Elektrisõidukid: ajalugu ja tulevik

Elektrisõidukid ei ole uued ja Tesla on vaid üks paljudest kaubamärkidest, mis on unistanud elektrisõidukitest.

Elektrisõiduk või EV on mis tahes sõiduk, mis kasutab jõuallikaks elektrienergiat. See võimsus võib pärineda paljudest allikatest, kui see on elektriline.

Elektri kasutamine muudab autod hõlpsamini juhitavaks, keskkonnasõbralikumaks, vähem müra tekitavaks ja üldiselt mugavamaks kogu perele.

See postitus vaatleb lähemalt elektriautosid, mida need inimkonna jaoks tähendavad ja mida tulevik toob.

Esimesed elektrisõidukid

Elektrisõidukid pärinevad 19. sajandist, mil sisepõlemismootor ei olnud saavutanud seda kõrget kasutegurit, mida me täna tunneme. Varaseim registreeritud elektrimootor pärineb Ungari preestrilt Anyos Jedlik aastal 1827, samal ajal kui elektrit kasutati esimest korda auto jõuallikana 1835. aastal.

1838. aastal jõudsid tähelepanu keskpunkti ka vedurid. Prantslase Gustave Trouvé leiutatud 5-meetrine Le Téléphone paat saavutas 5.6. aastal 1818 miili tunnis tippkiiruse ja 1900. aastate alguseks olid masstoodanguna toodetud elektrisõidukid reaalsus.

Nende kiirus ja ulatus olid siiski piiratud, kuid elekter oli tollal palju parem alternatiiv kui aurumasin, mille soojendamiseks kulus külmadel päevadel sageli üle poole tunni.

Pliihape ja koliblinnud

Elektrisõiduki edu peamist põhjust võib leida pliiaku leiutamisest Prantsuse teadlase Gaston Planté poolt 1859. aastal. Tehnoloogia arenedes muutis see elektrimootoriga autod väga praktiliseks, kuna neid sai enne kasutamist laadida.

Näiteks Londonis sai 1897. aastal akutoitel taksode park ja neid kutsuti vaikse ja sumiseva müra tõttu hellitavalt "kolibrideks". Elektriautod said nii edukaks, et 1900. aastaks kasutas USA-s 38% autodest elektrit, 40% auru ja ainult 22% oli sisepõlemismootoriga (bensiini jõul).

Siiski nimetati neid sageli naiste autodeks, sest naised said nende kasutusmugavusest kõige rohkem kasu. Nende piiratud ulatus ja piiratud laadimisjaamade saadavus tähendasid ka seda, et need olid linnaautodena kõige kasulikumad.

Mudel T ja elektrisõidukite langus

Sisepõlemismootor oli kogu selle aja samamoodi arenenud. Ja kuna teed laienesid linnadest välja ja muutusid kiirteedeks, suutsid ICE-d sõita kiiremini ja kaugemale, samas kui elektrisõidukite tippkiirus oli sageli 20 miili tunnis ja sõiduulatus 40 miili.

See areng hakkas skaalat ICE kasuks kallutama. Niisiis, kui Henry Ford tutvustas oma masstootmissüsteemi ja tõi turule Model-T, hakkasid asjad muutuma.

Sisepõlemismootoriga sõidukid läksid odavamaks, samal ajal kui elektrisõidukite areng jäi seisma ning 1913. aastaks maksis bensiiniauto umbes poole elektriauto hinnast. Nii kadusidki EV-d massiturult aeglaselt, peamiselt tänu Fordile.

Uus algus

Uued uuringud elektriautode tehnoloogia vallas algasid taas 1960ndatel ja 70ndatel. Paljud ettevõtted tulid sel perioodil välja erinevate eredate ideedega, kuid ükski neist ei olnud äriliselt edukas.

70ndate ja 80ndate energiakriis aitas samuti tekitada suuremat survet alternatiivsete energia- ja mobiilsuslahenduste leidmiseks. Need jõupingutused nihkusid 1990. aastateks kütusesäästlikkuse ja mootori heitgaaside vähendamise suunas. EV-sid tehti ikka siin-seal, kuid ükski neist polnud veel suurt ärilist edu saavutanud.

Liitiumioon ja Tesla

Tesla Motors alustas Tesla Roadsteri arendamist 2004. aastal ja tarnis esimesed seadmed 2008. aastal. Need töötasid liitiumioonakudega, mis on 1980. aastatel leiutatud tehnoloogia, mida kasutati peamiselt elektroonilistes vidinates.

See Tesla roadster võib ühe laadimisega sõita ka kuni 200 miili (320 km). Sellel oli 53 kWh aku ja 185 kW nimivõimsusega 3-faasiline vahelduvvoolumootor, mis tootis 248 hobujõudu. See aitas sellel kiirendada nullist 0-ni 60 sekundiga, kuigi see piirdus 2.9 sekundiga ja saavutab 5.7 miili tunnis.

Inimestele meeldis Roadster. See nägi lahe, kaasaegne ja trendikas välja. Niisiis müüs Tesla neid tonni, jõudes 2,450. aastal 2012 ühikuni ja ülejäänu on ajalugu.

Probleem elektriautodega

Elektriautode suurim probleem on energia teisaldatavus. See tähendab energiatootmis- või -salvestussüsteemi, mis on piisavalt kompaktne, et mahutada peaaegu kõikjale, kuid siiski toodab piisavalt energiat sadade, kui mitte tuhandete kilomeetrite jaoks.

Kaks peamist rakendust on siin vesinikuelementide generaator ja akuhoidla. Mõlemal tehnoloogial on üksteise ees oma eelised ja puudused.

Kütuseelemente, mis töötavad vesinikul ja toodavad piisavalt võimsust autode liigutamiseks, on demonstreeritud, kuid need pole veel praktilised. Nende peamine puudus on kütuseelementide generaatori kõrge hind, mille tootmiseks on vaja haruldasi ja kalleid materjale. See muudab kütuseelementide tuleviku aku hoidmisega võrreldes tume. Vesinikrongid ja muud spetsiaalsed kasutusjuhtumid võivad siiski osutuda praktilisemaks.

Akude puhul kaasnes taaslaetavate elektrisõidukite taassünd koos salvestustehnoloogia täiustamisega. Kuid hoolimata liitiumioonaku arvukatest täiustustest ja arendamisest on siiski mõned probleemid.

Näiteks aku vahetamine pole enamiku elektriautode puhul nende suurust arvestades ikka veel võimalik. Liitium-ioonakud kipuvad ka üle kuumenema, eriti kui need avariis viga saavad. Ja see võib põhjustada tulekahjusid.

Kolmandaks, kuigi umbes 90% aku salvestatud energiast muundatakse mehaaniliseks energiaks, taandub see energia ikkagi umbes 60% kogu aku laadimiseks kasutatavast võrguenergiast. Seega on veel arenguruumi.

Levinud elektrisõidukite terminid

Sageli leiate elektriautode ümber teatud EV-ga seotud termineid ja see võib mõne jaoks segadusse ajada. Niisiis, siin on peamised ja mida need tähendavad.

• HEV - Hübriid elektrisõiduk. See sõiduk kasutab vedelkütust energia tootmiseks, mis laeb selle akut ja toidab rattaid. Seda ei saa ühendada ega väliselt laadida.
  
  
• ENP – Ühendatav elektrisõiduk. See termin viitab mis tahes sõidukile, mille saate laadimiseks ühendada. Pole vahet, kas see kasutab endiselt vedelkütust või mitte.
  
  
• PHEV – pistikühendusega hübriidelektrisõiduk. PHEV-id ühendavad oma energia tootmiseks vedelkütust ja pistikallikaid. See muudab need mitmekülgsemaks ja laiendab nende tööulatust, kuna saate pärast aku tühjenemist hõlpsalt vedelkütusele üle minna.
  
  
• AEV – täiselektriline sõiduk. See on iga sõiduk, mille võimsus sõltub täielikult elektrist. See hõlmab pistikühendusega sõidukeid ja neid, mille akusid saate lihtsalt vahetada.

Muud elektrisõidukid

Elektriline liikuvus ei piirdu ainult autodega. Seega tähistab mõiste "elektrisõiduk" ka muid transpordivahendeid. Siin on mitteauto elektrisõidukid:

• Jalgrattad – E-jalgrattad on nende suhteliselt lihtsama ehituse ja võimsusvajaduse tõttu arenenud tehnoloogia. Need koguvad pidevalt populaarsust ja on saadaval kõigis stiilides, alates mägisest, ristlejast, lastist, kokkupandavast jne.
  
  
• paadid – Elektripaadid ja -laevad on samuti olnud saadaval juba üle sajandi. Arvestades aga laadimisjaamade puudumist meres, on neid kõige parem kasutada rannajoonte läheduses ja lühikeste vahemaade jaoks. Pikamaa elektripaadid on võimalikud ainult päikesepaneelidega.
  
  Võimalikud on ka trollipaadid, kui parvlaeval on näiteks kindel marsruut. Nii et see saab energiat üle jõe keerutatud traadist.
  
  
• lennukid – Elektrilennukeid on aastakümneid pidevalt arenenud, ehitatud ja testitud on nii mehitatud kui ka mehitamata lennukeid. Neid takistavad aga akude energiatihedusega seotud probleemid, kuna isegi päikeseenergial töötavad lennukid vajavad akusid.
  
  Nii et elektriliste kommertslennukite tegelikkuseks muutumiseks vajab maailm liitiumioonakust kergemat akut, mis suudab salvestada sama või suurema koguse energiat antud mõõtmete kohta, makstes samas sama palju või veelgi odavamalt.
  
  
• Mootorrattad – Brändid Piaggiost BMW ja Harley Davidsonini on viimasel ajal avalikustanud elektrilisi tõukerattaid ja jalgrattaid. Harley LiveWire'il on 78-kW mootor ja selle tippkiirus on 95 km/h. Vespa Electtrica sõiduulatus on aga 153 miili (62 km).
  
  Üks tähelepanuväärne e-bike kaubamärk on aga Zero Motorcycles. See kasutab oma harjadeta 102-faasiliste vahelduvvoolumootorite toiteks liitiumioontoiteplokke 3-voldises süsteemis. Need on ehitatud tänavakasutuseks, tänavasõiduks ja motokrossi võidusõiduks.
  
  
• Valem E – Vormel 1 võidusõidu elektriline versioon. Sõidukid näevad välja sarnased, kuid nende mootorid ei mürise, vaid vinguvad.
  
  
• Rongid ja trammid – Elektrirongid ja trammid on olnud kasutusel juba mitu aastakümmet. Enamasti kasutatakse ühistranspordis, neil on spetsiaalne toiteallikas. Saksa ICE, Prantsuse TGV ja Transrapid maglev on suurepärased näited kiiretest elektrirongidest.
  
  
• Bussid – Teatud maailmalinnades, näiteks Zürichis, Šveitsis leiate ka spetsiaalsete elektriliinidega elektribusse. Viimastel aastatel on Hiina aga juhtival kohal ühistransporditööstuse elektribusside turul, kus riigis töötab sadu tuhandeid akutoitel busse.

Tulevased EV mudelid

Näib, et enamik autotootjaid on vilksatanud täielikult elektrilise tuleviku paratamatust ja astuvad seetõttu hiiglaslikke samme. Järgnevad märkimisväärsed tulevased superveokid, millele järgnevad muud huvitavad EV-d.

• Tesla CyberTruck – Fännid raevuvad selle üle. 2021. aasta jõuluks oodatav see tõotab kuulikindlat välisilme, millel on eriti tugev roostevabast terasest konstruktsioon. Seal on 100 cu. Ft hoiuruumi, 7,500+ naela pukseerimisvõime ja 250 miiline sõiduulatus.
  
  
• Hummer EV – GMC on samuti hüppanud ja lubab täiselektrilist Hummeri superveokit. See suudab krabiga kõndida diagonaalselt, laeb 100 miili 10 minutiga, sellel on 350-miiline sõiduulatus, automaatse ristleja funktsioon, 1,000 hobujõudu ja 0–60 miili tunnis 3 sekundiga. Jah, sa lugesid seda õigesti.
  
  
• Ford F-150 – Ford lubab ka oma veoauto F-150 täiselektrilist versiooni. Sellel peaks olema kaks mootorit, suur pakiruum (esipagasiruum) ja sellest peaks saama seni võimsaim Fordi veok. Tootmine ja müük peaksid algama 2022. aastal.
  
  
• Aspark Öökull – Jaapani piiratud tootmisvõimsusega EV nelja mootori ja tapva disainiga. Selle võimsus on 1,984 hobujõudu, sõiduulatus 280 miili, tippkiirus 249 miili ja valus 3.2 miljoni dollari hind.
  
  
• BMW i4 – Vähem eksootiline disain kui i3, kuid siiski ülistiilne. Selle 80 kWh aku laeb kuni 80% 35 minutiga ja eeldatavasti annab see kuni 500 hobujõudu.

Muude tulevaste sõidukite hulka kuuluvad Cadillac Lyriq, Cadillac Celestiq, Mercedes-Benz EQA, Genesis Essentia, Hyundai Ioniq 5, Jeep Wrangler Magneto, Lexus EV maastur, Mazda MX-30, Porsche Macan EV, Volvo XC40, Bollinger B1, Faraday ja palju muud.

Järeldus – mida toob tulevik

Kuigi keegi ei saa kindlalt öelda, mida tulevik toob, on elektrisõidukid tõenäoliselt siin, et jääda. Lisaks saavad nad alati paremaks minna.

Täiendavat tööd on vaja laadimisaegade vähendamiseks, tõhususe ja laadimisulatuse parandamiseks, ohutuse parandamiseks, laadimisjaamade ja -standardite väljatöötamiseks ning elektrilise mobiilsuse üldkulude vähendamiseks.