Elfordon: Historia och framtid

Elfordon är inte nytt och Tesla är bara ett av många märken som har förföljt drömmen om elmobilitet.

Ett elfordon eller EV är vilket fordon som helst som använder elektrisk kraft för framdrivning. Den kraften kan komma från en mängd olika källor, så länge den är elektrisk.

Användningen av elektricitet gör bilar lättare att köra, miljövänligare, mindre bullriga och överlag mer bekväma för hela familjen.

Det här inlägget tar en närmare titt på elbilar, vad de betyder för mänskligheten och vad framtiden har att erbjuda.

De första elbilarna

Elfordon går tillbaka till 19-talet då förbränningsmotorn inte hade uppnått den höga verkningsgrad vi känner idag. Den tidigaste registrerade elmotorn är från den ungerske prästen Anyos Jedlik 1827, medan den första användningen av elektricitet för att driva en bil kom 1835.

Lok kom också i rampljuset 1838. Den 5 meter långa Le Téléphone-båten som uppfanns av fransmannen Gustave Trouvé nådde en toppfart på 5.6 km/h 1818, och i början av 1900-talet var masstillverkade elfordon en realitet.

De var dock begränsade i hastighet och räckvidd, men elektricitet var ett mycket bättre alternativ då än ångmaskinen, som ofta krävde över en halvtimme för att värma upp kalla dagar.

Blysyra och kolibrier

Den främsta orsaken till elfordonets framgång kan spåras tillbaka till uppfinningen av blybatteriet av Gaston Planté, en fransk vetenskapsman, 1859. Och allt eftersom tekniken utvecklades ledde det till att eldrivna bilar var mycket praktiska eftersom man kunde ladda dem före användning.

London, till exempel, fick en flotta av batteridrivna taxibilar 1897 och de kallades förtjust "Hummingbirds" för sitt tysta, brummande ljud. Elbilar blev så framgångsrika att år 1900 drevs 38 % av bilarna i USA med el, 40 % av ånga och endast 22 % hade en förbränningsmotor (bensindriven).

Ändå kallades de ofta för kvinnors bilar, eftersom kvinnor hade mest nytta av deras användarvänlighet. Deras begränsade räckvidd och den begränsade tillgängligheten för laddstationer innebar också att de var mest användbara som stadsbilar.

Model T och elbilarnas fall

Förbränningsmotorn upplevde lika mycket utveckling under hela denna tid. Och när vägar expanderade utanför städerna och förvandlades till motorvägar kunde ICE-bilar resa snabbare och längre, medan elbilar ofta var begränsade till en topphastighet på 20 mph och en räckvidd på 40 mil.

Denna utveckling började luta skalan till förmån för ICE. Så när Henry Ford introducerade sitt massproduktionssystem och satte Model-T i existens började saker och ting förändras.

Fordon med förbränningsmotorer blev billigare medan utvecklingen av elbilar stagnerade, och 1913 kostade en bensinbil ungefär halva priset för en elbil. Det var så elbilar försvann långsamt från massmarknaden, mest tack vare Ford.

En ny början

Ny forskning om elbilsteknik började igen runt 1960- och 70-talen. Många företag kom med olika ljusa idéer under denna period, men ingen var en kommersiell framgång.

Energikrisen på 70- och 80-talen bidrog också till att skapa ett större tryck på att hitta alternativa energi- och mobilitetslösningar. Dessa ansträngningar gick över till bränsleeffektivitet och lägre motorutsläpp på 1990-talet. Elbilar tillverkades fortfarande här och där, men ingen var ännu en stor kommersiell framgång.

Lithium-Ion och Tesla

Tesla Motors började utvecklingen av Tesla Roadster 2004 och levererade de första enheterna 2008. De körde på litiumjonbatterier, en teknik som uppfanns på 1980-talet och som främst användes i elektroniska prylar.

Denna Tesla roadster kunde också resa upp till 200 miles (320 km) per laddning. Den innehöll ett 53 kWh batteripaket och en 185 kW klassad 3-fas AC-motor som producerade 248 hästkrafter. Detta hjälpte den att accelerera från 0 till 60 på 2.9 sekunder, även om den blev begränsad till 5.7 sekunder och toppar vid 130 mph.

Folk älskade Roadster. Det såg coolt, modernt och trendigt ut. Så Tesla sålde massor av dem och nådde 2,450 2012 enheter XNUMX och resten är historia.

Problemet med elbilar

Det enskilt största problemet med elbilar är energiportabilitet. Det vill säga ett energigenerering eller lagringssystem som är tillräckligt kompakt för att passa nästan överallt men som ändå producerar tillräckligt med kraft för hundratals, om inte tusentals, mil.

Två stora tillämpningar här är vätecellgeneratorn och batterilagring. Båda teknikerna har sina fördelar och nackdelar framför varandra.

Bränsleceller som går på vätgas och producerar tillräckligt med kraft för att flytta bilar har visats, men de är ännu inte praktiska. Deras största nackdel är den höga kostnaden för bränslecellsgeneratorn, som kräver sällsynta och dyra material att producera. Detta gör att bränslecellens framtid ser dyster ut jämfört med batterilagring. Vätgaståg och andra specialiserade användningsfall kan dock visa sig vara mer praktiska.

För batterier kom återfödelsen av laddningsbara elfordon med förbättringar av lagringsteknik. Men trots de många förbättringarna och utvecklingen av litiumjonbatteriet finns det fortfarande några problem.

Batteribyte är till exempel fortfarande inte möjligt med de flesta elbilar, med tanke på deras storlek. Litiumjonbatterier tenderar också att överhettas, särskilt när de skadas i en krasch. Och detta kan leda till bränder.

För det tredje, medan cirka 90 % av den lagrade energin från ett batteri omvandlas till mekanisk energi, kokar denna energi fortfarande ner till cirka 60 % av den totala nätenergin som används för att ladda batteriet. Så det finns fortfarande utrymme för förbättringar.

Vanliga termer för elfordon

Du kommer ofta att hitta vissa EV-relaterade termer som slängs runt elbilar och detta kan vara förvirrande för vissa. Så här är de viktigaste och vad de betyder.

• HEV – Hybrid elfordon. Detta fordon använder flytande bränsle för att generera energin som laddar dess batteri och driver hjulen. Du kan inte koppla in den eller ladda den externt.
  
  
• ENP – Plug-in elfordon. Denna term hänvisar till alla fordon som du kan koppla in för laddning. Det spelar ingen roll om den fortfarande använder flytande bränsle eller inte.
  
  
• PHEV – Plug-in hybrid elfordon. PHEVs kombinerar flytande bränsle och plug-in källor för att generera sin kraft. Detta gör dem mer mångsidiga och utökar deras räckvidd, eftersom du enkelt kan byta till flytande bränsle när batteriet tar slut.
  
  
• AEV – Helt elektriskt fordon. Detta är vilket fordon som helst som är helt beroende av elektricitet för ström. Detta inkluderar plug-in fordon och de som du bara kan byta batterier.

Andra elfordon

Elektrisk mobilitet är inte begränsad till enbart bilar. Så termen "elfordon" står också för andra transportmedel. Här är elfordon som inte är bilar:

• Cyklar – Elcyklar är en mogen teknik, med tanke på deras relativt enklare konstruktion och kraftbehov. De vinner ständigt i popularitet och finns i alla stilar, från berg, cruiser, last, hopfällning och så vidare.
  
  
• båtar – Elektriska båtar och fartyg har också funnits i över ett sekel. Men med tanke på bristen på laddstationer ute i haven, används de bäst vid strandlinjer och korta sträckor. Elbåtar för långväga är endast möjliga med solpaneler.
  
  Trolleybåtar är också möjliga, om en färja har en fast rutt, till exempel. Så den kan få sin kraft från en tråd som snurras över floden.
  
  
• flygplan – Elektriska flygplan har sett en stadig utveckling i årtionden, med både bemannade och obemannade plan byggda och testade. De hämmas dock av batteriernas energitäthetsproblem, eftersom till och med soldrivna flygplan kräver batterier.
  
  Så för att elektriska kommersiella flygplan ska bli verklighet behöver världen ett lättare batteri än litiumjon, som kan lagra en lika stor eller högre mängd energi per givna dimensioner, samtidigt som det kostar lika mycket eller är ännu billigare.
  
  
• Motorcyklar – Varumärken från Piaggio till BMW och Harley Davidson har avslöjat elektriska skotrar och cyklar på senare tid. Harley LiveWire har en 78-KW motor och toppar vid 95 mph (153 km/h). Medan Vespa Electtrica erbjuder en räckvidd på 62 mil (100 km).
  
  Ett anmärkningsvärt e-cykelmärke är dock Zero Motorcycles. Den använder litiumjonkraftaggregat i ett 102-voltssystem för att driva sina borstlösa 3-fas AC-motorer. De är byggda i varianter av gatuanvändning, streetracing och motocrossracing.
  
  
• Formel E – Den elektriska versionen av Formel 1-racing. Fordonen ser likadana ut, men deras motorer brusar inte, de gnäller.
  
  
• Tåg & Spårvagnar – Elektriska tåg och spårvagnar har funnits i många decennier. De används mest för kollektivtrafik, de har en dedikerad strömförsörjning. Tyska ICE, franska TGV och Transrapid maglev är perfekta exempel på elektriska höghastighetståg.
  
  
• bussar – Du hittar också elbussar med dedikerade kraftledningar i vissa världsstäder som Zürich, Schweiz. Under de senaste åren har Kina dock ledande inom elbussar för kollektivtrafikbranschen med hundratusentals batteridrivna bussar i drift i landet.

Kommande EV-modeller

De flesta biltillverkare verkar ha sett det oundvikliga i en helelektrisk framtid och tar därför jättesteg. Följande är anmärkningsvärda kommande superlastbilar, följt av andra intressanta elbilar.

• Tesla CyberTruck – Fansen tjatar om den här. Förväntad till jul 2021, utlovar den en skottsäker exteriör, med en extra tuff konstruktion i rostfritt stål. Det finns 100 cu. Ft lagring, 7,500 250+ lbs dragkapacitet och en räckvidd på XNUMX mil.
  
  
• Hummer EV – GMC har också hoppat på tåget och lovar en helelektrisk Hummer-supertruck. Den här kan krabbpromenera diagonalt, laddar 100 miles på 10 minuter, har en räckvidd på 350 mil, auto-cruiser-funktion, 1,000 0 hästkrafter och 60-3 mph på XNUMX sekunder. Japp, du läste rätt.
  
  
• Ford F-150 – Ford utlovar också en helelektrisk version av sin F-150-lastbil. Den ska komma med dubbla motorer, ha en stor rygg (främre bakluckan) och lika gärna bli den mest kraftfulla Ford-lastbilen hittills. Produktion och försäljning bör starta 2022.
  
  
• Aspark Uggla – Japansk EV med begränsad produktion med fyra motorer och en cool design. Den levererar 1,984 280 hästkrafter, 249 miles räckvidd, 3.2 mil toppfart och en smärtsam prislapp på XNUMX miljoner dollar.
  
  
• BMW i4 – Mindre exotisk design än i3, men ändå supersnygg. Den kommer att ha upp till 80 % laddning av sitt 80 kWh-batteri på 35 minuter och förväntas leverera uppemot 500 hästkrafter.

Andra kommande fordon inkluderar 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 , och så många fler.

Slutsats – Vad framtiden har att erbjuda

Även om ingen säkert kan säga vad framtiden har att erbjuda, är elfordon med största sannolikhet här för att stanna. Dessutom kan de alltid bli bättre.

Ytterligare arbete behövs för att minska laddningstider, förbättra effektiviteten och räckvidden per laddning, förbättra säkerheten, utveckla fler laddstationer och standarder och sänka den totala kostnaden för elektrisk mobilitet.