Elektriske kjøretøy: Historie og fremtid

Elektriske kjøretøy er ikke nytt, og Tesla er bare ett av mange merker som har forfulgt drømmen om elektrisk mobilitet.

Et elektrisk kjøretøy eller EV er ethvert kjøretøy som bruker elektrisk kraft til fremdrift. Den kraften kan komme fra en lang rekke kilder, så lenge den er elektrisk.

Bruk av elektrisitet gjør bilene lettere å kjøre, mer miljøvennlige, mindre støyende og generelt mer komfortable for hele familien.

Dette innlegget tar en nærmere titt på elbiler, hva de betyr for menneskeheten og hva fremtiden bringer.

De første elektriske kjøretøyene

Elektriske kjøretøy kan dateres tilbake til 19-tallet da forbrenningsmotoren ikke hadde oppnådd den høye effektiviteten vi kjenner i dag. Den tidligste registrerte elektriske motoren er fra den ungarske presten Anyos Jedlik i 1827, mens den første bruken av elektrisitet til å drive en bil kom i 1835.

Lokomotiver kom også i søkelyset i 1838. Den 5 meter lange Le Téléphone-båten oppfunnet av franske Gustave Trouvé nådde en toppfart på 5.6 km/t i 1818, og på begynnelsen av 1900-tallet var masseproduserte elektriske kjøretøy en realitet.

De var imidlertid begrenset i hastighet og rekkevidde, men elektrisitet var et mye bedre alternativ den gang enn dampmaskinen, som ofte krevde over en halv time å varme opp på kalde dager.

Blysyre og Humming Birds

Hovedårsaken til det elektriske kjøretøyets suksess kan spores tilbake til oppfinnelsen av blybatteriet av Gaston Planté, en fransk vitenskapsmann, i 1859. Og etter hvert som teknologien utviklet seg, førte det til at elektrisk drevne biler var veldig praktiske fordi du kunne lad dem før bruk.

London, for eksempel, fikk en flåte av batteridrevne drosjer i 1897, og de ble gjerne kalt "Kolibrier" for sin stille, summende støy. Elektriske biler ble så vellykkede at innen 1900 ble 38 % av bilene i USA drevet av elektrisitet, 40 % av damp, og bare 22 % hadde en forbrenningsmotor (bensindrevet).

Likevel ble de ofte omtalt som kvinnebiler, fordi kvinner hadde mest nytte av deres brukervennlighet. Deres begrensede rekkevidde og den begrensede tilgjengeligheten av ladestasjonen betydde også at de var mest nyttige som bybiler.

Model T og elbilenes fall

Forbrenningsmotoren opplevde like mye utvikling hele denne tiden. Og etter hvert som veiene utvidet seg utenfor byene og ble til motorveier, kunne ICE-er reise raskere og lenger, mens elbiler ofte var begrenset til en topphastighet på 20 mph og en rekkevidde på 40 mil.

Denne utviklingen begynte å vippe skalaen til fordel for ICE. Så da Henry Ford introduserte sitt masseproduksjonssystem og brakte Model-T til eksistens, begynte ting å endre seg.

Forbrenningsmotorkjøretøyer ble billigere mens utviklingen av elektriske kjøretøyer stagnerte, og i 1913 kostet en bensinbil omtrent halvparten av prisen på en elbil. Slik forsvant elbiler sakte fra massemarkedet, mest takket være Ford.

En ny begynnelse

Ny forskning på elbilteknologi begynte igjen rundt 1960- og 70-tallet. Mange selskaper kom opp med forskjellige lyse ideer i denne perioden, men ingen var en kommersiell suksess.

Energikrisen på 70- og 80-tallet bidro også til å skape mer press på å finne alternative energi- og mobilitetsløsninger. Denne innsatsen skiftet til drivstoffeffektivitet og lavere motorutslipp på 1990-tallet. Elbiler ble fortsatt laget her og der, men ingen var ennå en stor kommersiell suksess.

Lithium-Ion og Teslaen

Tesla Motors startet utviklingen av Tesla Roadster i 2004 og leverte de første enhetene i 2008. De kjørte på litium-ion-batterier, en teknologi som ble oppfunnet på 1980-tallet og først og fremst brukt i elektroniske dingser.

Denne Tesla-roadsteren kan også kjøre opptil 200 km per lading. Den inneholdt en 320 kWh batteripakke og en 53 kW vurdert 185-fase AC-motor som produserte 3 hestekrefter. Dette hjalp den med å akselerere fra 248 til 0 på 60 sekunder, selv om den ble begrenset til 2.9 sekunder, og topper med 5.7 mph.

Folk elsket Roadsteren. Det så kult, moderne og trendy ut. Så Tesla solgte massevis av dem, og nådde 2,450 enheter i 2012, og resten er historie.

Problemet med elbiler

Det største enkeltproblemet med elbiler er energiportabilitet. Det vil si et energiproduksjons- eller lagringssystem som er kompakt nok til å passe nesten overalt, men som fortsatt produserer nok kraft for hundrevis, om ikke tusenvis, av miles.

To hovedapplikasjoner her er hydrogencellegeneratoren og batterilagring. Begge teknologiene har sine fordeler og ulemper fremfor hverandre.

Brenselceller som går på hydrogen og produserer nok kraft til å flytte biler har blitt demonstrert, men de er ennå ikke praktiske. Deres største ulempe er de høye kostnadene for brenselcellegeneratoren, som krever sjeldne og dyre materialer å produsere. Dette får brenselcellens fremtid til å se dyster ut sammenlignet med batterilagring. Imidlertid kan hydrogentog og andre spesialiserte brukstilfeller vise seg å være mer praktiske.

For batterier kom gjenfødelsen av oppladbare elektriske kjøretøy med forbedringer i lagringsteknologi. Men til tross for de mange forbedringene og utviklingen av Lithium-ion-batteriet, er det fortsatt noen problemer.

Batteribytte, for eksempel, er fortsatt ikke mulig med de fleste elbiler, gitt deres størrelse. Litium-ion-batterier har også en tendens til å overopphetes, spesielt når de blir skadet i en krasj. Og dette kan føre til brann.

For det tredje, mens omtrent 90 % av lagret energi fra et batteri omdannes til mekanisk energi, koker denne energien fortsatt ned til omtrent 60 % av den totale nettenergien som brukes til å lade batteriet. Så det er fortsatt rom for forbedring.

Vanlige termer for elbiler

Du vil ofte finne visse EV-relaterte termer rundt elbiler, og dette kan være forvirrende for noen. Så her er de viktigste og hva de betyr.

• HEV – Hybrid elektrisk kjøretøy. Dette kjøretøyet bruker flytende drivstoff for å generere energien som lader batteriet og driver hjulene. Du kan ikke koble den til eller lade den eksternt.
  
  
• ENP – Plug-in elektrisk kjøretøy. Dette begrepet refererer til ethvert kjøretøy som du kan koble til for lading. Det spiller ingen rolle om den fortsatt bruker flytende drivstoff eller ikke.
  
  
• PHEV – Plug-in hybrid elektrisk kjøretøy. PHEV-er kombinerer flytende drivstoff og plug-in-kilder for å generere strøm. Dette gjør dem mer allsidige og utvider rekkevidden, ettersom du enkelt kan bytte til flytende drivstoff når batteriet går tomt.
  
  
• AEV – Helelektrisk kjøretøy. Dette er ethvert kjøretøy som er helt avhengig av elektrisitet for strøm. Dette inkluderer plug-in-kjøretøyer og de som du bare kan bytte batterier.

Andre elektriske kjøretøy

Elektrisk mobilitet er ikke begrenset til biler alene. Så begrepet "elektrisk kjøretøy" står også for andre transportmidler. Her er ikke-bil elektriske kjøretøy:

• Sykler – El-sykler er en moden teknologi, gitt deres relativt enklere konstruksjon og strømbehov. De øker stadig i popularitet og er tilgjengelige i alle stiler, fra fjell, cruiser, last, folding og så videre.
  
  
• Båter – Elektriske båter og skip har også vært tilgjengelig i over et århundre. Men med tanke på mangelen på ladestasjoner ute i havet, brukes de best rundt strandlinjer og på korte avstander. Langdistanse elektriske båter er kun mulig med solcellepaneler.
  
  Trolleybåter er også mulig, hvis en ferge har en fast rute, for eksempel. Så den kan motta kraften fra en ledning som er spunnet over elven.
  
  
• Airplanes – Elektriske fly har hatt en jevn utvikling i flere tiår, med både bemannede og ubemannede fly bygget og testet. De er imidlertid hemmet av energitetthetsproblemene til batterier, ettersom selv solcelledrevne fly krever batterier.
  
  Så for at elektriske kommersielle fly skal bli en realitet, trenger verden et lettere batteri enn litium-ion, som kan lagre en lik eller høyere mengde energi per gitte dimensjoner, samtidig som den koster det samme eller er enda billigere.
  
  
• motorsykler – Merker fra Piaggio til BMW og Harley Davidson har avduket elektriske scootere og sykler i nyere tid. Harley LiveWire har en 78-KW motor og topper ved 95 mph (153 km/t). Mens Vespa Electtrica tilbyr en rekkevidde på 62 mil (100 km).
  
  Et bemerkelsesverdig e-sykkelmerke er imidlertid Zero Motorcycles. Den bruker litium-ion kraftpakker i et 102-volts system for å drive sine børsteløse 3-fase AC-motorer. De er bygget i gatebruk, street racing og motocross racing varianter.
  
  
• Formel E – Den elektriske versjonen av Formel 1-racing. Kjøretøyene ser like ut, men motorene deres brøler ikke, de sutrer.
  
  
• Tog og trikker – Elektriske tog og trikker har eksistert i mange tiår. Mest brukt til offentlig transport, har de en dedikert strømforsyning. Den tyske ICE, franske TGV og Transrapid maglev er perfekte eksempler på høyhastighets elektriske tog.
  
  
• Bussene – Du vil også finne elektriske busser med dedikerte kraftledninger i visse verdensbyer som Zürich, Sveits. Men de siste årene har Kina ledende innen elektriske busser for offentlig transport, med hundretusenvis av batteridrevne busser som opererer i landet.

Kommende EV-modeller

De fleste bilprodusenter ser ut til å ha sett på det uunngåelige i en helelektrisk fremtid og tar derfor gigantiske skritt. Følgende er bemerkelsesverdige kommende superlastebiler, etterfulgt av andre interessante elbiler.

• Tesla CyberTruck – Fansen er glade for denne. Forventet til jul 2021, lover den et skuddsikkert ytre, med en ekstra tøff konstruksjon i rustfritt stål. Det er 100 cu. Ft lagringsplass, 7,500+ lbs slepekapasitet og en rekkevidde på 250 mil.
  
  
• Hummer EV – GMC har også hoppet på bølgen og lover en helelektrisk Hummer-supertruck. Denne kan krabbegange diagonalt, lader for 100 miles på 10 minutter, har en rekkevidde på 350 miles, auto-cruiser-funksjon, 1,000 hestekrefter og 0-60 mph på 3 sekunder flatt. Jepp, du leste riktig.
  
  
• Ford F-150 – Ford lover også en helelektrisk versjon av sin F-150 lastebil. Den skal komme med doble motorer, ha en stor front (bagasjerom foran), og like mye bli den kraftigste Ford-lastebilen til dags dato. Produksjon og salg skal starte i 2022.
  
  
• Aspark ugle – Japansk EV med begrenset produksjon med fire motorer og et fantastisk design. Den leverer 1,984 280 hestekrefter, 249 miles rekkevidde, 3.2 mil toppfart og en smertefull prislapp på XNUMX millioner dollar.
  
  
• BMW i4 – Mindre eksotisk design enn i3, men fortsatt superstilig. Den vil ha opptil 80 % lading av 80 kWh-batteriet på 35 minutter og forventes å levere i overkant av 500 hestekrefter.

Andre kommende kjøretøy inkluderer 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 , og så mange flere.

Konklusjon – Hva fremtiden bringer

Selv om ingen sikkert kan si hva fremtiden bringer, er elbiler mest sannsynlig kommet for å bli. Dessuten kan de alltid bli bedre.

Ytterligere arbeid er nødvendig for å redusere ladetidene, forbedre effektiviteten og rekkevidden per lading, forbedre sikkerheten, utvikle flere ladestasjoner og standarder og senke de totale kostnadene ved elektrisk mobilitet.