Elektromobilność

Termin elektromobilność obejmuje zagadnienia związane z pojazdami elektrycznymi, zarówno przeznaczonymi do transportu indywidualnego (samochody i jednoślady), jak i masowego (autobusy, trolejbusy, tramwaje, pociągi). Są to zarówno kwestie techniczne związane z samymi pojazdami, jak i z technologiami ładowania oraz niezbędną  infrastrukturą. Z punktu widzenia ekologii (niskoemisyjności transportu) istotna jest również kwestia źródeł energii zasilających pojazdy elektryczne.

Znaczenie elektromobilności rośnie w związku z zanieczyszczeniem powietrza, które w znacznej mierze wynika z używania pojazdów wykorzystujących tradycyjne paliwa.

 

RODZAJE NAPĘDÓW

Podstawowy podział napędów pojazdów elektrycznych obejmuje: stałe podłączenie do sieci elektrycznej (np. trolejbusy), wytwarzanie prądu za pomocą urządzeń umieszczonych w pojeździe (np. samochody solarne lub hybrydy) oraz magazynowanie energii w pojeździe (samochody na baterie, ładowane poprzez okresowe podłączanie do sieci elektrycznej). W przypadku tych ostatnich wykorzystywane są baterie, kondensatory dwuwarstwowe oraz koła zamachowe. W ostatnim czasie największą popularność zyskały baterie litowo-jonowe ze względu na ich najlepsze parametry techniczne (moc, stosunkowo długi cykl życia).

 

BATERIE

W pojazdach elektrycznych stosowano jak dotąd różne rodzaje baterii, w których wykorzystywano różne typy elektrolitów, różniące się pojemnością, żywotnością, a także ceną. Najpopularniejsze są baterie jonowo-litowe i bardzo do nich podobne - jonowo-polimerowe. Inne rodzaje to:

1. niklowo-cynkowe
2. kwasowo-ołowiane

 

TECHNOLOGIE ŁADOWANIA

Technologie ładowania obejmują okresowe podłączanie pojazdów do sieci elektrycznej (ładowanie baterii), wymianę baterii, które są ładowane w czasie, gdy pojazd jest w drodze oraz wymianę podwozi. Największą popularność zyskały w ostatnim czasie pojazdy na baterie ładowane poprzez podłączenie do sieci elektrycznej w czasie postoju.

Na rynku dostępne są różne rodzaje ładowarek elektrycznych, począwszy od najprostszych, przeznaczonych do użytku “domowego” i zakładających scenariusz użycia polegający na przejeżdżaniu w określonym czasie odległości nie przekraczającej limitu maksymalnej pojemności baterii, a następnie naładowanie jej w okresie, gdy pojazd jest garażowany (np. w nocy), aż do umożliwiających ładowanie w relatywnie krótkim okresie (na zasadzie i w czasie podobnym do tankowania na stacji benzynowej). Szybkość ładowania zależy od mocy źródła energii, do którego podłączona jest ładowarka.

Obecny stan rozwoju bardzo różnorodnych i efektywnych technologii ładowania umożliwia zorganizowanie infrastruktury zapewniającej użytkownikom pojazdów elektrycznych warunki podróżowania nie gorsze niż w przypadku pojazdów konwencjonalnych. Dotyczy to zarówno transportu indywidualnego, jak i masowego, wymaga jednak planowania w dużej skali i zaangażowania władz publicznych. Jest to bardzo istotne z punktu widzenia rozwoju elektromobilności. Lęk dotyczący braku możliwości naładowania samochodu elektrycznego w podróży (w związku z brakiem rozwiniętej infrastruktury ładowania) jest największą barierą rozwoju rynku samochodów elektrycznych (najczęstszy  powód powstrzymania się od zakupu samochodu z napędem elektrycznym).

 

ŹRÓDŁA ENERGII

Z punktu widzenia ekologii najlepsze efekty przynosi  zasilanie pojazdów elektrycznych czystą energią z OZE. Wykorzystywanie do tego konwencjonalnych źródeł oznaczałoby, że transport niskoemisyjny zasilany jest przez wysokoemisyjne zakłady energetyczne.

Spośród odnawialnych źródeł energii potrzebom ładowarek pojazdów elektrycznych, zwłaszcza przeznaczonych do szybkiego ładowania,  analogicznego do tankowania pojazdu konwencjonalnego na stacji benzynowej, odpowiadają biogazownie, stanowiące stabilne źródło prądu dużej mocy.

 

ZALETY ELEKTROMOBILNOŚCI

Najistotniejsze zalety pojazdów elektrycznych wynikają  z ich neutralności dla środowiska w związku z nieemitowaniem spalin, podczas gdy wykorzystywanie pojazdów konwencjonalnych istotnie wpływa na zwiększenie poziomu  zanieczyszczenia powietrza, szczególnie w dużych miastach. Ze względu na możliwość produkcji energii elektrycznej z różnorodnych źródeł stosowanie tego rodzaju napędu jest najbardziej elastyczne i bezpieczne w kontekście  wyczerpywania się zasobów surowcowych. Zapewnia też cichą i płynną pracę, generując mniej wibracji, co poprawia komfort jazdy i stanowi kolejny aspekt pozytywnego, w porównaniu z pojazdami tradycyjnymi, wpływu na środowisko naturalne.

Samochody elektryczne mają również liczne zalety mechaniczne. Wyróżniają się nieskomplikowaną konstrukcją oraz pracują przy bardzo wysokiej konwersji energii, sięgającej 90%. Umożliwiają przekształcenie energii mechanicznej (ruchu) z powrotem w energię elektryczną i wykorzystanie tego procesu do hamowania, dzięki czemu klocki hamulcowe ulegają znacznie mniejszemu zużyciu w porównaniu do samochodów spalinowych. Umożliwiają także precyzyjną kontrolę nad generowaną mocą, co pozwala wyeliminować stosowane w pojazdach konwencjonalnych skrzynie biegów i sprzęgła hydrauliczne (a więc kosztowne i potencjalnie awaryjne części pojazdów).

W wielu krajach koszty użytkowania samochodu elektrycznego są znacznie niższe niż spalinowego. Zależy to jednak od stosowanych w danym rejonie taryf energetycznych. Wydaje się jednak, że z punktu widzenia kosztów całego systemu energetycznego, w którym wzrasta udział odnawialnych źródeł energii i systemu infrastruktury ładowania, możliwe jest osiągnięcie znacznie niższej kosztochłonności niż w systemie tradycyjnym.

Traktowanie baterii samochodowych jak magazynów energii, które wykorzystują moc sieci w czasie, gdy inne odbiorniki absorbują ją w znacznie mniejszym stopniu i wykorzystywanie ich w skali masowej, miałoby korzystny wpływ na stabilność sieci, stanowiącą  jedną z ważniejszych bolączek krajowych (i większych) systemów energetycznych.

 

POJAZDY ELEKTRYCZNE NA ŚWIECIE

Do grudnia 2016 r. najwięcej elektrycznych samochodów na baterie ładowane poprzez podłączenie do sieci sprzedano w Chinach (prawie 646 tys., co stanowi o ok. 8 tys. więcej niż w całej Unii Europejskiej). W światowym rankingu sprzedaży aut elektrycznych na drugim miejscu plasują się  Stany Zjednoczone (537 tys.), a na trzecim - Japonia - 147,5 tys. W Unii Europejskiej przoduje Norwegia (135 tys.), a kolejne miejsca zajmują Holandia (113,5 tys.) i Francja (108 tys) ¹

W Polsce jak dotąd tego rodzaju pojazdów zarejestrowano niewiele, ale ze względu na rządowe plany rozwoju sektora, otwierają się przed nim bardzo dobre perspektywy.