Електрическите превозни средства: История и бъдеще

Електрическите превозни средства не са нови и Tesla е само една от многото марки, които преследват мечтата за електрическа мобилност.

Електрическо превозно средство или EV е всяко превозно средство, което използва електрическа енергия за задвижване. Тази мощност може да идва от широк набор от източници, стига да е електрическа.

Използването на електричество прави автомобилите по-лесни за управление, по-щадящи околната среда, по-малко шумни и като цяло по-удобни за цялото семейство.

Тази публикация разглежда по-отблизо електромобилите, какво означават те за човечеството и какво крие бъдещето.

Първите електрически превозни средства

Електрическите превозни средства датират от 19 век, когато двигателите с вътрешно горене не са постигнали високата ефективност, която познаваме днес. Най-ранният записан електродвигател е от унгарския свещеник Аньос Джедлик през 1827 г., докато първото използване на електричество за задвижване на автомобил идва през 1835 г.

Локомотивите също попадат в светлината на прожекторите през 1838 г. 5-метровата лодка Le Téléphone, изобретена от французина Гюстав Труве, достига максимална скорост от 5.6 мили в час през 1818 г., а в началото на 1900 г. масово произвежданите електрически превозни средства са реалност.

Те обаче бяха с ограничена скорост и обхват, но тогава електричеството беше много по-добра алтернатива от парната машина, която често изискваше повече от половин час, за да се загрее в студените дни.

Оловна киселина и Колибри

Основната причина за успеха на електрическото превозно средство може да бъде проследена до изобретяването на оловно-киселинната батерия от Гастон Планте, френски учен, през 1859 г. И с развитието на технологията това доведе до това, че електрическите автомобили са много практични, защото можете да ги зареждате преди употреба.

Лондон, например, се сдобива с флотилия от таксита, захранвани с батерии през 1897 г., и ги наричаха галено „Колибри“ заради техния тих, бръмчащ шум. Електрическите автомобили станаха толкова успешни, че до 1900 г. 38% от автомобилите в Съединените щати бяха задвижвани с електричество, 40% с пара и само 22% имаха двигател с вътрешно горене (задвижван с бензин).

И все пак те често са били наричани дамски коли, тъй като жените са се възползвали най-много от лекотата им на използване. Техният ограничен обхват и ограничената наличност на зарядни станции също означават, че те са най-полезни като градски автомобили.

Модел Т и падането на електромобилите

През цялото това време двигателят с вътрешно горене също се развиваше. И тъй като пътищата се разшириха извън градовете и се превърнаха в магистрали, ICE можеха да пътуват по-бързо и по-далеч, докато електромобилите често бяха ограничени до максимална скорост от 20 mph и пробег от 40 мили.

Това развитие започна да накланя везната в полза на ICE. И така, когато Хенри Форд въвежда своята система за масово производство и създава Model-T, нещата започват да се променят.

Превозните средства с двигатели с вътрешно горене стават все по-евтини, докато развитието на електрическите превозни средства е в застой и до 1913 г. една бензинова кола струва около половината от цената на електрическа кола. Ето как електромобилите бавно изчезнаха от масовия пазар, благодарение най-вече на Ford.

Ново начало

Нови изследвания в областта на технологиите за електрически автомобили започват отново около 1960-те и 70-те години на миналия век. Много компании излязоха с различни ярки идеи през този период, но нито една не постигна търговски успех.

Енергийната криза от 70-те и 80-те години също помогна да се създаде по-голям натиск върху намирането на алтернативни енергийни и мобилни решения. Тези усилия се насочиха към горивна ефективност и по-ниски емисии от двигателя през 1990-те години. Електрическите автомобили все още се правеха тук-там, но никой все още не е постигнал голям търговски успех.

Литиево-йонни и Тесла

Tesla Motors започна разработването на Tesla Roadster през 2004 г. и достави първите бройки през 2008 г. Те работеха с литиево-йонни батерии, технология, изобретена през 1980-те години на миналия век и използвана предимно в електронни джаджи.

Този роудстър на Tesla също може да измине до 200 мили (320 км) с едно зареждане. Той разполагаше с 53 kWh батерия и 185-kW номинален 3-фазен AC мотор, който произвеждаше 248 конски сили. Това му помогна да ускори от 0 до 60 за 2.9 секунди, въпреки че беше ограничен до 5.7 секунди и достига максимална скорост от 130 мили в час.

Хората харесаха Roadster. Изглеждаше готино, модерно и модерно. И така, Tesla продаде тон от тях, достигайки 2,450 бройки през 2012 г. и останалото е история.

Проблемът с електрическите автомобили

Най-големият проблем с електрическите автомобили е преносимостта на енергията. Тоест, система за генериране или съхранение на енергия, която е достатъчно компактна, за да се побере почти навсякъде, но все пак произвежда достатъчно енергия за стотици, ако не и хиляди мили.

Две основни приложения тук са генераторът на водородни клетки и съхранението на батерии. И двете технологии имат своите предимства и недостатъци една пред друга.

Бяха демонстрирани горивни клетки, които работят с водород и произвеждат достатъчно енергия за движение на автомобили, но те все още не са практични. Основният им недостатък е високата цена на генератора с горивни клетки, който изисква редки и скъпи материали за производство. Това прави бъдещето на горивните клетки да изглежда мрачно в сравнение със съхранението на батерии. Водородните влакове и други случаи на специализирана употреба обаче могат да се окажат по-практични.

Що се отнася до батериите, прераждането на акумулаторните електрически превозни средства дойде с подобрения в технологията за съхранение. Но независимо от многобройните подобрения и развитие на литиево-йонната батерия, все още има няколко проблема.

Смяната на батерията, например, все още не е възможна при повечето електрически автомобили, предвид техния размер. Литиево-йонните батерии също са склонни да прегряват, особено когато са повредени при катастрофа. А това може да доведе до пожари.

Трето, докато около 90% от съхранената енергия от батерията се преобразува в механична енергия, тази енергия все още се свежда до около 60% от общата енергия на мрежата, използвана за презареждане на батерията. Така че все още има място за подобрение.

Общи термини за електрически превозни средства

Често ще срещнете определени термини, свързани с EV, хвърлени около електрическите автомобили и това може да е объркващо за някои. И така, ето основните и какво означават.

• HEV – Хибридно електрическо превозно средство. Това превозно средство използва течно гориво за генериране на енергия, която зарежда батерията му и захранва колелата. Не можете да го включите или заредите външно.
  
  
• ЕПС – Plug-in електрически автомобил. Този термин се отнася за всяко превозно средство, което можете да включите за презареждане. Няма значение дали все още използва течно гориво или не.
  
  
• PHEV – Plug-in хибридно електрическо превозно средство. PHEV комбинират течно гориво и източници на захранване, за да генерират своята енергия. Това ги прави по-гъвкави и разширява обхвата им, тъй като можете лесно да преминете към течно гориво, след като батерията се изтощи.
  
  
• AEV – Изцяло електрическо превозно средство. Това е всяко превозно средство, което зависи изцяло от електричеството за захранване. Това включва превозни средства с добавка и такива, на които можете просто да смените батериите им.

Други електрически превозни средства

Електрическата мобилност не се ограничава само до автомобилите. Така че терминът „електрическо превозно средство“ означава и други транспортни средства. Ето електрически превозни средства, различни от автомобили:

• Велосипеди – Електронните велосипеди са зряла технология, като се има предвид относително по-опростената им конструкция и нужди от енергия. Те непрекъснато набират популярност и се предлагат във всички стилове, от планински, крайцерски, карго, сгъваеми и т.н.
  
  
• Лодки – Електрическите лодки и кораби също се предлагат повече от век. Но като се има предвид липсата на станции за зареждане в моретата, те се използват най-добре около бреговата линия и за кратки разстояния. Електрическите лодки за дълги разстояния са възможни само със слънчеви панели.
  
  Възможни са и тролейбуси, ако фериботът има фиксиран маршрут, например. Така че може да получава енергията си от жица, преплетена през реката.
  
  
• Самолети – Електрическите самолети се развиват стабилно в продължение на десетилетия, като пилотирани и безпилотни самолети са построени и тествани. Те обаче са възпрепятствани от проблемите с енергийната плътност на батериите, тъй като дори самолетите със слънчева енергия изискват батерии.
  
  И така, за да станат електрическите търговски самолети реалност, светът се нуждае от по-лека батерия от литиево-йонната, която може да съхранява равно или по-голямо количество енергия за дадени размери, като същевременно струва същата или дори по-евтина.
  
  
• Мотоциклети – Наскоро марки от Piaggio до BMW и Harley Davidson представиха електрически скутери и велосипеди. Harley LiveWire разполага с двигател от 78 KW и достига максимална скорост от 95 км/ч. Докато Vespa Electtrica предлага пробег от 153 мили (62 км).
  
  Една забележителна марка за електронни велосипеди обаче е Zero Motorcycles. Той използва литиево-йонни захранващи блокове в 102-волтова система за захранване на своите безчеткови 3-фазни променливотокови двигатели. Те са изградени във варианти за улична употреба, улични състезания и мотокрос състезания.
  
  
• Формула Е – Електрическата версия на състезанията от Формула 1. Автомобилите си приличат, но двигателите им не бучат, а скимтят.
  
  
• Влакове и трамваи – Електрическите влакове и трамваи съществуват от много десетилетия. Използват се предимно за обществен транспорт, те имат специално захранване. Германският ICE, френският TGV и Transrapid maglev са идеални примери за високоскоростни електрически влакове.
  
  
• Автобуси – Ще намерите и електрически автобуси със специални електропроводи в някои световни градове като Цюрих, Швейцария. През последните години обаче Китай води в електрическите автобуси за индустрията на обществения транспорт със стотици хиляди автобуси, захранвани с батерии, работещи в страната.

Предстоящи EV модели

Повечето производители на автомобили изглежда са пренебрегнали неизбежността на изцяло електрическо бъдеще и затова предприемат огромни стъпки. Следват забележителни предстоящи супер камиони, последвани от други интересни електромобили.

• Tesla CyberTruck – Феновете са възторжени от това. Очаква се до Коледа 2021 г., той обещава брониран екстериор, включващ изключително здрава конструкция от неръждаема стомана. Има 100 куб. Ft място за съхранение, 7,500+ lbs капацитет за теглене и пробег от 250 мили.
  
  
• Hummer EV – GMC също скочи на бандата и обещава изцяло електрически супер камион Hummer. Този може да върви като раци по диагонал, зарежда се за 100 мили за 10 минути, има обхват от 350 мили, функция за автоматичен круизър, 1,000 конски сили и 0-60 мили в час за 3 секунди. Да, правилно прочетохте.
  
  
• Ford F-150 – Ford също обещава изцяло електрическа версия на своя камион F-150. Той трябва да се предлага с двойни мотори, да разполага с голям багажник (преден багажник) и също така да стане най-мощният камион на Ford досега. Производството и продажбите трябва да започнат през 2022 г.
  
  
• Бухал Аспарк – Японско ограничено производство на EV с четири двигателя и убийствен дизайн. Той осигурява 1,984 конски сили, пробег от 280 мили, максимална скорост от 249 мили и болезнената цена от 3.2 милиона долара.
  
  
• BMW i4 – По-малко екзотичен дизайн от i3, но все пак супер стилен. Той ще разполага с до 80% зареждане на своята 80 kWh батерия за 35 минути и се очаква да доставя над 500 конски сили.

Други предстоящи автомобили включват Cadillac Lyriq, Cadillac Celestiq, Mercedes-Benz EQA, Genesis Essentia, Hyundai Ioniq 5, Jeep Wrangler Magneto, Lexus EV SUV, Mazda MX-30, Porsche Macan EV, Volvo XC40, Bollinger B1, Faraday FF91 и много други.

Заключение – какво крие бъдещето

Въпреки че никой не може да каже със сигурност какво крие бъдещето, електрическите превозни средства най-вероятно ще останат тук. Освен това те винаги могат да станат по-добри.

Необходима е допълнителна работа за намаляване на времето за зареждане, подобряване на ефективността и обхвата на зареждане, подобряване на безопасността, разработване на повече станции за зареждане и стандарти и намаляване на общите разходи за електрическа мобилност.