Dlaczego nie możemy skonstruować przyzwoitego elektrycznego samochodu, choć posyłamy człowieka na Księżyc?

Dlaczego nie możemy skonstruować przyzwoitego elektrycznego samochodu, choć posyłamy człowieka na Księżyc?

Przeszkodą są akumulatory. Akumulator jest urządzeniem przechowującym energię w zestawie związków chemicznych. Podczas oddziaływania ze sobą związki te wywołują (oprócz innych zjawisk) przepływ elektronów w obwodzie zewnętrznym, który postrzegamy jako prąd elektryczny. Na przykład w akumulatorze kwasowo-ołowiowym, takim jak w samochodzie, w reakcjach chemicznych ołowiu z kwasem siarkowym na jednej płycie uwalniane są elektrony, które następnie przepływają obwodem zewnętrznym, by dołączyć do atomów podlegających reakcjom chemicznym na drugiej płycie.

Gdy początkowe związki chemiczne zostały zużyte w trakcie tego procesu, akumulator rozładowuje się i prąd przestaje płynąć. W tym momencie niektóre rodzaje baterii czy ogniw (na przykład w walkmanie) są bezużyteczne. Inne (jak te w samochodzie) mogą być przywrócone do stanu używalności przez przepuszczenie przez nie prądu (na przykład z generatora) płynącego w przeciwną stronę, co naładuje je ponownie. Tak więc zasada, na której opiera się działanie samochodu elektrycznego, jest prosta – aby poruszać się takim autem, należy używać przez cały dzień akumulatorów, a na noc podłączyć je do źródła prądu i naładować.

Wymagania, jakim musi sprostać akumulator samochodu elektrycznego, są dość surowe i nie jest jasne, czy możemy je wszystkie spełnić. Po pierwsze, musi on magazynować wystarczającą ilość energii, by samochód miał odpowiedni zasięg (odległość, jaką można pokonać bez ponownego ładowania). Obecnie większość samochodów elektrycznych ma zasięg około stu kilometrów, lecz aby miały one zbyt, powinien on być zwiększony blisko dwukrotnie. Akumulator musi mieć dostateczną moc, by samochód miał odpowiednie przyspieszenie (główną przeszkodą w sprzedaży samochodów elektrycznych jest „syndrom wózka golfowego”). Musi dobrze spełniać swoje zadanie przez setki cykli ładowania (idealnie byłoby nigdy, przez cały czas eksploatacji samochodu, nie wymieniać akumulatorów) i powinien dać się szybko ładować. Musi działać we wszystkich temperaturach i być w zasadzie bezobsługowy. Akumulatory powinny być tanie, a gdy przestaną działać – nadawać się do przeróbki. I to jest prawie cała lista żądań!

Ponieważ w ostatnim czasie w Kalifornii omawiano warunki sprzedaży samochodów z „zerową emisją” (to znaczy elektrycznych), istnieje już duży nacisk, aby wytwarzać elektryczne samochody nadające się do sprzedaży, i towarzyszy mu zainteresowanie technologią produkcji akumulatorów. Planiści rozróżniają cele pośrednie (by spełnić wymagania Kalifornii) i długofalowe (dla zastąpienia silnika spalinowego). Z grubsza rzecz biorąc, celem pośrednim jest samochód o zasięgu 150-200 kilometrów i koszcie akumulatorów około 5000 dolarów.

Wydaje się, że do wyścigu stają trzy rodzaje akumulatorów. Pierwszy to stary akumulator kwasowo-ołowiowy, najtańszy, lecz mający trudności ze spełnieniem wymagań co do magazynowania energii i mocy. Akumulatory kadmowo-niklowe istniały już od długiego czasu i są wykorzystywane w przemyśle, a także stosowane w elektronicznym sprzęcie powszechnego użytku; tego typu baterie występują w laptopach. Akumulatory te dostarczają około dwukrotnie więcej energii na jednostkę wagi niż kwasowo-ołowiowe i mogą być wielokrotnie ładowane. Niestety, kosztują ponad dwukrotnie drożej. Są również baterie działające na zasadzie reakcji chemicznych między niklem a mieszaniną innych składników metalicznych. Ostatnio takie baterie wodorkowo-niklowo-metaliczne można zobaczyć w sprzęcie komputerowym. General Motors wraz z niewielką, nowoczesną firmą Ovonics zaprojektowały samochody zasilane tymi akumulatorami. Gromadzą one blisko dwa i pół raza więcej energii niż akumulator kwasowo-ołowiowy i gdy wejdą do produkcji, ich koszty będą porównywalne z akumulatorami kadmowo-niklowymi.

Ovonics działa w Michigan już kilka lat, przystosowując do nowej technologii samochody General Motors, więc kompania ta ma dane o rzeczywistej wydajności swych baterii. Zasięg tego typu aut wynosi ponad 200 kilometrów w mieście (240 kilometrów na autostradzie), co świadczy o ilości zmagazynowanej energii. Podczas jednego z testów, któremu Ovonics niechętnie nadaje rozgłos, jeden z inżynierów rozwinął prędkość około 130 km/h (na szczęście to nie policja tę jego prędkość zanotowała). Wydaje się, że jeżeli będą oni potrafili obniżyć koszty, w przyszłości ich zespół ogniw może stać się akumulatorem zasilającym samochody.

Kilka słów o rynku samochodów elektrycznych. Będą głównie używane do codziennych dojazdów do pracy oraz poruszania się po mieście – nikt nie chciałby ruszyć takim autem na wyprawę przez pustynię. Firma Peugeot, która w La Rochelle we Francji testowała w ciągu ostatnich kilku lat samochód z baterią kadmowo-niklową, jest tak zachęcona wynikami, że w 1995 roku wyprodukowała 5000 samochodów elektrycznych. Dodatkowo, dość interesującym faktem wynikającym z badań rynkowych jest to, że główną troską ludzi, dotyczącą samochodów elektrycznych, jest obawa wyczerpania się baterii w czasie drogi. W La Rochelle kierowcy zazwyczaj ładowali baterie każdej nocy, gdy miały jeszcze około 70 procent energii. Impuls (pokazowy samochód General Motors z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi) ma wbudowany moduł zabezpieczający. Gdy baterie są na wyczerpaniu, samochód wyłącza najpierw wszystkie urządzenia zewnętrzne (takie jak klimatyzacja i radio), a następnie odmawia jazdy z prędkością powyżej 30 km/h. Inżynierowie nazwali to trybem „doczłapania do domu”. Mam wrażenie, że jeśli wielu ludzi miałoby zostać uwięzionych na drodze szybkiego ruchu w autach odmawiających jazdy ponad 30 km/h, to minie jeszcze trochę czasu, zanim samochód elektryczny stanie się przebojem amerykańskiej sceny motoryzacyjnej.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *