Samochody elektryczne - przyszłość elektromobilności

Samochody elektryczne zyskują coraz większą popularność na całym świecie, stając się kluczowym elementem przyszłości motoryzacji. W dobie rosnącej świadomości ekologicznej i konieczności redukcji emisji spalin, wiele osób zwraca się ku pojazdom elektrycznym jako bardziej zrównoważonej alternatywie dla tradycyjnych samochodów z silnikami spalinowymi. Jednakże, rynek samochodów elektrycznych jest zróżnicowany i obejmuje kilka głównych typów, z których każdy ma swoje unikalne cechy i zalety.

Różne napędy samochodów elektrycznych

Auta elektryczne różnią się między sobą rozwiązaniami napędu czy sposobami uzupełniania ubytków energii. Rozróżniamy:

• BEV (Battery Electric Vehicle),
• HEV (Hybrid Electric Vehicle),
• REEV (Range-Extended Electric Vehicle),
• FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle).

Samochody elektryczne BEV

BEV to “najczystszy” rodzaj auta elektrycznego. Jest napędzane wyłącznie silnikiem elektrycznym, cechuje się najwyższą sprawnością wykorzystania energii, która wynosi w przybliżeniu aż 80%. Dla porównania w tradycyjnych silnikach spalinowych wykorzystywane jest zaledwie 18% do 25% energii wytworzonej podczas spalania paliwa. Warto podkreślić że, samochody elektryczne nie emitują spalin. Ponadto przy założeniu zasilania prądem, do którego wytworzenia nie wykorzystuje się paliw kopalnych, mogą być praktycznie zeroemisyjne. Ich zasadniczą wadą jest jednak konieczność regularnego ładowania baterii i ograniczony zasięg pojazdu. Jakie są więc perspektywy i alternatywne rozwiązania ekologicznego transportu?

Zasadniczym źródłem energii, a zarazem najdroższym elementem w samochodach typu BEV, jest bateria. Obecnie najszersze zastosowanie w pojazdach elektrycznych znajdują baterie litowo-jonowe, które cechują się największą gęstością energii. Parametr ten odnosi się do ilości energii, jaka może być zmagazynowana w jednostce masy lub objętości akumulatora. Ma on decydujący wpływ na liczbę kilometrów, jaką można przejechać samochodem pomiędzy kolejnymi ładowaniami. Producenci wciąż pracują nad poprawieniem tego parametru. Mimo to nadal stanowi on zaledwie 1/10 gęstości energii tradycyjnych paliw.

Co więcej, parametry wydajności i żywotność baterii w samochodach elektrycznych różnych producentów mogą się od siebie różnić. Ich trwałość w dużej mierze zależy także od warunków eksploatacji, a w szczególności odpowiedniej temperatury pracy. Ubytki energii w samochodach elektrycznych BEV są w niewielkiej części rekompensowane przez np. hamowanie regeneracyjne. Nie ulega jednak wątpliwości, że baterie zasilające silnik elektryczny wymagają regularnego ładowania. Przy stosunkowo niskiej dostępności ładowarek może to być problematyczne, nie wspominając o jeździe pozamiejskiej. Użytkownicy tego typu samochodów często zwracają też uwagę na długi czas ładowania. Alternatywą mogą być samochody hybrydowe, które czerpią energię także z innych źródeł.

Zobacz też: Ładowanie samochodów elektrycznych – czas, stacje, ceny

Samochody hybrydowe HEV, PHEV, REEV i FCEEV

We wszystkich samochodach hybrydowych rozwiązanie napędu stanowi „tandem” jednostki spalinowej i elektrycznej. Dzielą się one na trzy podgrupy. Pierwsza z nich to miękkie hybrydy, tzw. mHEV. W tym przypadku silnik elektryczny nie napędza samodzielnie samochodu, lecz pełni funkcję rozrusznika i alternatora. Wspiera on silnik spalinowy, co przekłada się na niższe zużycie tradycyjnego paliwa. Druga grupa to pełne hybrydy (HEV). W tym rozwiązaniu silnik elektryczny może samodzielnie napędzać samochód, ale krótkotrwale i przy niewielkich prędkościach. Ponadto wspomaga jednostkę spalinową podczas przyspieszania.

Zarówno w mHEV, jak i HEV baterie są ładowane tylko podczas hamowania regeneracyjnego i jazdy na luzie. Eliminuje to problem z dostępnością punktów ładowania. Możliwość ładowania baterii z sieci istnieje natomiast w przypadku hybryd typu plug-in, czyli PHEV. Dzięki takiemu rozwiązaniu na samym silniku elektrycznym można pokonać nawet kilkadziesiąt kilometrów. Kolejnym rodzajem auta hybrydowego jest REEV. W tym przypadku silnik spalinowy służy tylko do zasilania silnika elektrycznego lub ładowania baterii. W związku z tym jednostka ta jest mniejsza, co obniża także całkowitą wagę samochodu. Ostatnią kategorią są auta z ogniwami paliwowymi na wodór, które zasilają silnik elektryczny, czyli FCEV. Posiadają one większy zasięg niż BEV i szybciej można je naładować. Dobór odpowiedniej hybrydy zależy od indywidualnego sposobu użytkowania samochodu i personalnych potrzeb.

Przeczytaj także: Samochody napędzane wodorem

Ładowanie samochodów elektrycznych

Ze względu na większą elastyczność w kwestiach eksploatacyjnych hybrydy mogą być pewną alternatywą dla samochodów napędzanych tylko jednostką elektryczną. Są jednak bardziej skomplikowane i mniej przyjazne środowisku. Jednostki elektryczne stosowane w samochodach typu BEV są bardziej żywotne, tańsze w konserwacji i eksploatacji, a także cichsze. Jak więc można rozwiązać problem niewygodnego dla użytkowników częstego ładowania? Do rozwiązań, nad którymi wciąż trwają prace, można zaliczyć np. ładowanie bezprzewodowe bazujące na zjawisku indukcji. W tym przypadku samochód nie musiałby być podłączany do stacji, co mogłoby być wygodniejsze dla użytkowników. Inną wygodną opcją jest wymiana zużytej baterii na naładowaną. To wymagałoby jednak standaryzacji typów, połączeń i wymiarów baterii, co na obecnym etapie jest niewykonalne.

Obniżenie masy samochodów elektrycznych sposobem na zmniejszenie zużycia energii

Metodą dostępną od ręki jest natomiast obniżanie masy własnej samochodu. Przekłada się to bezpośrednio na mniejsze zużycie energii do jego napędzania i zwiększenie zasięgów. Części samochodowe ze spienionego polipropylenu EPP pozwalają na produkcję bardzo lekkich siedzeń, zderzaków, zagłówków czy elementów bagażnika. Są bardzo wytrzymałe, a przy tym nawet o 65% lżejsze niż ich odpowiedniki z twardego plastiku. Wytwarzane z nich zestawy akumulatorowe posiadają także doskonałe właściwości cieplne, dlatego zapewniają skuteczną ochronę baterii przed ekstremalnymi temperaturami. Amortyzując wszelkie wstrząsy i uderzenia przedłużają żywotność ogniw baterii, a co za tym idzie także samochodu elektrycznego.