Pojazdy elektryczne: historia i przyszłość

Pojazdy elektryczne nie są nowością, a Tesla to tylko jedna z wielu marek, które zrealizowały marzenie o elektromobilności.

Pojazd elektryczny lub EV to każdy pojazd wykorzystujący energię elektryczną do napędu. Energia ta może pochodzić z wielu różnych źródeł, pod warunkiem, że będzie to energia elektryczna.

Korzystanie z energii elektrycznej sprawia, że ​​samochody są łatwiejsze w prowadzeniu, bardziej przyjazne dla środowiska, cichsze i ogólnie wygodniejsze dla całej rodziny.

W tym poście przyjrzymy się bliżej pojazdom elektrycznym, ich znaczeniu dla ludzkości i przyszłości.

Pierwsze pojazdy elektryczne

Początki pojazdów elektrycznych sięgają XIX wieku, kiedy silnik spalinowy nie osiągał tak wysokiej wydajności, jaką znamy dzisiaj. Najstarszy zarejestrowany silnik elektryczny pochodzi od węgierskiego księdza Anyos Jedlik w 1827 r., natomiast pierwsze użycie energii elektrycznej do napędu samochodu miało miejsce w 1835 r.

W 1838 r. w centrum uwagi znalazły się także lokomotywy. 5-metrowa łódź Le Téléphone wynaleziona przez Francuza Gustave'a Trouvé osiągnęła w 5.6 r. prędkość maksymalną 1818 mil na godzinę, a na początku XX wieku masowa produkcja pojazdów elektrycznych stała się rzeczywistością.

Miały jednak ograniczoną prędkość i zasięg, ale elektryczność była wówczas znacznie lepszą alternatywą niż silnik parowy, którego nagrzanie w zimne dni często zajmowało ponad pół godziny.

Kwas ołowiowy i kolibry

Główną przyczyną sukcesu pojazdów elektrycznych jest wynalezienie akumulatora kwasowo-ołowiowego przez Gastona Planté, francuskiego naukowca, w 1859 r. Wraz z rozwojem technologii samochody napędzane elektrycznie stały się bardzo praktyczne, ponieważ można było naładuj je przed użyciem.

Na przykład Londyn kupił w 1897 roku flotę taksówek na baterie, które pieszczotliwie nazywano „kolibrami” ze względu na ich cichy, brzęczący dźwięk. Samochody elektryczne odniosły taki sukces, że do 1900 roku 38% samochodów w Stanach Zjednoczonych było napędzanych energią elektryczną, 40% parą, a tylko 22% miało silnik spalinowy (na benzynę).

Często nazywano je jednak samochodami kobiecymi, ponieważ to właśnie kobiety czerpały największe korzyści z łatwości ich obsługi. Ich ograniczony zasięg i ograniczona dostępność stacji ładowania oznaczały również, że były one najbardziej przydatne jako samochody miejskie.

Model T i upadek pojazdów elektrycznych

Silnik spalinowy przez cały ten czas był w równym stopniu rozwijany. W miarę jak drogi rozszerzały się poza miastami i przekształcały w autostrady, pojazdy ICE mogły podróżować szybciej i dalej, podczas gdy pojazdy elektryczne często ograniczały prędkość maksymalną do 20 km/h i zasięg do 40 km.

Rozwój ten zaczął przechylać szalę na korzyść ICE. Tak więc, kiedy Henry Ford wprowadził swój system masowej produkcji i powołał do życia Model-T, wszystko zaczęło się zmieniać.

Pojazdy z silnikiem spalinowym stawały się coraz tańsze, podczas gdy rozwój pojazdów elektrycznych uległ stagnacji, a do 1913 roku samochód benzynowy kosztował około połowę ceny samochodu elektrycznego. W ten sposób pojazdy elektryczne powoli znikały z rynku masowego, głównie za sprawą Forda.

Nowy początek

Nowe badania nad technologią samochodów elektrycznych rozpoczęto ponownie około lat 1960. i 70. XX wieku. Wiele firm wpadło w tym okresie na różne błyskotliwe pomysły, ale żaden nie odniósł komercyjnego sukcesu.

Kryzys energetyczny lat 70. i 80. również przyczynił się do wytworzenia większej presji na poszukiwanie alternatywnych rozwiązań w zakresie energii i mobilności. W latach 1990. wysiłki te przełożyły się na oszczędność paliwa i niższą emisję gazów cieplarnianych. Tu i ówdzie nadal produkowano pojazdy elektryczne, ale żaden z nich nie odniósł jeszcze większego komercyjnego sukcesu.

Litowo-jonowy i Tesla

Tesla Motors rozpoczęła prace nad Teslą Roadster w 2004 r. i dostarczyła pierwsze egzemplarze w 2008 r. Były one zasilane akumulatorami litowo-jonowymi — technologią wynalezioną w latach 1980. XX wieku i stosowaną głównie w gadżetach elektronicznych.

Ten roadster Tesli może również przejechać do 200 mil (320 km) na jednym ładowaniu. Wyposażony był w akumulator o pojemności 53 kWh i trójfazowy silnik prądu przemiennego o mocy 185 kW, który wytwarzał 3 koni mechanicznych. Pomogło to przyspieszyć od 248 do 0 w 60 sekundy, chociaż zostało ograniczone do 2.9 sekundy i osiągało prędkość maksymalną 5.7 mil na godzinę.

Ludzie pokochali Roadstera. Wyglądało fajnie, nowocześnie i modnie. Tak więc Tesla sprzedała ich tonę, osiągając 2,450 sztuk w 2012 roku, a reszta to już historia.

Problem z samochodami elektrycznymi

Największym problemem samochodów elektrycznych jest przenośność energii. Oznacza to system wytwarzania lub magazynowania energii, który jest na tyle kompaktowy, że zmieści się niemal wszędzie, a jednocześnie wytwarza energię wystarczającą na setki, jeśli nie tysiące kilometrów.

Dwa główne zastosowania to generator ogniw wodorowych i magazynowanie akumulatorów. Obie technologie mają swoje zalety i wady względem siebie.

Wykazano, że ogniwa paliwowe zasilane wodorem i wytwarzające moc wystarczającą do napędzania samochodów, nie są jeszcze praktyczne. Ich główną wadą jest wysoki koszt generatora ogniw paliwowych, którego produkcja wymaga rzadkich i drogich materiałów. To sprawia, że ​​przyszłość ogniw paliwowych wydaje się ponura w porównaniu z akumulatorami. Jednak pociągi wodorowe i inne specjalistyczne zastosowania mogą okazać się bardziej praktyczne.

W przypadku akumulatorów odrodzenie pojazdów elektrycznych z możliwością ładowania nastąpiło wraz z udoskonaleniem technologii magazynowania. Jednak pomimo licznych ulepszeń i rozwoju baterii litowo-jonowej, nadal istnieje kilka problemów.

Na przykład wymiana akumulatora w większości samochodów elektrycznych nadal nie jest możliwa ze względu na ich rozmiar. Baterie litowo-jonowe również mają tendencję do przegrzewania się, szczególnie w przypadku uszkodzenia w wyniku wypadku. A to może prowadzić do pożarów.

Po trzecie, chociaż około 90% energii zmagazynowanej w akumulatorze jest przekształcane w energię mechaniczną, energia ta nadal sprowadza się do około 60% całkowitej energii sieci wykorzystywanej do ładowania akumulatora. Zatem nadal jest miejsce na poprawę.

Powszechne terminy dotyczące pojazdów elektrycznych

Często wokół samochodów elektrycznych pojawiają się pewne terminy związane z pojazdami elektrycznymi, co dla niektórych może być mylące. Oto najważniejsze z nich i ich znaczenie.

• HEV – Hybrydowy pojazd elektryczny. Pojazd ten wykorzystuje paliwo płynne do wytwarzania energii ładującej akumulator i napędzającej koła. Nie można go podłączyć ani ładować zewnętrznie.
  
  
• ENP – Pojazd elektryczny typu plug-in. Termin ten odnosi się do każdego pojazdu, który można podłączyć do ładowania. Nie ma znaczenia, czy nadal korzysta z paliwa płynnego, czy nie.
  
  
• PHEV – Hybrydowy pojazd elektryczny typu plug-in. Pojazdy PHEV łączą paliwo płynne i źródła plug-in w celu generowania energii. Dzięki temu są bardziej wszechstronne i zwiększają zasięg, gdyż w przypadku wyczerpania się akumulatora można łatwo przełączyć się na paliwo płynne.
  
  
• AEV – Pojazd całkowicie elektryczny. Jest to każdy pojazd, którego moc jest całkowicie uzależniona od energii elektrycznej. Dotyczy to pojazdów typu plug-in i tych, w których można po prostu wymienić akumulatory.

Inne pojazdy elektryczne

Mobilność elektryczna nie ogranicza się wyłącznie do samochodów. Zatem termin „pojazd elektryczny” oznacza także inne środki transportu. Oto pojazdy elektryczne inne niż samochodowe:

• Rowery – Rowery elektryczne to dojrzała technologia, biorąc pod uwagę ich stosunkowo prostszą konstrukcję i zapotrzebowanie na moc. Stale zyskują na popularności i są dostępne we wszystkich stylach, od górskich, krążownikowych, cargo, składanych i tak dalej.
  
  
• Łodzie – Łodzie i statki elektryczne są również dostępne od ponad wieku. Biorąc jednak pod uwagę brak stacji ładowania na morzu, najlepiej używać ich w pobliżu linii brzegowych i na krótkich dystansach. Łodzie elektryczne na duże odległości są możliwe wyłącznie dzięki panelom słonecznym.
  
  Możliwe są również wózki trolejbusowe, jeśli na przykład prom ma stałą trasę. Może więc pobierać energię z drutu rozciągniętego przez rzekę.
  
  
• samoloty – Samoloty elektryczne od kilkudziesięciu lat cieszą się stałym rozwojem, zarówno załogowe, jak i bezzałogowe, budowane i testowane. Przeszkodą w ich realizacji są jednak problemy związane z gęstością energii akumulatorów, ponieważ nawet samoloty zasilane energią słoneczną wymagają akumulatorów.
  
  Aby więc elektryczne samoloty komercyjne stały się rzeczywistością, świat potrzebuje lżejszego akumulatora niż litowo-jonowy, który może przechowywać taką samą lub większą ilość energii w danych wymiarach, a jednocześnie kosztuje tyle samo lub jest nawet tańszy.
  
  
• motocykle – Marki od Piaggio po BMW i Harley Davidson zaprezentowały w ostatnim czasie elektryczne hulajnogi i rowery. Harley LiveWire jest wyposażony w silnik o mocy 78 kW i osiąga prędkość maksymalną 95 km/h. Podczas gdy Vespa Electtrica oferuje zasięg 153 mil (62 km).
  
  Jednak godną uwagi marką rowerów elektrycznych jest Zero Motorcycles. Wykorzystuje akumulatory litowo-jonowe w systemie 102 V do zasilania bezszczotkowych 3-fazowych silników prądu przemiennego. Są przeznaczone do użytku ulicznego, wyścigów ulicznych i wyścigów motocrossowych.
  
  
• Formuła E – Elektryczna wersja wyścigów Formuły 1. Pojazdy wyglądają podobnie, ale ich silniki nie ryczą, tylko skomlą.
  
  
• Pociągi i tramwaje – Pociągi i tramwaje elektryczne istnieją już od wielu dziesięcioleci. Wykorzystywane głównie w transporcie publicznym, posiadają dedykowany zasilacz. Niemiecki ICE, francuski TGV i Transrapid maglev to doskonałe przykłady szybkich pociągów elektrycznych.
  
  
• autobusy – W niektórych miastach na świecie, takich jak Zurych w Szwajcarii, znajdziesz także autobusy elektryczne z dedykowanymi liniami energetycznymi. Jednak w ostatnich latach Chiny przodują w produkcji autobusów elektrycznych dla branży transportu publicznego, dysponując setkami tysięcy autobusów zasilanych akumulatorami w kraju.

Nadchodzące modele pojazdów elektrycznych

Wydaje się, że większość producentów samochodów przekreśliła nieuchronność całkowicie elektrycznej przyszłości i dlatego podejmuje gigantyczne kroki. Poniżej znajdują się godne uwagi nadchodzące superciężarówki, a następnie inne interesujące pojazdy elektryczne.

• CyberTruck Tesli – Fani są nim zachwyceni. Oczekiwany na Boże Narodzenie 2021 r., zapewnia kuloodporną obudowę i wyjątkowo wytrzymałą konstrukcję ze stali nierdzewnej. Jest 100 cu. Ft miejsca do przechowywania, ponad 7,500 funtów uciągu i zasięg 250 mil.
  
  
• Homar EV – GMC również podążyło za modą i obiecuje w pełni elektryczną superciężarówkę Hummer. Ten potrafi chodzić po przekątnej, ładuje 100 km w 10 minut, ma zasięg 350 mil, funkcję automatycznego rejsu, 1,000 koni mechanicznych i przyspiesza od 0 do 60 mil na godzinę w 3 sekundy. Tak, dobrze to przeczytałeś.
  
  
• Ford F-150 – Ford obiecuje także całkowicie elektryczną wersję swojej ciężarówki F-150. Powinien być wyposażony w dwa silniki, duży bagażnik (przedni bagażnik) i stać się najpotężniejszą ciężarówką Forda w historii. Produkcja i sprzedaż powinny rozpocząć się w 2022 roku.
  
  
• Aspark Sowa – Japońska limitowana produkcja EV z czterema silnikami i zabójczym designem. Zapewnia moc 1,984 koni mechanicznych, zasięg 280 mil, prędkość maksymalną 249 mil i bolesną cenę 3.2 miliona dolarów.
  
  
• BMW i4 – Mniej egzotyczny design niż i3, ale nadal super stylowy. Akumulator o pojemności 80 kWh będzie można naładować do 80% w 35 minut, a jego moc ma przekraczać 500 koni mechanicznych.

Inne nadchodzące pojazdy to 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, i wiele więcej.

Podsumowanie – co przyniesie przyszłość

Choć nikt nie jest w stanie z całą pewnością powiedzieć, co przyniesie przyszłość, pojazdy elektryczne najprawdopodobniej pozostaną na rynku. Co więcej, zawsze mogą się poprawić.

Konieczne są dalsze prace, aby skrócić czas ładowania, poprawić wydajność i zasięg na jednym ładowaniu, poprawić bezpieczeństwo, opracować więcej stacji ładowania i standardów oraz obniżyć całkowity koszt mobilności elektrycznej.