Električna vozila: Zgodovina in prihodnost

Električna vozila niso novost in Tesla je le ena od mnogih blagovnih znamk, ki sledijo sanjam o električni mobilnosti.

Električno vozilo ali EV je vsako vozilo, ki za pogon uporablja električno energijo. Ta moč bi lahko prihajala iz številnih virov, če je električna.

Zaradi uporabe električne energije so avtomobili lažji za vožnjo, okolju prijaznejši, manj hrupni in na splošno udobnejši za vso družino.

Ta objava podrobneje obravnava električna vozila, njihov pomen za človeštvo in kaj prinaša prihodnost.

Prva električna vozila

Električna vozila segajo v 19. stoletje, ko motorji z notranjim zgorevanjem še niso dosegali visoke učinkovitosti, kot jo poznamo danes. Najzgodnejši zabeležen električni motor je od madžarskega duhovnika Anyos Jedlik leta 1827, medtem ko je bila prva uporaba električne energije za pogon avtomobila leta 1835.

Do leta 1838 so prišle v središče pozornosti tudi lokomotive. 5-metrski čoln Le Téléphone, ki ga je izumil Francoz Gustave Trouvé, je leta 5.6 dosegel najvišjo hitrost 1818 mph, do začetka 1900-ih pa so bila serijsko proizvedena električna vozila resničnost.

Vendar so bili omejeni glede hitrosti in dosega, vendar je bila elektrika takrat veliko boljša alternativa kot parni stroj, ki je v mrzlih dneh pogosto potreboval več kot pol ure, da se ogreje.

Svinčena kislina in kolibriji

Glavni razlog za uspeh električnih vozil je mogoče iskati nazaj v izum svinčeve baterije francoskega znanstvenika Gastona Plantéja leta 1859. In ko se je tehnologija razvijala, so avtomobili na električni pogon postali zelo praktični, saj lahko jih napolnite pred uporabo.

London je na primer leta 1897 dobil floto taksijev na baterije, ki so jih zaradi njihovega tihega, brnečega hrupa radi klicali »kolibri«. Električni avtomobili so postali tako uspešni, da je do leta 1900 38 % avtomobilov v ZDA poganjala elektrika, 40 % para, le 22 % pa jih je imelo motor z notranjim zgorevanjem (bencinski pogon).

Kljub temu so jih pogosto označevali kot ženske avtomobile, saj so imele ženske največ koristi od njihove enostavne uporabe. Njihov omejen doseg in omejena razpoložljivost polnilnih postaj sta pomenila tudi, da so bili najbolj uporabni kot mestni avtomobili.

Model T in padec električnih vozil

Motor z notranjim zgorevanjem je ves ta čas enako doživljal razvoj. In ko so se ceste razširile izven mest in spremenile v avtoceste, so lahko vozila ICE potovala hitreje in dlje, medtem ko so bila električna vozila pogosto omejena na največjo hitrost 20 mph in doseg 40 milj.

Ta razvoj je začel nagibati tehtnico v korist ICE. Torej, ko je Henry Ford predstavil svoj sistem množične proizvodnje in ustvaril Model-T, so se stvari začele spreminjati.

Vozila z motorji z notranjim izgorevanjem so postajala cenejša, medtem ko je razvoj električnih vozil stagniral, in leta 1913 je bencinski avtomobil stal približno polovico cene električnega avtomobila. Tako so električna vozila počasi izginila z množičnega trga, predvsem po zaslugi Forda.

Nov začetek

Nove raziskave tehnologije električnih avtomobilov so se ponovno začele okrog šestdesetih in sedemdesetih let prejšnjega stoletja. Veliko podjetij je v tem obdobju prišlo do različnih bistrih idej, a nobena ni bila komercialno uspešna.

Energetska kriza v 70. in 80. letih je prav tako pripomogla k ustvarjanju večjega pritiska pri iskanju alternativnih energetskih in mobilnostnih rešitev. Ta prizadevanja so se v devetdesetih letih prejšnjega stoletja preusmerila v učinkovitost porabe goriva in nižje emisije motorjev. Tu in tam so še vedno izdelovali električna vozila, vendar nobeno še ni doseglo velikega komercialnega uspeha.

Litij-ionska in Tesla

Tesla Motors je leta 2004 začela razvijati Tesla Roadster in leta 2008 dobavila prve enote. Delovale so na litij-ionske baterije, tehnologijo, ki so jo izumili v osemdesetih letih in se uporablja predvsem v elektronskih napravah.

Ta Teslin roadster bi lahko prevozil tudi do 200 milj (320 km) z enim polnjenjem. Vseboval je baterijo s 53 kWh in 185-fazni AC motor z nazivno močjo 3 kW, ki je proizvedel 248 konjskih moči. To mu je pomagalo pospešiti od 0 do 60 v 2.9 sekunde, čeprav je bil omejen na 5.7 sekunde, najvišja hitrost pa je 130 mph.

Ljudje so vzljubili Roadsterja. Videti je bilo kul, moderno in trendovsko. Tako jih je Tesla prodal na tono in leta 2,450 dosegel 2012 enot, ostalo pa je zgodovina.

Težava z električnimi avtomobili

Največji problem električnih avtomobilov je prenosljivost energije. To je sistem za pridobivanje ali shranjevanje energije, ki je dovolj kompakten, da se prilega skoraj povsod, vendar še vedno proizvaja dovolj energije za stotine, če ne tisoče kilometrov.

Dve glavni uporabi tukaj sta generator vodikovih celic in shranjevanje baterij. Obe tehnologiji imata druga pred drugo svoje prednosti in slabosti.

Gorivne celice, ki delujejo na vodik in proizvajajo dovolj energije za premikanje avtomobilov, so bile dokazane, vendar še niso praktične. Njihova glavna pomanjkljivost je visoka cena generatorja na gorivne celice, ki za izdelavo zahteva redke in drage materiale. Zaradi tega je prihodnost gorivnih celic videti mračna v primerjavi s shranjevanjem baterij. Vendar bi se lahko vodikovi vlaki in drugi posebni primeri uporabe izkazali za bolj praktične.

Pri baterijah je ponovno rojstvo električnih vozil z možnostjo polnjenja prišlo z izboljšavami v tehnologiji shranjevanja. Toda ne glede na številne izboljšave in razvoj litij-ionske baterije je še vedno nekaj težav.

Zamenjava baterije na primer pri večini električnih avtomobilov glede na njihovo velikost še vedno ni mogoča. Tudi litij-ionske baterije se pogosto pregrevajo, zlasti če so poškodovane v trku. In to lahko privede do požarov.

Tretjič, medtem ko se približno 90 % shranjene energije iz baterije pretvori v mehansko energijo, se ta energija še vedno zmanjša na približno 60 % celotne energije omrežja, porabljene za ponovno polnjenje baterije. Torej je še vedno prostor za izboljšave.

Pogosti izrazi za električna vozila

Okoli električnih avtomobilov boste pogosto našli določene izraze, povezane z električnimi vozili, kar bo nekatere morda zmedlo. Torej, tukaj so glavne in kaj pomenijo.

• HEV – Hibridno električno vozilo. To vozilo uporablja tekoče gorivo za ustvarjanje energije, ki polni akumulator in poganja kolesa. Ne morete ga priključiti ali polniti zunaj.
  
  
• ENP – Priključno električno vozilo. Ta izraz se nanaša na vsako vozilo, ki ga lahko priključite za ponovno polnjenje. Ni pomembno, ali še vedno uporablja tekoče gorivo ali ne.
  
  
• PHEV – Priključno hibridno električno vozilo. PHEV združujejo tekoče gorivo in priključne vire za ustvarjanje svoje moči. To jih naredi bolj vsestranske in razširi njihov doseg, saj lahko enostavno preklopite na tekoče gorivo, ko se baterija izprazni.
  
  
• AEV – Popolnoma električno vozilo. To je vsako vozilo, ki je v celoti odvisno od električne energije. To vključuje vozila s priključkom in vozila, pri katerih lahko samo zamenjate baterije.

Druga električna vozila

Električna mobilnost ni omejena le na avtomobile. Izraz »električno vozilo« torej pomeni tudi druga prevozna sredstva. Tukaj so električna vozila brez avtomobilov:

• Kolesa – E-kolesa so zrela tehnologija glede na njihovo sorazmerno enostavnejšo konstrukcijo in potrebe po energiji. Nenehno pridobivajo na priljubljenosti in so na voljo v vseh stilih, od gorskih, cruiser, cargo, zložljivih itd.
  
  
• Plovila – Že več kot stoletje so na voljo tudi električni čolni in ladje. Toda glede na pomanjkanje polnilnih postaj na morju, jih je najbolje uporabljati v bližini obal in na kratkih razdaljah. Električni čolni na dolge razdalje so možni samo s sončnimi kolektorji.
  
  Možni so tudi trolejbusi, če ima na primer trajekt stalno pot. Tako lahko prejema svojo moč iz žice, ki je prepletena čez reko.
  
  
• letala – Električna letala se že desetletja vztrajno razvijajo, zgrajena in preizkušena so tako letala s posadko kot brez posadke. Vendar pa jih ovirajo težave z energijsko gostoto baterij, saj celo letala na sončni pogon potrebujejo baterije.
  
  Torej, da bi električna komercialna letala postala resničnost, svet potrebuje lažjo baterijo od litij-ionske, ki lahko shrani enako ali večjo količino energije na dane dimenzije, medtem ko stane enako ali je celo cenejša.
  
  
• Motorna kolesa – Znamke od Piaggia do BMW in Harley Davidson so v zadnjem času predstavile električne skuterje in kolesa. Harley LiveWire ima 78-KW motor in doseže največjo hitrost 95 km/h. Medtem ko Vespa Electric ponuja doseg 153 milj (62 km).
  
  Ena od pomembnih znamk e-koles pa je Zero Motorcycles. Za napajanje svojih brezkrtačnih 102-faznih AC motorjev uporablja litij-ionske napajalnike v 3-voltnem sistemu. Izdelani so za ulično uporabo, ulične dirke in motokros dirkalne različice.
  
  
• Formula E. – Električna različica dirk Formule 1. Vozila so si podobna, a njihovi motorji ne ropotajo, temveč cvilijo.
  
  
• Vlaki in tramvaji – Električni vlaki in tramvaji obstajajo že več desetletij. Večinoma se uporabljajo za javni prevoz, imajo namensko napajanje. Nemški ICE, francoski TGV in Transrapid maglev so odlični primeri hitrih električnih vlakov.
  
  
• Avtobusi – V nekaterih svetovnih mestih, kot je Zürich v Švici, boste našli tudi električne avtobuse z namenskimi električnimi vodi. V zadnjih letih pa je Kitajska vodilna pri električnih avtobusih za industrijo javnega prevoza s stotisoči avtobusov na baterije, ki obratujejo v državi.

Prihajajoči modeli EV

Zdi se, da je večina proizvajalcev avtomobilov preprečila neizogibnost popolnoma električne prihodnosti in zato dela velike korake. Sledijo pomembni prihajajoči super tovornjaki, ki jim sledijo druga zanimiva električna vozila.

• Tesla CyberTruck – Oboževalci so navdušeni nad tem. Predvidoma do božiča 2021 obljublja neprebojno zunanjost z izredno trdno zgradbo iz nerjavečega jekla. Obstaja 100 cu. Ft prostora za shranjevanje, 7,500+ lbs vlečne zmogljivosti in doseg 250 milj.
  
  
• Hummer EV – GMC je prav tako skočil na trg in obljublja povsem električni super tovornjak Hummer. Ta lahko hodi diagonalno, polni 100 milj v 10 minutah, ima doseg 350 milj, funkcijo samodejnega križarjenja, 1,000 konjskih moči in 0-60 mph v 3 sekundah. Ja, prav ste prebrali.
  
  
• Ford F-150 – Ford obljublja tudi popolnoma električno različico svojega tovornjaka F-150. Imel naj bi dvojna motorja, velik prtljažnik (sprednji prtljažnik) in prav tako postal najmočnejši Fordov tovornjak doslej. Proizvodnja in prodaja naj bi stekla leta 2022.
  
  
• Aspark Sova – Japonska omejena proizvodnja EV s štirimi motorji in ubijalsko zasnovo. Zagotavlja 1,984 konjskih moči, doseg 280 milj, največjo hitrost 249 milj in bolečo ceno 3.2 milijona dolarjev.
  
  
• BMW i4 – Manj eksotičen dizajn kot i3, a še vedno super eleganten. Baterija z zmogljivostjo 80 kWh se bo do 80 % napolnila v 35 minutah in naj bi zagotavljala več kot 500 konjskih moči.

Druga prihajajoča vozila vključujejo 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, in še veliko več.

Zaključek – kaj prinaša prihodnost

Čeprav nihče ne more z gotovostjo reči, kakšna bo prihodnost, so električna vozila najverjetneje tu, da ostanejo. Poleg tega so lahko vedno boljši.

Potrebno je nadaljnje delo za skrajšanje časa polnjenja, izboljšanje učinkovitosti in dosega na polnjenje, izboljšanje varnosti, razvoj več polnilnih postaj in standardov ter znižanje skupnih stroškov električne mobilnosti.