Auto může být úžasná věc. Může vás zavézt, kam chcete a kdy chcete – i když tato místa nejsou obsluhována veřejnou dopravou. Ve skutečnosti by většina moderního života byla nemožná bez aut. Pomáhají nám dostat se do zaměstnání, škol, obchodů s potravinami nebo dokonce jen do místního nákupního centra. Bohužel, jakkoli jsou auta úžasná, mají také některé vážné nevýhody. Dvě z těchto nevýhod jsou, že jejich údržba často stojí spoustu peněz a znečišťují atmosféru škodlivými plyny. Znečištění ovzduší se stalo vážným problémem v mnoha městských oblastech a s rekordně vysokými cenami benzínu může být spalovací motor brzy luxusem, který si společnost prostě nemůže dovolit.
Jen málo lidí by obhajovalo úplné vzdát se aut, ale existuje způsob, jak můžeme mít výkon a pohodlí automobilu bez znečištění a nákladů způsobených spalováním benzínu? Naštěstí existuje. Mnoho lidí si myslí, že auta ne tak vzdálené budoucnosti nebudou poháněna benzinem, ale elektřinou. Ve skutečnosti tato elektrická auta - známá také jako EV nebo elektrická vozidla - nejsou vůbec futuristická. Elektromobily existují od první poloviny 19. století; i nyní v 21. století však stále vládnou spalovací motory. Proč se ale elektromobily neuchytily?
Další informace
|
Srdcem elektromobilu je jeho baterie. Na rozdíl od baterií v
většině automobilů, které primárně slouží ke spouštění motoru a provozu příslušenství, jako je rádio nebo klimatizace, baterie v elektromobilu pohání vše. Nejdůležitější je, že pohání elektromotor -- přesněji řečeno pohání kontrolér který zase pohání elektromotor – takže musí být dostatečně výkonný a s dlouhou životností, aby dopravil řidiče tam, kam potřebují, s minimálním dobíjením. Až donedávna nebyly vyrobeny žádné spolehlivé, sériově vyráběné baterie, které by mohly elektromobily konkurovat autům na plyn. To se však začíná měnit. Elektromobily se nejen staly proveditelnými, ale nyní se očekává, že začnou sjíždět z montážních linek velkých výrobců automobilů.
Přečtěte si další stránku, abyste zjistili, zda baterie někdy budou praktickým způsobem napájení automobilu.
Obsah
Baterie je zařízení pro ukládání chemické energie a přeměnu této chemické energie na elektřinu. Baterie se skládá z jednoho nebo více elektrochemických článků , z nichž každý se skládá ze dvou poločlánků neboli elektrod . Jedna půlbuňka, nazývaná negativní elektroda, má nadbytek malých, záporně nabitých subatomárních částic zvaných elektrony . Druhý, nazývaný pozitivní elektroda, má deficit elektronů. Když jsou dvě poloviny spojeny drátem nebo elektrickým kabelem, elektrony budou proudit ze záporné elektrody na kladnou elektrodu. Tomuto toku elektronů říkáme elektřina. Energii těchto pohybujících se elektronů lze využít k práci – například ke spuštění motoru. Jak elektrony přecházejí na kladnou stranu, proudění se postupně zpomaluje a napětí elektřiny vyrobené baterií klesá. Nakonec, když je na kladné straně tolik elektronů jako na záporné straně, je baterie považována za „mrtvou“ a již není schopna produkovat elektrický tok.
Elektrony jsou generovány chemickými reakcemi a existuje mnoho různých chemických reakcí, které se používají v komerčně dostupných bateriích. Například známé alkalické baterie běžně používané ve svítilnách a televizních dálkových ovladačích vyrábějí elektřinu chemickou reakcí zahrnující oxid zinek a mangan. Většina alkalických baterií se považuje za jednorázové baterie . Jakmile umřou, jsou k ničemu a měly by být recyklovány. Na druhou stranu autobaterie musí být dobíjecí, takže nevyžadují neustálou výměnu. V nabíjecí baterii , elektrická energie se používá k obrácení záporné a kladné poloviny elektrochemických článků, čímž se znovu spustí tok elektronů.
Výrobci automobilů identifikovali tři typy dobíjecích baterií jako vhodné pro použití v elektromobilech. Tyto typy jsou olověné baterie, nikl-metal hydrid (NiMH) baterie a
lithium-iontové (Li-ion) baterie.
Olověné baterie byly vynalezeny v roce 1859 a jsou nejstarší formou dobíjecích baterií, které se stále používají. Používají se ve všech typech automobilů – včetně elektromobilů – od 19. století. Olověné baterie jsou druhem mokrých baterií a obvykle obsahují slabý roztok kyseliny sírové v otevřené nádobě. Název pochází z kombinace olověných elektrod a kyseliny používané k výrobě elektřiny v těchto bateriích. Hlavní výhodou olověných baterií je, že po mnoha letech používání jsou dobře srozumitelné a jejich výroba je levná. Při používání však produkují nebezpečné plyny a v případě přebití baterie hrozí nebezpečí výbuchu.
Nikl-metal hydridové baterie vstoupily do komerčního využití na konci 80. let. Mají vysokouhustotu energie -- to znamená, že velké množství energie může být zabaleno do relativně malé baterie -- a neobsahují žádné toxické kovy, takže je lze snadno recyklovat.
Lithium-iontové baterie, které se začaly komerčně používat na počátku 90. let, mají velmi vysokou hustotu energie a je méně pravděpodobné, že než většina baterií ztratí své nabití, když se nepoužívají – vlastnost zvaná samovybíjení . Vzhledem k jejich nízké hmotnosti a nízkým nárokům na údržbu jsou lithium-iontové baterie široce používány v elektronických zařízeních, jako jsou laptopy. Někteří odborníci se domnívají, že lithium-iontové baterie jsou zhruba tak blízko, jak věda dosud dospěla k vývoji dokonalé dobíjecí baterie, a tento typ baterie je tím nejlepším kandidátem pro napájení elektromobilů blízké budoucnosti. Variace na lithium-iontové baterie, nazývané lithium-iontové polymerové baterie, se také mohou ukázat jako cenné pro budoucnost EV. Výroba těchto baterií může nakonec stát méně než lithium-iontové baterie; v současné době jsou však lithium-iontové polymerové baterie neúměrně drahé.
Snad největším problémem spojeným s bateriemi elektromobilů je jejich dobíjení. Jak nabíjíte baterii elektromobilu? Ještě důležitější je, kde nabíjíte baterii elektromobilu? Dokážeš to sám? Zvládnete to doma? Přečtěte si další stránku, abyste to zjistili.
Dobíjecí baterie je k ničemu, pokud ji nemáte kde dobíjet. Pokud vám dochází šťáva ve vašem elektromobilu, nemůžete se jen rychle zastavit na místní čerpací stanici – pokud vaše místní čerpací stanice nemá místo, kam ji můžete zapojit. Bohužel, dobíjení velkého pole baterie v elektromobilu může trvat několik hodin a většina čerpacích stanic by upřednostnila, abyste jim neblokovali jízdní pruhy
tak dlouho
Nejlepším řešením problému s dobíjením je vzít auto večer domů a zapojit jej, podobně jako byste zapojovali notebook nebo digitální hudební přehrávač, aby se mohlo přes noc dobíjet. Elektromobily budou dodávány s nabíjecími systémy, které jim umožní dobíjet ze standardní elektrické zásuvky, takže příští ráno budete připraveni znovu vyrazit na cestu. Ačkoli alespoň jedna společnost tvrdí, že vyvíjí systémy, které dokážou dobít elektromobil za 10 minut, stávajícím nabíječkám trvá dobití baterie elektromobilu na plnou kapacitu pomocí běžné domácí elektřiny
3 až 10 hodin
[zdroj:Fehrenbacher].
Jak daleko bude po dobití elektromobilu dojít, než bude nutné jej znovu dobít? To závisí na řadě faktorů, včetně typu baterie ve vozidle. Elektromobily využívající olověné baterie mají nejkratší dojezd – přibližně 80 mil (128,7 km) na jedno nabití. Baterie NiMH mají lepší výkon s dojezdem asi 193,1 km na jedno nabití. Zde vynikají lithium-iontové baterie s dojezdem více než 220 mil (354,1 km) na jedno nabití – jako příklad použijeme Tesla Roadster. Pokud je nejdůležitějším faktorem dojezdová vzdálenost,
vyberte si
Dojezd elektromobilu lze ještě dále rozšířit pomocí technologie známé jako regenerativní brzdění , který využívá kinetickou energii brzd automobilu k dobíjení baterie za chodu. Za optimálních jízdních podmínek může rekuperační brzdění prodloužit dojezd vozu až o 50 procent, i když ve většině situací bude nárůst dojezdu menší.
Ale co když si chcete udělat delší cestu v elektromobilu a nebudete doma na noční dobíjení? Bude někde, kde by se to dalo zapojit? Velmi málo dobíjecích stanic v současnosti existují, ale výrobci elektromobilů plánují výstavbu nabíjecích stanic, aby infrastruktura byla k dispozici, až zákazníci začnou jezdit s elektromobily. Tesla Motors, výrobce plně elektrického Tesla Roadster, uzavřel dohodu s velkým hotelovým řetězcem, že bude mít k dispozici dobíjecí stanice pro zákazníky, kteří chtějí dobít své Roadstery přes noc. Jednou z výhod dobíjecích stanic je, že mohou být schopny dobíjet auta rychleji než domácí dobíjecí systém, i když je nepravděpodobné, že vozidla budou přijíždět a vyjíždět tak rychle jako na čerpací stanici. Bohužel může chvíli trvat, než bude k dispozici dostatek dobíjecích stanic, které udrží majitele elektromobilů nabité na dlouhých cestách. V blízké budoucnosti budou elektromobily nejvhodnější pro dojíždění do práce nebo školy a pro místní cestování a nakupování. Při tomto použití bude auto každý večer bezpečně schované v garáži kvůli doplnění elektřiny.
Dále zjistěte některé výhody – a ano, dokonce i některé nevýhody – přechodu na
plně elektrický
Nejviditelnější výhodou baterií pro elektromobily je to, že neprodukují znečištění spojené se spalovacími motory. Stále však mají ekologické náklady. Elektřina používaná k dobíjení baterií EV musí odněkud pocházet a právě teď se většina elektřiny vyrábí spalováním fosilních paliv. To samozřejmě produkuje znečištění. Jak se ale znečištění produkované spalováním fosilních paliv za účelem dobíjení baterií elektromobilů ve srovnání se znečištěním produkovaným spalovacími motory? Podle kanadské asociace elektrických vozidel neboli EVAC dokonce i elektromobily dobíjené z uhelných elektrických generátorů snižují emise uhlíku zhruba na polovinu. Elektromobily dobíjené z čistších forem výroby elektrické energie, jako jsou vodní elektrárny a jaderné elektrárny, mohou snížit emise uhlíku na méně než jedno procento emisí, které v současnosti produkují spalovací motory. Takže i v nejhorším případě jsou auta poháněná bateriemi EV čistší než auta na plyn.
Další důležitou výhodou baterií poháněných motorů oproti motorům poháněným plynem je nižší cena paliva – tedy elektřiny pro elektromobily a plynu pro spalovací motory. Ministerstvo energetiky Spojených států amerických spočítalo, že typické elektrické vozidlo může ujet 43 mil na elektřinu v hodnotě jednoho dolaru. Pouze podstatný pokles ceny benzínu by mohl přinést autům s plynovým pohonem tak nízké náklady na míli.
Další výhodou těchto dobíjecích baterií je, že se dobře recyklují. Téměř 100 procent těchto baterií lze recyklovat, což zabraňuje tomu, aby se staré baterie staly problémem s likvidací.
Velkou nevýhodou aut na baterie, jak jsme již zmínili v minulé části, je čas potřebný k dobití baterií. Díky technologii lithium-iontových baterií může plně nabitý elektromobil ujet vzdálenost srovnatelnou s vozidlem se spalovacím motorem s plnou nádrží plynu, ale na konci této doby musí být stále umístěn na nabíječce. V současnosti to znamená, že vybitý elektromobil bude několik hodin mimo provoz, než bude plně dobit. To je samozřejmě vážná nevýhoda. V budoucnu může být dostupná technologie rychlejšího dobíjení, ale v blízké budoucnosti nebudou elektromobily vozidly na dlouhé cesty. I tak se většina jízdy jezdí relativně blízko domova a z tohoto důvodu poslouží baterie stejně dobře jako benzín. Možným řešením situace s dobíjením mohou být stanice pro výměnu baterií, kde místo dobíjení vašeho EV můžete jednoduše vyměnit vybitou baterii za plně nabitou. Tento systém by umožnil dobíjení baterií mimo vozidla a výrazně by zkrátil dobu potřebnou k uvedení elektromobilu do provozu po úplném vybití baterie.
Další nevýhodou baterií pro elektromobily je jejich hmotnost. Vzhledem k tomu, že potřebují udělat více než tradiční autobaterie, musí být baterie elektrických automobilů propojeny do polí nebo bateriových sad, aby poskytovaly další energii. Tyto sbírky baterií jsou těžké. Lithium-iontová baterie v Tesla Roadster váží asi 1000 liber (453,6 kg). To je velká váha a může to výrazně snížit dojezd vozu. Tuto hmotnost baterie však konstruktéři Roadsteru vykompenzovali lehkým rámem a panely karoserie. Celé auto váží pouze 2 690 liber (1 220,2 kg) – není to nijak zvlášť těžké, když uvážíte, že více než třetinu této hmotnosti tvoří baterie.
Vzhledem k důležitosti baterie v elektromobilu by vás mohlo zajímat, co se stane, až tato baterie stárne. Jak dlouho bude moci pohánět auto? A když konečně umře, dá se vyměnit nebo je prostě ekonomičtější koupit si nové auto? Čtěte dále a dozvíte se to.
Z nich
Jak dlouho vydrží baterie elektromobilu? Předpokládá se, že lithium-iontová baterie v Tesla Roadster bude mít životnost asi 5 let nebo 100 000 mil. Na konci této doby bude nutné balíček vyměnit za cenu přibližně 10 000 USD. Jistě, je to drahé, ale samotný Roadster bude stát téměř 100 000 $, díky čemuž se náklady na baterii zdají být dostupné. Mnoho, možná většina majitelů nepochybně upřednostní výměnu baterie před nákupem zcela nového Roadsteru.
Je pravda, že náklady na údržbu baterie zvýší náklady na provoz jakéhokoli EV. Akumulátory, které se používají v EV, budou pevně uchovávány, takže s největší pravděpodobností budete muset vzít svůj EV k autorizovanému prodejci, aby baterii opravili. Dalším bodem, který je třeba zvážit, je, že v současné době se jedná o relativně novou technologii. S tím, jak se elektrická vozidla na silnicích stávají běžnějšími, některé vysoké ceny s nimi spojené se sníží. Ale právě teď je baterie Tesla Roadster za 10 000 dolarů jedním z našich jediných referenčních bodů. Budou baterie v jiných EV dražší? Budou stát méně? Převáží náklady na výměnu baterie u některých elektromobilů náklady na prostý nákup nového vozidla? Jen čas ukáže.
| 1966 Electrovair II (General Motors) | stříbro-zinkové baterie |
| Elektroveta z roku 1976 (General Motors) | olověné baterie |
| Volvo 3CC 2005 (Volvo) | lithium-iontové baterie |
| 2007 Chevy Volt (General Motors) | lithium-iontové baterie |
| Nissan Mixim 2007 (Nissan) | lithium-iontové baterie |
| 2008 Continental DC (Bentley Motors) | olověné baterie |
| Subaru Stella 2008 (Subaru) | lithium-iontové baterie |
| Nissan Denki Cube 2008 (Nissan) | lithium-iontové baterie |
AutoHybrid CarsJak fungují elektromobilyAutoHybrid CarsObrázky elektromobilůVozidla s nízkou spotřebou paliva Dostanu šok, když projedu elektromobilem přes velkou louži?Vozidla s nízkou spotřebou palivaJak fungují baterie pro elektromobilyAutoHybrid CarsCo je to potenciometr v elektromobilu?Auto JoHybrid Electric CarsPschePsche Závody vozidel s TaycanAuto 2020 Jiné značky a modely Mohly by konverze elektromotorů zachránit klasická auta?AutoNeobyčejná autaJak funguje elektromobil G-WizAutoHybridní autaJak fungují sítě nabíjení elektromobilůAutoHybridní technologieMohu si koupit elektrické auto v Sam's Club?AutoHybrid CarsExistuje nějaký způsob elektrické auto, které nemusíte zapojovat?AutoHybrid TechnologyJak fungují sady pro přestavbu elektromobilůAutoHybrid TechnologyJaká je historie elektromobilů?AutoUnusual CarsJak velký je nejmenší elektromobil na světě?Spotřeba paliva v automobilechJak může zpomalovač získávat elektřinu?Vozidla s nízkou spotřebou palivaTato žena Práce je pro F vysvětlit, proč si lidé nekupují elektromobilyAutoHybrid CarsJe čistě elektrické auto špatná investice?AutoTypy motorůJaké je elektrické vodní čerpadlo prospěšné vašemu motoru?AutoPlug-in HybridsCo je to plug-in kredit pro elektromobily?Spotřeba palivaIndie plánuje přechod Všechna nová auta na elektřinu do roku 2030 AutoTech and TransportShared Electric Scooters:Řešení pro dojíždění nebo městská noční můra?AutoHybridní autaLze recyklovat baterie pro elektromobily?AutoHybrid CarsBudou elektromobily vyžadovat více údržby?AutoHybrid CarsVýzvy, kterým čelí průmysl elektromobilůAHybrid CarsAutaHybrid CarsAre electric cars? Provoz elektromobilů je levnější? Výroba automobilů Jak staré je elektrické auto? AutoConcept Cars Nejnovější elektrické koncepční auto od Toyoty je vyrobeno ze dřevaVozidla s nízkou spotřebou palivaNabíjení elektromobilů je super rychléAutoHybridní autaElektrická auta vs. auta s vodíkovými palivovými článkyAutoHybridní autaHybridní autaHodně 10 elektromobilů Auta s frekvenčním provozem Obr Užíváte si elektromobily? Vozidla s nízkou spotřebou paliva Nový model Tesla 3 míří přímo na hlavní proud elektromobilů Úspora paliva Budou všechna vozidla nakonec všechna elektrická? Automatická převodovka a hnací ústrojí Plynové vs. elektromobily:co je rychlejší? AutoHybridní auta Jak dlouho trvá nabíjení Elektrické auto?AutoHybrid CarsKolik stojí nabíjení elektromobilu?AutoHybrid Cars12 mýtů o elektrických vozidlechAutoConcept Carsodhaleno na CES:Elektrické auto doufá, že porazí Teslu v její hřeAutoFuel EconomyPlyn vs. Grid:Benzín a elektřina čelí AutoHybridním autůmHybridní autaNabíjení elektrické autoAutoHybrid CarsProvádění přestavby – Přestavba elektromobiluAutoHybrid TechnologyPrvní elektromobilAutoHybridní autaPříklad elektromobiluAutoHybrid CarsElektromotory a baterieAutoConcept CarsJak funguje Tesla Roadster
Související články HowStuffWorks
Další skvělé odkazy
Zdroje
