Pojazdy elektryczne: historia i przyszłość

Pojazdy elektryczne nie są nowe, a Tesla to tylko jedna z wielu marek, które spełniły marzenie o elektrycznej mobilności.

Pojazd elektryczny lub EV to każdy pojazd, który wykorzystuje energię elektryczną do napędu. Ta moc może pochodzić z wielu różnych źródeł, o ile jest elektryczna.

Wykorzystanie energii elektrycznej sprawia, że ​​samochody są łatwiejsze w prowadzeniu, bardziej przyjazne dla środowiska, mniej hałaśliwe i ogólnie wygodniejsze dla całej rodziny.

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

Pierwsze pojazdy elektryczne

Pojazdy elektryczne sięgają XIX wieku, kiedy silnik spalinowy nie osiągnął tak wysokiej sprawności, jaką znamy dzisiaj. Najstarszy odnotowany silnik elektryczny pochodzi od węgierskiego księdza Anyosa Jedlika z 1827 r., a pierwsze użycie energii elektrycznej do zasilania samochodu miało miejsce w 1835 r.

Lokomotywy również znalazły się w centrum uwagi w 1838 roku. 5-metrowa łódź Le Telephone wynaleziona przez francuskiego Gustave Trouve osiągnęła prędkość maksymalną 5,6 mil na godzinę w 1818 roku, a na początku XX wieku masowo produkowane pojazdy elektryczne stały się rzeczywistością.

Były jednak ograniczone pod względem prędkości i zasięgu, ale elektryczność była wówczas znacznie lepszą alternatywą niż silnik parowy, który często wymagał ponad pół godziny na rozgrzanie się w zimne dni.

Ptaki kwasowo-ołowiowe i kolibry

Głównym powodem sukcesu pojazdu elektrycznego jest wynalezienie akumulatora kwasowo-ołowiowego przez Gastona Plante, francuskiego naukowca, w 1859 roku. Rozwój technologii sprawił, że samochody z napędem elektrycznym stały się bardzo praktyczne, ponieważ można naładuj je przed użyciem.

Na przykład w Londynie w 1897 r. pojawiła się flota taksówek na baterie, które z powodu cichego, brzęczącego hałasu były czule nazywane „Kolibrami”. Samochody elektryczne odniosły taki sukces, że do 1900 r. 38% samochodów w Stanach Zjednoczonych było napędzanych energią elektryczną, 40% parą, a tylko 22% miało silnik spalinowy (na benzynę).

Jednak często określano je mianem samochodów dla kobiet, ponieważ kobiety najbardziej skorzystały na ich łatwości użytkowania. Ich ograniczony zasięg i ograniczona dostępność stacji ładowania oznaczały również, że były najbardziej przydatne jako samochody miejskie.

Model T i upadek pojazdów elektrycznych

Silnik spalinowy wewnętrznego spalania rozwijał się przez cały ten czas. A gdy drogi rozszerzały się poza miasta i zamieniały się w autostrady, ICE mogły podróżować szybciej i dalej, podczas gdy pojazdy elektryczne często były ograniczone do prędkości maksymalnej 20 mil na godzinę i zasięgu 40 mil.

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

Pojazdy z silnikiem spalinowym stawały się coraz tańsze, podczas gdy rozwój pojazdów elektrycznych stagnował, a do 1913 roku samochód benzynowy kosztował około połowy ceny samochodu elektrycznego. W ten sposób pojazdy elektryczne powoli znikały z rynku masowego, głównie dzięki Fordowi.

Nowy początek

Nowe badania nad technologią samochodów elektrycznych rozpoczęły się ponownie około lat 60. i 70. XX wieku. W tym okresie wiele firm wpadło na różne błyskotliwe pomysły, ale żaden nie odniósł sukcesu komercyjnego.

Kryzys energetyczny lat 70. i 80. również przyczynił się do wytworzenia większej presji na znalezienie alternatywnych rozwiązań w zakresie energii i mobilności. Wysiłki te przeniosły się na oszczędność paliwa i niższe emisje silników do lat 90. XX wieku. Pojazdy elektryczne wciąż były produkowane tu i tam, ale żaden z nich nie odniósł jeszcze większego sukcesu komercyjnego.

Litowo-jonowy i Tesla

Tesla Motors rozpoczęła rozwój Tesli Roadster w 2004 roku i dostarczyła pierwsze egzemplarze w 2008 roku. Działały one na akumulatorach litowo-jonowych, technologii wynalezionej w latach 80. XX wieku i stosowanej głównie w gadżetach elektronicznych.

Ten roadster Tesli może również przejechać do 200 mil (320 km) na jednym ładowaniu. Zawierał akumulator o pojemności 53 kWh i 3-fazowy silnik prądu przemiennego o mocy 185 kW i mocy 248 koni mechanicznych. To pomogło mu przyspieszyć od 0 do 60 w 2,9 sekundy, chociaż ograniczono go do 5,7 sekundy i osiąga prędkość 130 mil na godzinę.

Ludzie kochali Roadstera. Wyglądało fajnie, nowocześnie i modnie. Tak więc Tesla sprzedała ich tonę, osiągając 2450 sztuk w 2012 roku, a reszta to już historia.

Problem z samochodami elektrycznymi

Największym problemem samochodów elektrycznych jest przenoszenie energii. Oznacza to, że system wytwarzania lub magazynowania energii jest wystarczająco kompaktowy, aby zmieścić się prawie wszędzie, ale nadal wytwarza wystarczającą moc na setki, jeśli nie tysiące kilometrów.

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

Zademonstrowano ogniwa paliwowe, które działają na wodór i wytwarzają energię wystarczającą do poruszania samochodów, ale 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 do przechowywania baterii. Jednak pociągi wodorowe i inne specjalistyczne przypadki użycia mogą okazać się bardziej praktyczne.

W przypadku akumulatorów odrodzenie ładowalnych pojazdów elektrycznych nastąpiło wraz z udoskonaleniem technologii przechowywania. Ale pomimo licznych ulepszeń i rozwoju akumulatora litowo-jonowego, wciąż pozostaje kilka problemów.

Na przykład wymiana baterii nadal nie jest możliwa w przypadku większości samochodów elektrycznych, biorąc pod uwagę ich rozmiar. Akumulatory litowo-jonowe również mają tendencję do przegrzewania się, zwłaszcza w przypadku uszkodzenia w wypadku. A to może prowadzić do pożarów.

Po trzecie, podczas gdy około 90% zmagazynowanej energii z akumulatora jest przekształcane w energię mechaniczną, energia ta nadal sprowadza się do około 60% całkowitej energii sieciowej wykorzystywanej do ładowania akumulatora. Tak więc wciąż jest miejsce na ulepszenia.

Wspólne warunki dotyczące pojazdów elektrycznych

Często można znaleźć pewne terminy związane z pojazdami elektrycznymi rzucane wokół samochodów elektrycznych, co może być dla niektórych mylące. Oto główne z nich i ich znaczenie.

• HEV – hybrydowy pojazd elektryczny. Ten pojazd wykorzystuje paliwo płynne do generowania energii, która ładuje jego akumulator i napędza koła. Nie można go podłączyć ani ładować zewnętrznie.
  
  
• PEV – pojazd elektryczny typu plug-in. Termin ten odnosi się do każdego pojazdu, który można podłączyć do ładowania. Nie ma znaczenia, czy nadal używa paliwa płynnego, czy nie.
  
  
• PHEV – hybrydowy pojazd elektryczny typu plug-in. PHEV łączy paliwo płynne i źródła typu plug-in, aby generować swoją moc. Dzięki temu są bardziej wszechstronne i zwiększają ich zasięg, ponieważ po wyczerpaniu akumulatora można łatwo przełączyć się na paliwo płynne.
  
  
• AEV – pojazd całkowicie elektryczny. To jest każdy pojazd, który jest całkowicie uzależniony od energii elektrycznej. Obejmuje to pojazdy plug-in i takie, w których można po prostu wymienić baterie.

Inne pojazdy elektryczne

Mobilność elektryczna nie ogranicza się tylko do samochodów. Tak więc termin „pojazd elektryczny” oznacza również inne środki transportu. Oto niesamochodowe pojazdy elektryczne:

• Rowery – E-rowery 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 górskiego, krążownikowego, cargo, składanego i tak dalej.
  
  
• Łodzie – od ponad wieku dostępne są również łodzie i statki elektryczne. Ale biorąc pod uwagę brak stacji ładowania na morzu, najlepiej sprawdzają się one w pobliżu linii brzegowych i na krótkich dystansach. Elektryczne łodzie dalekobieżne są możliwe tylko z panelami słonecznymi.
  
  Wózki są również możliwe, jeśli na przykład prom ma ustaloną trasę. Może więc czerpać moc z drutu utkanego w poprzek rzeki.
  
  
• Samoloty – Samoloty elektryczne od dziesięcioleci stale się rozwijają, budując i testując zarówno samoloty załogowe, jak i bezzałogowe. Są one jednak utrudnione przez problemy z gęstością energii akumulatorów, ponieważ nawet samoloty napędzane energią słoneczną wymagają akumulatorów.
  
  Tak więc, aby elektryczne samoloty komercyjne stały się rzeczywistością, świat potrzebuje lżejszego akumulatora niż litowo-jonowy, który może przechowywać taką samą lub większą ilość energii na dane wymiary, a jednocześnie kosztuje tyle samo lub jest jeszcze tańszy.
  
  
• Motocykle – marki od Piaggio po BMW i Harley Davidson zaprezentowały w ostatnim czasie elektryczne skutery i rowery. Harley LiveWire jest wyposażony w silnik o mocy 78 kW i osiąga prędkość 95 mph (153 km/h). Podczas gdy Vespa Electrica oferuje zasięg 62 mil (100 km).
  
  Jedną z godnych uwagi marek e-rowerów jest jednak Zero Motorcycles. Wykorzystuje zasilacze litowo-jonowe w systemie 102-woltowym do zasilania bezszczotkowych silników trójfazowych prądu przemiennego. Są one zbudowane w wersjach do użytku ulicznego, wyścigów ulicznych i wyścigów motocrossowych.
  
  
• Formuła E – Elektryczna wersja wyścigów Formuły 1. Pojazdy wyglądają podobnie, ale ich silniki nie ryczą, tylko skowyczą.
  
  
• Pociągi i tramwaje – Pociągi elektryczne i tramwaje istnieją od wielu dziesięcioleci. Wykorzystywane głównie w transporcie publicznym, mają dedykowane zasilanie. Niemieckie ICE, francuskie TGV i Transrapid maglev to doskonałe przykłady szybkich pociągów elektrycznych.
  
  
• Autobusy – w niektórych miastach świata, takich jak Zurych w Szwajcarii, znajdziesz również autobusy elektryczne z dedykowanymi liniami energetycznymi. Jednak w ostatnich latach Chiny przodują w produkcji autobusów elektrycznych dla branży transportu publicznego, obsługując w tym kraju setki tysięcy autobusów zasilanych bateryjnie.

Nadchodzące modele EV

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

• Tesla CyberTruck – Fani zachwycają się tym. Oczekiwany na Boże Narodzenie 2021, obiecuje kuloodporną obudowę, z wyjątkowo wytrzymałą konstrukcją ze stali nierdzewnej. Jest 100 cu. Ft przestrzeni magazynowej, ponad 7500 funtów zdolności holowania i zasięg 250 mil.
  
  
• Hummer EV – GMC również wskoczył na modę i obiecuje całkowicie elektryczną super ciężarówkę Hummer. Ten może chodzić po przekątnej, ładuje 100 mil w 10 minut, ma zasięg 350 mil, funkcję auto-cruiser, 1000 koni mechanicznych i 0-60 mil na godzinę w 3 sekundy. Tak, dobrze to przeczytałeś.
  
  
• Ford F-150 – Ford obiecuje również w pełni elektryczną wersję swojej ciężarówki F-150. Powinien być wyposażony w dwa silniki, mieć duży bagażnik (przedni bagażnik), a także stać się najpotężniejszą ciężarówką Forda do tej pory. Produkcja i sprzedaż powinny ruszyć w 2022 roku.
  
  
• Aspark Owl – japoński EV z limitowanej produkcji z czterema silnikami i zabójczą konstrukcją. Zapewnia moc 1984 koni mechanicznych, zasięg 280 mil, prędkość maksymalną 249 mil i bolesną cenę 3,2 miliona dolarów.
  
  
• BMW i4 – mniej egzotyczny design niż i3, ale wciąż super stylowy. Będzie on mógł ładować do 80% swojego akumulatora 80 kWh w 35 minut i ma dostarczyć ponad 500 koni mechanicznych.

Inne przyszłe 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 innych.

Wniosek – co przyniesie przyszłość

Choć nikt nie jest w stanie powiedzieć na pewno, co przyniesie przyszłość, pojazdy elektryczne najprawdopodobniej nie znikną. Dodatkowo zawsze mogą być lepsze.

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