MOTO 2030 to piątkowy cykl Gazeta.pl, w którym poruszamy najważniejsze tematy dotyczące przyszłości motoryzacji, transportu i technologii. Nie zabraknie tu także ciekawych historii konstruktorów oraz opisu dziejów firm, których przeszłość ma wpływ na to, jak będzie wyglądała motoryzacja przyszłości. Samochody, drogi i miasta na naszych oczach bardzo dynamicznie się zmieniają. Co piątek dziennikarze Moto.pl będą o tych zmianach pisać. Tutaj znajdują się wszystkie artykuły z cyklu MOTO 2030.
Kierowca szukający nowego auta ma w tej chwili do wyboru wiele rodzajów napędu: tradycyjne spalinowe zasilane benzyną albo olejem napędowym, rozmaite hybrydy — mikro, bezobsługowe i plug-in — oraz coraz więcej aut elektrycznych. W większości krajów rozwiniętych królują samochody z napędem hybrydowym, ale tylko dlatego, że jesteśmy na etapie przejściowym. Przemiana na tych rynkach jeszcze się nie zakończyła. Docelowym rozwiązaniem w większości przypadków będą samochody elektryczne, ale są sytuacje i środowiska, w których sprawdzają się lepiej lub gorzej.
Napęd elektryczny nie tylko może być nieporównanie bardziej ekologiczny od spalinowego, ale jest po prostu lepszy pod względem technicznym. Co to znaczy? Jest znacznie bardziej efektywny (osiąga wyższą sprawność, czyli więcej energii zamienia ruch, a mniej marnuje na ciepło), cichy, bezwibracyjny, bardziej kompaktowy i pozwala na precyzyjne sterowanie przy użyciu mikroprocesorów.
Silnik elektryczny ma prostą konstrukcję, dzięki czemu jest tańszy i bezawaryjny, można zrezygnować ze skomplikowanych przekładni przenoszących moment obrotowy. Wreszcie tak napęd idealnie pasuje do nasyconych elektroniką samochodów przyszłości. Dlatego silnik na prąd wygra ze spalinowym, nie ma co do tego wątpliwości.
Jedynym problemem, z którym boryka się w tej chwili przemysł motoryzacyjny, jest jego zasilanie. Zwykle stanowią je baterie, czyli mówiąc fachowo: akumulatory trakcyjne. Są ciężkie, kosztowne, a ich ładowanie trwa dłużej, niż byśmy chcieli. Z każdym rokiem te problemy się zmniejszają, ale wciąż są aktualne. Z tego powodu elektryczne silniki sprawdzają się najlepiej w samochodach średniej wielkości.
Jakie są największe problemy baterii? Wcale nie chodzi o wolne ładowanie
W zbyt małych nie mieści się odpowiednio duża bateria, która dostarcza energię, więc zwykle mają nieduży zasięg. Z kolei zbyt duże auta wymagają pojemnych, a więc ciężkich i drogich akumulatorów. To problem, który dotyczy w mniejszym stopniu luksusowych limuzyn, pikapów i SUV-ów, a w znacznie większym autokarów i ciężarówek.
Producenci samochodów wspólnie z koncernami energetycznymi próbują znaleźć rozwiązanie tego problemu, między innymi opracowując akumulatory ze stałym elektrolitem (tzw. solid state battery), ale minie jeszcze kilka lat, zanim zobaczymy je w seryjnie produkowanych autach. Takie starania czyni np. Ford wspólnie z BMW, Hyundai/Kia oraz Toyota. Tak naprawdę w tej dyscyplinie trwa wyścig większości firm, ale to maraton, a nie sprint.
Ważne są też warunki i środowisko pracy samochodu elektrycznego. Im częściej hamujemy i przyspieszamy, tym lepiej dla elektrycznego (i hybrydowego) napędu. Dlaczego? Bo przy hamowaniu odzyskuje znaczącą część energii, zamieniając mechaniczną (kinetyczną) z powrotem na prąd przy użyciu generatora. Im szybciej jedziemy ze stałą prędkością, tym mniej efektywny jest napęd elektryczny. Dotyczy to zwłaszcza prędkości powyżej 120 km/h, kiedy bardzo rośnie opór powietrza.
Dlatego elektryki doskonale sprawdzają się w mieście, gdzie nie jeździ się zbyt szybko, co oznacza niskie opory powietrza do pokonania. W dodatku często hamujemy i wtedy odzyskujemy energię. Kiedy stoimy na parkingach albo w korkach w przeciwieństwie do samochodów spalinowych silnik elektryczny nie pracuje, dlatego wtedy nie zużywamy energii. Samochody na prąd są idealne w takich warunkach nie tylko do transportu indywidualnego osób, ale również komunikacji zbiorowej i transportu towarów w miastach. Chodzi o dostawy lokalne, tzw. last mile deliveries, pracę kurierów, dostarczanie towarów do sklepów spożywczych itp.
Co jeszcze? Liczy się przyjazny elektrykom klimat, ale nie w znaczeniu nastawienia społecznego i prawnych regulacji, tylko w dosłownym. Auta na prąd mają znacznie większy sens w takich krajach, gdzie głównym składnikiem miksu energetycznego są źródła nieemisyjne (źródła odnawialne to trochę co innego, bo te terminy nie są jednoznaczne). W przypadku kiedy prąd pochodzi z paliw kopalnych, elektryki tylko odsuwają emisję od obszarów zamieszkałych przez ludzi. Dla nas to dobrze, bo poprawia się komfort życia i stan zdrowia mieszkańców miast, ale planecie jest wszystko jedno, gdzie emitujemy gazy cieplarniane.
Pisanie o zeroemisyjności elektryków bywa nadużyciem
Niestety o nieemisyjne źródła nie wszędzie jest równie łatwo. Elektryki sprawdzają się najlepiej w krajach o słonecznym klimacie, ale bez ekstremalnych amplitud temperatur. Dlaczego? Bo fotowoltaika i elektrownie słoneczne są tam w stanie dostarczyć energię przez większą część roku, a akumulatory trakcyjne w samochodach pracują optymalnie w średnim zakresie temperatur.
Mimo piorunującego przyspieszenia samochody na prąd są lepsze do jazdy w krajach, w których jeździ się z umiarkowaną prędkością i płynnie. Wtedy zużywają mniej energii i poprawia się praktyczny zasięg. Jeszcze lepiej jeśli niskie zagęszczenie ruchu i niezbyt wielkie odległości do pokonania. Góry niespecjalnie przeszkadzają, bo w końcu musimy zjechać w dół, odzyskując część energii zużytej do rozpędzania auta pod górę.
Elektryki sprawdzają się lepiej w krajach wysoko rozwiniętych z oczywistych powodów. Mieszkańcy takich państw są bogatsi, więc różnica w cenie zakupu nie jest dla nich barierą trudną do pokonania. Również miks energetyczny jest tam lepszy, bo rządy mają w budżecie pieniądze, aby inwestować w nowe technologie energetyczne oraz infrastrukturę do ładowania i dość rozsądku, żeby wydawać pieniądze na jedno i drugie. W takich krajach kierowcy bardziej dbają o bezpieczeństwo i rzadziej im się spieszy. Z obu powodów ludzie jeżdżą tam wolniej.
Tak wygląda sytuacja w tej chwili i decydując się na zakup samochodu elektrycznego, warto znać wszystkie sprzyjającego czynniki. Ale sytuacja na rynkach i poziom technologiczny aut stale się zmienia. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć, co się wydarzy w ciągu najbliższej dekady albo raczej, jak szybko się to wydarzy. Postęp technologiczny może sprawić, że wkrótce istotne czynniki, takie jak: cena, masa własna, gęstość energii i szybkość ładowania akumulatorów zmienią się w korzystny sposób. To sprawi, że będzie poszerzała się strefa komfortu ich używania.
Jeśli nie elektryczny to jaki napęd? Są alternatywy
Co będzie z transportem, który nigdy nie stanie się optymalny dla bateryjnego elektrycznego napędu? W przypadku dalekich podróży będzie można korzystać z elektryków z zasilaniem ogniwem paliwowym zamiast galwanicznym (bateriami). Ta technologia skraca czas uzupełniania energii do kilku minut oraz rozwiązuje problem przechowywania i transportu energii. Za to wymaga sieci stacji tankowania, bo ogniwa paliwowe najczęściej pracują na wodór.
W przypadku bardzo ciężkich pojazdów: ciężarowych, budowlanych, autobusów i podobnych, akumulatory musiałyby ważyć bardzo dużo. To podniesie koszt transportu i obniży ich ładowność. W takich sytuacjach wciąż będzie można korzystać z napędów spalinowych, ale na ekologiczne biopaliwa nowej generacji oraz elektropaliwa, których spalanie nie tworzy dodatkowej emisji CO2. Ewentualnie autokary i ciężarówki poruszające się po stałych trasach mogą mieć napęd elektryczny, ale prąd czerpać z tzw. trakcji, podobnie jak trolejbusy. W Niemczech od lat są testowane takie rozwiązania.
Niezależnie od liczby schodów, które trzeba pokonać, elektryki to przyszłość transportu. W niektórych miejscach na świecie jest już bardzo bliska. W innych trzeba poczekać na nią dłużej, ale opanowanie świata przez ciche i niezatruwające powietrza samochody na prąd, to tylko kwestia czasu.
