Kolumne elektricni_auti_povijest

Published on siječanj 21st, 2014 | by Mario Vražić

1

Električni automobili – prošlost, sadašnjost i budućnost

Ovaj članak bi trebao biti kratak pregled prošlosti, trenutnih realnih dostignuća i procjene mogućnosti u budućnosti, sve to na polju električnih automobila.

Prošlost

Malo je poznato no automobil na električni pogon je prvi prošao granicu brzine od 100 km/h. Električni automobili krajem 19 i početkom 20 stoljeća su bili češći na cestama.

post1_slika1_1Slika 1: Primjeri starih električnih automobila

Također je sustav zamjene baterija (koji se sad ponovno spominje i u Japanu je na nekoliko mjesta i u primjeni) bio tada izumljen i primjenjivan. No tada je na red došla nafta… Rad na električnim automobilima nije zaustavljen, no jako je usporen. Praktički svi proizvođači automobila su s vremena na vrijeme izbacivali pokoji električni automobil. S druge strane elektromotorni pogoni su se razvijali velikom brzinom zbog njihove velike promjene u industriji. Stoga je danas, od svih segmenata u električnom automobilu, jedini problem izvor energije.

Danas

Kao poznati (i suvisli) izvori energije za električne automobile su danas baterije (različitih tehnologija) i gorivne ćelije (vodik). No zbog skupoće i mase navedenih izvora, kako i zbog relativno male gustoće energije doseg, kao niti vrijeme punjenja nisu još zadovoljavajući.
Ako se prvo uzme u razmatranje vodik (gorivne ćelije) ovdje postoje dva problema: cijena i infrastruktura.

Slika 2: Presjek gorivne ćelije

Trenutno je ta tehnologija skupa, no to nije problem, jer se svaka tehnologija s masovnošću pojeftinjuje. Veći problem je vodik za koji trenutno ne postoji infrastruktura na razini današnjih benzinskih stanica (u gradu na „svakom ćošku“, a van grada na razmaku od 50-ak kilometara). Dakle ovdje su potrebna velika ulaganja u infrastrukturu. Sama tehnologija je poznata i primijenjena još u Apolo programu tijekom 60-ih godina 20-og stoljeća.

Što se pak baterija tiče, 100 kg diesel goriva (uz 0,845 kg/l to je 118,3 litre) sadrži 383 kWh. S druge strane baterije LiFeMnPO4 koje imaju masu 100 kg, kapacitet 100Ah i napon 102,4 V sadrže energiju od 10,24 kWh.

Slika 3: Baterije LiFeMnPO4

No ove baterije imaju DOD (depth of discharge) od 80% što znači da se može iskoristiti samo 80% nazivnog kapaciteta, pa prema tome za 100 kg mase baterija ne dobivamo 10,24 kWh već 8,19 kWh. A u isto vrijeme, osim mase na koju se troši i znatno veća količina energije tijekom vožnje, baterije predstavljaju i problem tijekom punjenja. Naime da bi napunili navedene baterije, potrebno je cca 4 sata uz optimalno punjenje (struja punjenja od 20A). Baterije se mogu puniti i sa znatno većom strujom, smanjujući tako vrijeme punjenja, no tada se smanjuje i životni vijek baterija. Uz punjenje od 20 A (za navedene baterije) se još uvijek može koristiti standardna jednofazna utičnica nazivne struje 16 A prisutna u svim domovima, odnosno garažama. Brže punjenje zahtijeva i znatno veću snagu elektroenergetskog priključka, a to znači i veće izdatke za energiju punjenja. Nadalje, ako se želi brzo puniti baterije, potrebno je osigurati značajne elektroenergetske izvore, kao i standardizaciju napona, priključaka i komunikacije.

Ostali segmenti električnog vozila kao što su pretvarači napona i frekvencije, električni motori, upravljanje i nadzor su već odavno implementirani u industriji na daleko zahtjevnijim primjenama, no i oni će, s budućom masovnošću, doživjeti promjene uslijed optimiranja.
Smatram da trenutno (a to znači za slijedećih 5-10 godina), uz ovakve izvore električne energije, neće biti moguć širok razvoj i primjena električnih vozila. Naime ljudi su prilično komotna bića i teško idu „s konja na magarca“. To znači da će se teško prilagoditi na smanjenje dosega, a ako je i doseg suvisli, tada je potrebno čekati za punjenje. Trenutno se bilo tko s automobilom može odlučiti da sutra kreće na put do Švedske i za to treba samo dovoljno novaca. Svakih 40-50 km postoji benzinska stanica na kojoj se u roku od 5 minuta može nadopuniti rezervoar s gorivom i nastaviti dalje.

post1_slika5_5Slika 4: CHAdeMO tip punionice i utikača za punjenje

Budućnost

U budućnosti se može očekivati, da uz dovoljno investiranja i rada, dođe do izvora električne energije čija je gustoća barem približna gustoći energije u diesel ili benzinskom gorivu. To bi imalo za posljedicu manju potrošnju električne energije u vozilu (manja masa izvora) i veći doseg vozila. Nakon toga je jedina prepreka razvoj elektroenergetske infrastrukture jer će veliki broj električnih vozila predstavljati veliko dodatno opterećenje za elektroenergetski sustav bez obzira da li se automobili pune brzo ili sporo.

No u bliskoj budućnosti će se sigurno isplatiti, i ne samo financijski već i ekološki, korištenje električnih automobila za gradsku vožnju. Danas je europski dnevni prosjek po automobilu 40 km. To znači da već danas imamo električne automobile koji mogu sa svojim baterijama zadovoljiti takve zahtjeve. Pogotovo ako se radi o flotnim vozilima gradskih službi kao što su vodovod, elektra, itd. Stoga je za očekivati da će se prvo na tim područjima dogoditi ekspanzija korištenja električnih automobila. Zbog velike cijene tvornički izrađenih električnih vozila, biti će još dosta vremena isplativo prerađivati postojeća vozila u električna pogotovo zbog smanjenja troškova održavanja i znatno jeftinijeg troška „goriva“. Naime, u grubo, je trošak goriva po kilometru deset puta jeftiniji za električne automobile u odnosu automobile pogonjene Dieselovom motorom. Nadalje, logično je za očekivati da će obitelji kupovati električne automobile kao drugo vozilo u obitelji, koje se koristi isključivo po gradu, no zadržat će osnovni automobil (benzinski ili diesel) za duža putovanja. Također već danas postoji dosta gradova koji koriste autobuse na električni pogon i time znatno smanjuju zagađenje, pa će se ta tendencija i nastaviti, tj. gradska prijevoznička poduzeća će masovno prelaziti na električne ili barem hibridne autobuse.

U svakom slučaju, budućnost električnih vozila, pogotovo električnih automobila je zagarantirana. Očite prednosti, osim ekonomskih su i ekološke. Znatno će se smanjiti zagađenje i to ne samo uslijed emisija štetnih plinova i čestica, već i uslijed znatnog smanjenja buke koja je danas vrlo veliki problem u gradovima. No tada će se opet javljati niz drugih problema koje će trebati rješavati kao što su nedostatna elektroenergetska infrastruktura, zvukovni signali (ljudi nisu naviknuti na tiha transportna sredstva), zbrinjavanje baterija…

Živi bili pa vidjeli!

Tags: , , , ,


About the Author

Mario Vražić

je zaposlen kao izvanredni profesor na Sveučilištu u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zavod za elektrostrojarstvo i automatizaciju. Diplomirao je 1996, magistrirao 2000, a doktorirao 2005. godine. Osnovna područja istraživanja su mu dijagnostika i monitoring električnih strojeva i pogona, projektiranje i automatizacija industrijskih postrojenja i električna vozila. Ovlašteni je inženjer i član Hrvatske komore inženjera u elektrotehnici. Suradnik je Hrvatske akademije tehničkih znanosti i član IEEE, HRO CIGRE, EDZ i KoREMA. U dosadašnjem radu je kao autor i koautor sudjelovao u izradi i objavi znanstvenih radova u međunarodnim časopisima, znanstvenih radova na međunarodnim konferencijama, te stručnih radova, elaborata i ekspertiza za potrebe industrije (http://bib.irb.hr). Sudjelovao je u nizu industrijskih projekata. U zadnje vrijeme se intenzivno bavi električnom vučom i električnim vozilima, kao i sustavima u i oko električnih vozila, što je rezultiralo preradom automobila na električni pogon.



One Response to Električni automobili – prošlost, sadašnjost i budućnost

  1. mister NO says:

    ima tu dosta nedefiniranih pitanja,npr.oko registracije,pa kakve parametre treba tehnički da zadovolji takvo vozilo,ubrzanja isl.A što se tiće izvora napajanja,to je najmanji problem,tko si uzme vozilo trebo bi još dodati i komplet od adekvatnog solarnog paketa i to je riješeno,jer 30-40km se ne vozi cijeli dan a 4h se puni sistemi možda u kombinaciji s vjetrogeneratorom,kad se omasovi proizvodnja to će biti ko punjač mobitela,samo kad masoni to odobre da krene u proizvodnju,čike masoni su glavni.

Odgovori

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Nužna polja su označena s *

Back to Top ↑