pohon z primárního zdroje a energetické účinnosti použitých akumulátorů či palivových článků (ta se pohybuje kolem 50–80 % podle použité technologie – olovo, NiMH, Li-ion, Li-pol). Na rozdíl od běžného automobilu lze ale zvyšovat využití energie tzv. rekuperací, v praktickém provozu až o přibližně 25 % – to je možné zvláště v městském provozu nebo členitém terénu.

Elektromobily neprodukují svým provozem výfukové plyny a i se započítáním výroby elektrické energie ze „špinavějších“ zdrojů (např. hnědé uhlí) je jejich bilance vlivu na životní prostředí obvykle lepší, než u automobilů se spalovacími motory. Další výhodou je v podstatě bezúdržbový provoz trakčního systému, pokud je vozidlo vybavené BMS (Battery Management System) a tepelnou ochranou trakční akumulátorové baterie. To bylo v minulosti podceňováno a elektromobily proto nedosahovaly optimálních parametrů. Technický průlom nastal až překotným vývojem v oblasti baterií a elektroniky na začátku 90. let minulého století. Tehdy řada světových výrobců představila vlastní moderní elektrizovanou řadu pod mandátem nulových emisí státu Kalifornie v USA. Jedná se například o tyto modely: GM EV-1, Ford Ranger EV nebo Toyota RAV4 EV.

Legislativa zvýhodňující elektromobily byla záhy soudně napadena automobilkami a  patřičné zákony byly zrušeny.

Baterie

Trakční akumulátory zapojené v sérii měly původně bez zapojení kvalitního BMS a použití „inteligentních“ nabíjecích algoritmů relativně nízkou životnost. Nyní je ale možné dosáhnout životnosti přibližně 80 tisíc km s moderní olověnou rekombinační baterií (AGM/GEL). Novější lithium-polymerové akumulátory mají dokonce životnost přes 150 tisíc km. Zlepšení se očekává od nanotechnologií při výrobě akumulátorů všech typů. Očekává se také renesance olověné baterie v nové generaci s nano-uhlíkovým porézním kolektorem.

Měrná kapacita (energie na kilogram) nejlepších současných akumulátorů dosahuje přibližně 1/15 měrné kapacity benzínu, což omezuje akční rádius elektromobilů. Nejkvalitnější kapalná fosilní paliva (jako například benzín) mají výhřevnost přes 11 kWh/kg, což při 35% účinnosti motoru znamená asi 3,5 kWh mechanické práce, což je unikátní koncentrace dostupné energie, která se však vytvářela po miliony let. Navíc odpadní teplo lze v zimním období využít pro vytápění automobilu. Běžná trakční olověná baterie dosahuje 40 Wh/kg, NiMH 80 Wh/kg, Li-ion 100-250 Wh/kg. Pro ilustraci: hmotnost baterie u elektromobilu s dojezdem odpovídajícím plné 40l nádrži benzínu (30 kg) odpovídá teoretické hmotnosti 420-1050 kg moderních akumulátorů, nebo přes 2060 kg běžných olověných akumulátorů.

Na druhé straně statistika individuální dopravy říká, že část denních jízd je vykonána v dosahu současných elektromobilů (50-150 km), kde uložení jen 13-24 kWh (olovo/NiMH) energie v běžných elektromobilech může být pro někoho dostačující. Radius lze také operativně prodlužovat rychlodobíjením v zemích kde by k tomu již existovala patřičná veřejná infrastruktura nebo tzv. příležitostným dobíjením ze standardní elektrické sítě na pracovišti apod. V tomto režimu by pak akční radius elektromobilů mohl být teoreticky i několik set km denně, čehož lze využít především v sektoru služeb. Pro kritičtější aplikace je možné elektromobil osadit Li-ion články každý s kapacitou 200 Ah, které pak dovolují provoz na jedno nabíjení na vzdálenost 300-400 km v závislosti na množství těchto baterií. Pro provoz vozidla, které by tomuto vyhovělo by bylo potřeba mnoha set kilogramů takovýchto baterií při velmi lehké konstrukci vozidla.

Dalším protiargumentem k zavádějícímu porovnávání „měrné kapacity benzinu“ s energií v akumulátorech je fakt, že většina současné automobilové produkce se spalovacím motorem je velice neefektivní z hlediska špatné aerodynamiky a bezúčelné hmotnosti. Filozofie elektromobilů tedy rovněž spočívá v zásadě nemrhat energií pro pohon zbytečně. Některé seriově vyráběné modely elektromobilů úspěšně uplatnily kombinaci odlehčené hliníkové karoserie a kompozitních vnějších panelů, a to vše za dodržení bezpečnosti pro posádku, s výsledkem podstatné redukce hmotnosti vozidla.

Náklady na provoz elektromobilu jsou zejména v ceně vlastní elektrické energie a jsou srovnatelné s cenou fosilních paliv bez spotřebních daní a zbytek provozní ceny pak tvoří amortizace akumulátorů. V přepočtu nákladů na km jsou náklady na provoz elektromobilu v porovnání se spalovacím motorem výrazně vyšší. Pohonné ústrojí vozů se spalovacím motorem vykazuje však rychlejší opotřebení.

Rozšíření

V současnosti brání většímu rozšíření elektromobilů zejména cena a neexistence efektivních baterií, které jsou z hlediska intenzity uložené energie (poměr kW/kg) velmi nedokonalé. Po masovějším rozšíření elektromobilů by mohla klesnout jejich cena díky poklesu v jejich jednotkových výrobních nákladech, což by mohlo pomoci v kategorii problému cena. Technologický problém týkající se neefektivity baterií by mohl v budoucnosti vyřešit vynález v oblasti nanotechnologií. To je však hudba nikoli blízké budoucnosti. Dokud baterie nebudou alespoň 5× účinnější než stávající Li-ion baterie, bude elektromobil odkázán na okraj trhu. Využití elektromobilů se stávajícími technologiemi je v realitě možné v případě rozvážkových automobilů, které dlouhou dobu stojí, a občas kousek popojedou, zejména v přetížených centrech historických měst. Zde je nespornou výhodou nulovost emisí z těchto vozidel, což může upozadit jejich ostatní nevýhody (cena, nepraktičnost apod.)

Prvním sériově vyráběným automobilem, který by se dal nazývat silničním elektromobilem (půjde nabíjet ze sítě) bude CHEVY VOLT 2011. Bude mít Lithiové baterie o uložené energii cca 16 kWh (ekvivalent 1,5 kg benzinu a při vzetí v potaz účinnosti spalovacího motoru cca 6 litrů benzinu). Bude vybaven elektromotorem o špičkovém výkonu 120 kW, což umožní běh na plný výkon po dobu cca 7 minut. Běh na standardní zhruba poloviční výkon bude cca 15 minut, Pokud si zapnete klimatizaci, doba se zkrátí. Když s vozidlem pojedete zácpou, nebudete vůbec akcelerovat, dá se očekávat, že Vám nabité cca 150 kg baterie vydrží více než půl hodiny. Po zbytek času budete muset využívat velmi neefektivní benzinový generátor, který Vám neumožní využívat dostupný výkon elektromotoru. Zda nastane ekonomický úspěch tohoto modelu a jeho masovější rozšíření je otázkou poměru cena/výkon, který zatím vychází pro elektromobil špatně. Tyto automobily samozřejmě neobstojí ve srovnání s benzinovými, či dokonce turbodieslovými automobily, které mají v malé nádrži uskladněno více než 10násobek energie.

Rozumnějším modelem, který je plánován k prodeji v roce 2011 se zdá být NISSAN LEAF, který je automobilem nižší střední třídy s motorem o výkonu cca 80 kW a bateriemi s kapacitou cca 24 kWh. Zde by snad dojezd mohl při úsporné jízdě a optimálních podmínkách činit až 160 km, což začíná být smysluplnější. Tento automobil si určitě své zájemce z oblasti fanoušků elektromobilů, najde.

Trakční agregáty elektromobilů jsou složené z méně dílů a velkosériová produkce by podle některých analytiků mohla být levnější než současná výroba.

Automobilový průmysl dnes podle vlastních slov generuje zisk především prodejem náhradních součástek a leasingem, kde dosahuje nejvyšší marže. Prodejní cena nového automobilu často jen pokrývá výrobní náklady a vývoj daného modelu. Dlouhodobé investice do infrastruktury spjaté s výrobou spalovacích pohonů brání změně výroby odlišné koncepce, nad kterou nemá autoprůmysl kapitálovou a licenční kontrolu, jako jsou pokročilé bateriové technologie, asynchronní trakční systémy apod.

V současné době jsou vyvíjeny také automobily s hybridním pohonem, které kombinují výhody elektromobilu (úspory rekuperací) a automobilu se spalovacím motorem (malá měrná hmotnost pohonu). Ty jsou považovány za vhodný mezikrok při transformaci automobilového průmyslu.

Elektrobus

Jednou z variant elektromobilu je i elektrobus, elektrický autobus. První elektrobus na pravidelné lince jezdil v Santa Barbaře v Kalifornii, první evropský elektrobus na pravidelné lince jezdil ve Znojmě. Vyvinula jej společnost ČAS-service (též jeho provozovatel) s využitím karoserie trolejbusu Škoda 21Tr. Výrobce plánoval od roku 2004 výrobu i pro další dopravce, avšak vzhledem k dotační politice Ministerstva dopravy ČR, které dopravci v rámci programu obnovy vozidel přispívá 30 až 40 % na trolejbusy a nízkopodlažní autobusy, zatímco dotaci na elektrobusy údajně neumožňuje, nebyla výroba zahájena.^[1] V roce 2008 již je v dotačním programu na vozidla MHD obsažena fixní dotace 1,2 milionu Kč na nízkopodlažní elektrobus délky do 11 metrů, s fixním navýšením 0,6 milionu za elektrický pohon.^[2]

V roce 2010 vyrobila prototyp elektrobusu i česká firma SOR Libchavy a označila jej jako SOR EBN 10,5. Tento vůz je v provozu v Ostravě. Kromě SORu je jediným současným výrobcem elektrobusů v Evropě italská společnost BredaMenarinibus (dva minibusy BredaMenarinibus ZEUS M 200 jezdí na Malé Straně v Praze).^[3]

Reference

1. ↑ Jaromír Vegr: Elektromobily – historie a současnost, čtvrtletník Pro-Energy, č. 3/2008, str. 44—50; o elektrobusech na str. 50
2. ↑ Program podpory obnovy vozidel městské hromadné dopravy a veřejné linkové autobusové dopravy, Ministerstvo dopravy ČR, Pravidla pro poskytování dotací ze státního rozpočtu v rámci Programu obnovy vozidel veřejné autobusové dopravy v roce 2008, str. 3
3. ↑ SOR EBN10,5 [online]. Mhd-ostrava.cz, [cit. 2010-10-06]. Dostupné online.  

Externí odkazy

• [1] – jedny z nejstarších www o elektromobilech u nás
• Elektromobily.org – Občanské sdružení a klub Elektromobily (CzechEVClub) při ČVUT-FEL Praha
• Koncepty.cz - Elektromobily na Koncepty.cz
• www.priroda.cz – Diskuse o elektromobilech
• www.hybrid.cz – Magazín zaměřený na elektromobily a další alternativní způsoby dopravy
• Jaromír Vegr: Elektromobily – historie a současnost, čtvrtletník Pro-Energy, č. 3/2008, str. 44—50
• [2] – něco o jednostopých el. vozidlech
• Elektromobily.sk – Elektromobily , hybridy a iné alternatívne spôsoby dopravy.
• Jezdím alternativně