Sähköajoneuvot: historia ja tulevaisuus

Sähköajoneuvot eivät ole uusia, ja Tesla on vain yksi monista merkeistä, jotka ovat pyrkineet sähköauton unelmaan.

Sähköajoneuvo tai sähköajoneuvo on mikä tahansa ajoneuvo, joka käyttää käyttövoimana sähköä. Tämä teho voi tulla useista lähteistä, kunhan se on sähköä.

Sähkön käyttö tekee autoista helpommin ajettavia, ympäristöystävällisempiä, vähemmän meluisia ja kaiken kaikkiaan mukavampia koko perheelle.

Tässä postauksessa tarkastellaan lähemmin sähköautoja, mitä ne merkitsevät ihmiskunnalle ja mitä tulevaisuus tuo tullessaan.

Ensimmäiset sähköautot

Sähköajoneuvot ovat peräisin 19-luvulta, jolloin polttomoottori ei ollut saavuttanut nykyistä korkeaa hyötysuhdetta. Varhaisin tallennettu sähkömoottori on unkarilaiselta papilta Anyos Jedlik vuonna 1827, kun taas ensimmäinen sähkön käyttö auton voimanlähteenä tuli vuonna 1835.

Myös veturit nousivat valokeilaan vuoteen 1838 mennessä. Ranskalaisen Gustave Trouvén keksimä 5-metrinen Le Téléphone -vene saavutti 5.6 mph huippunopeuden vuonna 1818, ja 1900-luvun alussa massatuotetut sähköajoneuvot olivat todellisuutta.

Niiden nopeus ja kantama olivat kuitenkin rajalliset, mutta sähkö oli silloin paljon parempi vaihtoehto kuin höyrykone, jonka lämpeneminen kylminä päivinä vaati usein yli puoli tuntia.

Lyijyhappo ja kolibrit

Suurin syy sähköajoneuvon menestykseen voidaan jäljittää ranskalaisen tiedemiehen Gaston Plantén vuonna 1859 keksimään lyijyakun keksintöön. Teknologian kehittyessä se johti siihen, että sähköautot ovat erittäin käytännöllisiä, koska voit lataa ne ennen käyttöä.

Esimerkiksi Lontoo sai vuonna 1897 akkukäyttöisiä takseja, ja niitä kutsuttiin hellästi "Kolibriksiksi" niiden hiljaisen huminaisen melun vuoksi. Sähköautot menestyivät niin hyvin, että vuoteen 1900 mennessä 38 % Yhdysvaltojen autoista käytti sähköä, 40 % höyryä ja vain 22 %:lla oli polttomoottori (bensiinikäyttöinen).

Silti niitä kutsuttiin usein naisten autoiksi, koska naiset hyötyivät eniten niiden helppokäyttöisyydestä. Niiden rajallinen kantama ja rajoitettu latausasemien saatavuus tarkoittivat myös, että ne olivat hyödyllisimpiä kaupunkiautoina.

Malli T ja sähköautojen syksy

Polttomoottori kehittyi yhtä lailla koko tämän ajan. Ja kun tiet laajenivat kaupunkien ulkopuolelle ja muuttuivat moottoriteiksi, ICE-koneet pystyivät kulkemaan nopeammin ja pidemmälle, kun taas sähköautojen huippunopeus rajoitettiin usein 20 km/h ja toimintasäde 40 mailia.

Tämä kehitys alkoi kallistaa asteikkoa ICE:n hyväksi. Joten kun Henry Ford esitteli massatuotantojärjestelmänsä ja otti Model-T:n käyttöön, asiat alkoivat muuttua.

Polttomoottoriajoneuvot halpenivat samalla kun sähköajoneuvojen kehitys pysähtyi, ja vuoteen 1913 mennessä bensiiniauto maksoi noin puolet sähköauton hinnasta. Näin sähköautot katosivat hitaasti massamarkkinoilta, lähinnä Fordin ansiosta.

Uusi alku

Uusi sähköautoteknologian tutkimus alkoi jälleen 1960- ja 70-luvuilla. Monet yritykset keksivät tänä aikana erilaisia ​​kirkkaita ideoita, mutta yksikään ei ollut kaupallinen menestys.

70- ja 80-lukujen energiakriisi lisäsi myös paineita vaihtoehtoisten energia- ja liikkumisratkaisujen etsimiseen. Nämä pyrkimykset siirtyivät polttoainetehokkuuteen ja moottorien päästöjen vähentämiseen 1990-luvulle mennessä. Sähköautoja valmistettiin edelleen siellä täällä, mutta yksikään ei ollut vielä suuri kaupallinen menestys.

Litium-Ion ja Tesla

Tesla Motors aloitti Tesla Roadsterin kehittämisen vuonna 2004 ja toimitti ensimmäiset yksiköt vuonna 2008. Ne toimivat litiumioniakuilla, 1980-luvulla keksityllä tekniikalla, jota käytettiin pääasiassa elektronisissa laitteissa.

Tämä Tesla-roadster voisi myös kulkea jopa 200 mailia (320 km) latauksella. Siinä oli 53 kWh akku ja 185 kW:n 3-vaiheinen vaihtovirtamoottori, joka tuotti 248 hevosvoimaa. Tämä auttoi sitä kiihtymään nollasta 0:een 60 sekunnissa, vaikka se rajoittui 2.9 sekuntiin, ja huippunopeus on 5.7 mph.

Ihmiset pitivät Roadsterista. Se näytti siistiltä, ​​modernilta ja trendikkäältä. Joten Tesla myi niitä tonnin, saavuttaen 2,450 2012 yksikköä vuonna XNUMX, ja loppu on historiaa.

Sähköautojen ongelma

Sähköautojen suurin ongelma on energian siirrettävyys. Toisin sanoen energiantuotanto- tai varastointijärjestelmä, joka on tarpeeksi kompakti mahtumaan lähes kaikkialle, mutta joka tuottaa silti tarpeeksi tehoa sadoille, ellei tuhansille kilometreille.

Kaksi pääsovellusta ovat vetykennogeneraattori ja akkuvarasto. Molemmilla tekniikoilla on etunsa ja haittansa toisiinsa nähden.

Polttokennoja, jotka toimivat vedyllä ja tuottavat riittävästi tehoa autojen liikuttamiseen, on osoitettu, mutta ne eivät ole vielä käytännöllisiä. Niiden suurin haittapuoli on polttokennogeneraattorin korkea hinta, jonka tuotanto vaatii harvinaisia ​​ja kalliita materiaaleja. Tämä saa polttokennojen tulevaisuuden näyttämään synkältä akun varastointiin verrattuna. Vetyjunat ja muut erikoiskäyttötapaukset voisivat kuitenkin osoittautua käytännöllisemmiksi.

Akkujen osalta ladattavien sähköajoneuvojen uudestisyntyminen toi mukanaan säilytystekniikan parannuksia. Huolimatta litiumioniakun lukuisista parannuksista ja kehityksestä, on kuitenkin edelleen muutamia ongelmia.

Esimerkiksi akun vaihto ei ole vieläkään mahdollista useimmissa sähköautoissa niiden koosta huomioon ottaen. Litiumioniakuilla on myös taipumus ylikuumentua, varsinkin jos ne vaurioituvat kolarissa. Ja tämä voi johtaa tulipaloihin.

Kolmanneksi, vaikka noin 90 % akun varastoidusta energiasta muunnetaan mekaaniseksi energiaksi, tämä energia kiehuu silti noin 60 prosenttiin akun lataamiseen käytetystä verkkoenergian kokonaismäärästä. Parantamisen varaa siis vielä on.

Yleiset sähköautotermit

Löydät usein tiettyjä sähköautoihin liittyviä termejä sähköautojen ympärillä, ja tämä saattaa olla hämmentävää joillekin. Joten tässä ovat tärkeimmät ja mitä ne tarkoittavat.

• HEV – Hybridi sähköauto. Tämä ajoneuvo käyttää nestemäistä polttoainetta energian tuottamiseen, joka lataa sen akkua ja käyttää pyöriä. Et voi kytkeä sitä tai ladata sitä ulkoisesti.
  
  
• ENP – Ladattava sähköajoneuvo. Tämä termi tarkoittaa mitä tahansa ajoneuvoa, jonka voit kytkeä latausta varten. Sillä ei ole väliä, käyttääkö se edelleen nestemäistä polttoainetta vai ei.
  
  
• PHEV – Plug-in hybridi sähköajoneuvo. PHEV-autot yhdistävät nestemäistä polttoainetta ja pistokelähteitä tuottaakseen voimansa. Tämä tekee niistä monipuolisempia ja laajentaa niiden toimintasädettä, sillä voit helposti vaihtaa nestemäiseen polttoaineeseen, kun akku tyhjenee.
  
  
• AEV – Täyssähköauto. Tämä on mikä tahansa ajoneuvo, jonka teho on täysin riippuvainen sähköstä. Tämä sisältää ladattavat ajoneuvot ja ne, joiden akkuja voi vain vaihtaa.

Muut sähköautot

Sähköinen liikkuvuus ei rajoitu pelkästään autoihin. Joten termi "sähköajoneuvo" tarkoittaa myös muita kulkuvälineitä. Tässä ei-auton sähköautot:

• Polkupyörät – Sähköpyörät ovat kypsää tekniikkaa, kun otetaan huomioon niiden suhteellisen yksinkertaisempi rakenne ja tehotarpeet. Niiden suosio kasvaa jatkuvasti, ja niitä on saatavana kaikissa tyyleissä vuoristo-, risteily-, rahti-, taitto- ja niin edelleen.
  
  
• Veneet – Myös sähköveneet ja -laivat ovat olleet saatavilla yli vuosisadan. Mutta koska merillä ei ole latausasemia, niitä voidaan käyttää parhaiten rantaviivojen ympärillä ja lyhyillä matkoilla. Pitkän matkan sähköveneet ovat mahdollisia vain aurinkopaneeleilla.
  
  Myös vaunuveneet ovat mahdollisia, jos lautalla on esimerkiksi kiinteä reitti. Joten se voi saada voimansa joen yli kierretystä vaijerista.
  
  
• Lentokoneet – Sähkölentokoneita on kehitetty tasaisesti vuosikymmeniä, sekä miehitettyjä että miehittämättömiä lentokoneita on rakennettu ja testattu. Niitä haittaavat kuitenkin akkujen energiatiheysongelmat, sillä jopa aurinkoenergialla toimivat lentokoneet vaativat akkuja.
  
  Jotta sähköisistä kaupallisista lentokoneista tulisi todellisuutta, maailma tarvitsee litiumioniakkua kevyemmän akun, joka voi varastoida yhtä suuren tai suuremman määrän energiaa tiettyä mittaa kohden samalla, kun se maksaa saman tai on vielä halvempi.
  
  
• Moottoripyörät – Merkit Piaggiosta BMW:hen ja Harley Davidsoniin ovat viime aikoina julkistaneet sähköskoottereita ja -pyöriä. Harley LiveWiressä on 78 kW:n moottori, ja sen huippunopeus on 95 km/h. Vespa Electtrica tarjoaa 153 mailin (62 km) kantaman.
  
  Yksi merkittävä sähköpyöräbrändi on kuitenkin Zero Motorcycles. Se käyttää litiumioniakkuja 102 voltin järjestelmässä harjattomien 3-vaiheisten AC-moottoreidensa tehostamiseen. Ne on rakennettu katukäyttöön, katukilpailuihin ja motocross-kilpailuihin.
  
  
• Kaava E – Formula 1 -kilpailun sähköinen versio. Ajoneuvot näyttävät samanlaisilta, mutta niiden moottorit eivät möly, vaan vinkuvat.
  
  
• Junat & Raitiovaunut – Sähköjunia ja raitiovaunuja on ollut olemassa jo vuosikymmeniä. Niitä käytetään enimmäkseen joukkoliikenteessä, ja niissä on oma virtalähde. Saksalainen ICE, ranskalainen TGV ja Transrapid maglev ovat täydellisiä esimerkkejä suurnopeuksista sähköjunista.
  
  
• Bussit – Tietyistä maailman kaupungeista, kuten Sveitsin Zürichistä, löytyy myös sähkölinja-autoja, joissa on omat voimalinjat. Viime vuosina Kiina on kuitenkin johtavassa asemassa julkisen liikenteen sähköbusseissa, sillä maassa on liikennöinyt satoja tuhansia akkukäyttöisiä linja-autoja.

Tulevia sähköautomalleja

Useimmat autonvalmistajat näyttävät näkevän täyssähköisen tulevaisuuden väistämättömyyden ja ottavat siksi jättimäisiä askelia. Seuraavat ovat merkittäviä tulevia superkuorma-autoja, joita seuraa muita mielenkiintoisia sähköautoja.

• Tesla CyberTruck – Fanit raivoavat tästä. Jouluun 2021 mennessä odotettu se lupaa luodinkestävän ulkopinnan, jossa on erittäin kova ruostumattomasta teräksestä valmistettu rakenne. Siellä on 100 cu. Ft säilytystilaa, 7,500 250+ naulaa vetokapasiteettia ja XNUMX mailin toimintasäde.
  
  
• Hummer EV – Myös GMC on hypännyt kelkkaan ja lupaa täysin sähköistä Hummer-superautoa. Tämä voi kävellä rapuilla vinosti, latautuu 100 mailia 10 minuutissa, sillä on 350 mailin kantama, automaattinen risteilijä, 1,000 0 hevosvoimaa ja 60-3 mph XNUMX sekunnissa. Joo, luit oikein.
  
  
• Ford F-150 – Ford lupaa myös täyssähköisen version F-150-kuorma-autostaan. Siinä pitäisi olla kaksoismoottorit, siinä on oltava suuri takakontti (etutila), ja siitä tulee yhtä lailla tähän mennessä tehokkain Ford-kuorma-auto. Tuotannon ja myynnin pitäisi alkaa vuonna 2022.
  
  
• Aspark Pöllö – Japanilainen rajoitetun tuotannon sähköauto, jossa on neljä moottoria ja tappava muotoilu. Se tuottaa 1,984 280 hevosvoimaa, 249 mailia, 3.2 mailin huippunopeutta ja tuskallisen XNUMX miljoonan dollarin hintalappua.
  
  
• BMW i4 – Vähemmän eksoottinen muotoilu kuin i3, mutta silti supertyylikäs. Se latautuu jopa 80 % 80 kWh:n akusta 35 minuutissa, ja sen odotetaan tuottavan yli 500 hevosvoimaa.

Muita tulevia ajoneuvoja ovat 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 BFF1, Faraday ja niin paljon muuta.

Johtopäätös – mitä tulevaisuus tuo tullessaan

Vaikka kukaan ei voi sanoa varmasti, mitä tulevaisuus tuo tullessaan, sähköajoneuvot ovat todennäköisesti tulleet jäädäkseen. Lisäksi ne voivat aina parantua.

Lisätyötä tarvitaan latausaikojen lyhentämiseksi, tehokkuuden ja kantaman parantamiseksi latausta kohden, turvallisuuden parantamiseksi, latausasemien ja standardien kehittämiseksi sekä sähköisen liikkuvuuden kokonaiskustannusten alentamiseksi.