Od doby parných strojov sme postupne prešli k spaľovacím motorom a forma tejto dopravy nás sprevádzala celé roky – tak v osobnej ako aj nákladnej doprave. Paradoxne ďalší smer vývoja ukázala železnica, väčšina tratí je aj na Slovensku už elektrifikovaných a elektrické vlaky sa u nás preháňajú desaťročia.
Prečo vlastne prechádzať od spaľovacích motorov niekam inam? Súvisí to so znižovaním zásob fosílnych palív a v dlhodobom meradle cena nafty a benzínu bude len rásť. Spaľovací motor nevyhnutne generuje exhaláty a sprísňovanie emisných noriem celú prevádzku áut so spaľovacími motormi ďalšej predražuje. A tiež existujú technické limity, ktoré sa nedajú prekonať.
Smer kam ísť je zatiaľ jasný – je to elektrický a vodíkový pohon. K vodíkovým pohonom sa ešte na konci článku krátko vrátime, teraz sa budeme venovať autám s elektrickým pohonom.
Politická situácia
Celý proces prechodu na elektrické autá bol už pomerne dobre naštartovaný, ale dočasne ho spomalila vojna na Ukrajine a skomplikovanie svetovej politickej situácie. Totiž, niektoré chemické prvky, ktoré sú potrebné na výrobu batérií do elektrických motorov, sa nachádzajú v tých krajinách, s ktorými je dnes problém obchodovať. Rovnako cena elektriny pre podniky poriadne narástla a hoci rastie aj cena ropy, nie je to tak ako pri elektrine. Väčšina firiem má tak elektrinu oveľa drahšiu ako napr. pred dvoma rokmi. Tento rast sa ale spomalí až zastaví a elektrina má potenciál byť energiou pre pohon vozidiel.
Cena elektrických áut
Cena elektrických áut je zatiaľ pomerne vysoká, na pohľad je vyššia ako cena bežných áut so spaľovacím motorom. To však môže byť dané aj tým, že elektrické autá sú takmer vždy vo vysokej doplnkovej výbave. Napr. automatická prevodovka je takmer povinnou súčasťou elektrického auta, obyčajne je tu pokročilý multimediálny systém, luxusný interiér a pod. Za dobre vybavené elektrické auto môžete počítať so sumou okolo 50-tisíc eur. Samozrejme, sú výnimky, a existujú aj lacnejšie elektromobily. Ide ale hlavne o typicky mestské autá určené pre malý počet osôb a s krátkym dojazdom do 100 km.
Dojazd elektrických áut
Ľudia sa zvyčajne pri elektrických autách zaujímajú o cenu a hneď na to o dojazd. Existujú štatistiky, že cez bežný pracovný deň väčšina Európanov neprejde autom viac ako 100 km, ale aj tak sa ľudia dojazdu elektrického auta pod 300 km obávajú.
Dané je to tým, že občas sa naozaj vyskytne situácia, že potrebujete prejsť viac, môžu to byť služobné cesty, víkendy, dovolenky a vtedy musíte riešiť nabíjanie v teréne. Rôznym typom nabíjania elektrických áut sa venujeme v inom článku v tomto vydaní TOUCHIT, tu len spomeňme, že sieť rýchlonabíjačiek na Slovensku je už oveľa hustejšia ako pred troma rokmi a reálne sa môžete dostať z jedného konca republiky na druhý. Môžete si aj dovoliť ísť na dovolenku do susedných krajín (ale zoberte si svoj nabíjací kábel).
V každom prípade si ľudia dlhý dojazd želajú a automobilky sú tu na to, aby im ich želanie splnili. Typickou vysnívanou hranicou je 1000 km, čo je hodnota, ktorú za deň bežný človek s autom asi nikdy neprekročí. S tým súvisí aj nabitie batérie, ktorá to umožňuje počas noci.
Trendy vo vývoji elektrických áut
Nahliadnime teda do vývojových laboratórií automobiliek, ktoré sa sústreďujú na elektrické autá. Súčasné elektromobily už prekročili magickú hranicu hrubej kapacity batérie 100 kWh a napr. v modeloch ako je Mercedes EQS a EQE sú batérie, ktoré majú kapacitu až 120 kW. Nemeckí výrobcovia sú vo všeobecnosti dosť ďaleko a napr. BMW iX využíva kapacitu batérie 112 kWh. Áno, sú to skôr výnimočné hodnoty, ale do konca tohto roka sa k nim pridá viacero ďalších značiek. Tie sa zatiaľ zospodu dotýkajú hranice 100 kWh.
Ako sa to dá dosiahnuť? Rozmery v osobnom aute sú limitované, a teda nie je možné celý batožinový priestor v aute venovať batérii. Navyše, tá by mala byť uložená v podlahe auta kvôli správnemu umiestneniu ťažiska vo vozidle. Mimochodom, batérie sú nielen veľmi drahé, ale súčasne aj veľmi ťažké.
Cestou ako dosiahnuť vysokú kapacitu batérie a tým pádom aj dlhý dojazd, je zvyšovanie energetickej hustoty – teda do rovnakého objemu batérie sa musí dostať viac energie. To sa dá zabezpečiť napr. novými materiálmi, ale aj ideálnou teplotou batérie, teda jej chladením alebo naopak ohrevom. Rovnako batérie prechádzajú radikálnym vývojom a naozaj je to o použití neštandardných chemických prvkov.
Rýchle nabíjanie doma
Následne vzniká otázka, ako rýchlo nabiť takéto batérie s obrovskou kapacitou. Ako sme spomínali, musí to byť počas noci alebo prestávky v jazde a môžeme na to počítať tak 6 až 8 hodín. Malo by to byť nabíjanie doma, pripojenie každý deň na rýchlonabíjačku by totiž oveľa rýchlejšie degradovalo batériu. Ak je to nabíjanie doma, potom treba do auta aj výkonnejšiu nabíjačku s tým, že budete mať aj pomerne vysoký povolený odber vo svojej domácnosti. Aj tento problém treba vyriešiť.
Už pritom existuje technológia 800 V batérie, kde sa dá realizovať nabitie rýchlejšie, táto technológia sa však zatiaľ nestala štandardom. Zatiaľ ju využíva v elektromobiloch, ktoré sú v predaji na Slovensku napr. Hyundai alebo Kia, tiež sme ju videli v prípade Porsche.
Efektivita
Druhou cestou, ako zvyšovať dojazd, je zvýšenie efektivity pri prevádzke elektrického auta. Takéto auto dokáže naozaj veľmi prudko akcelerovať a rovnako maximálka môže byť pokojne vyše 200 km/h. Toto ale stojí veľa energie – až príliš veľa na výsledný efekt. Automobilky tak napr. maximálnu rýchlosť obmedzujú na 140 km/h, čo aj účinne pomáha príjemnému dojazdu.
Ďalšia cesta je, aby bolo auto aj s posádkou ľahšie. Môže to tak byť snaha o to, aby ste schudli, rovnako netreba voziť so sebou príliš veľa batožiny. Prirodzene, žartujeme. Teda vážnejšie – zľahčovanie auta súvisí s tým, ako a z čoho je vyhotovená jeho karoséria. K slovu tak prichádza hliník, uhlíkové kompozitné materiály a pod.
Odpor vzduchu
V prípade elektrického auta sa oveľa viac dbá na aerodynamický odpor vyjadrený súčiniteľom Cx. Čím je menší aerodynamický odpor, tým menšiu prekážku musí auto prekonávať, a teda zájde ďalej. S narastajúcou rýchlosťou má aerodynamický odpor ešte vyšší vplyv na dojazd, a tak výrobcovia robia všetko možné, aby ho čo najviac znížili. Veľa elektromobilov má napr. kompletne zakrytovanú prednú časť vozidla, použijú sa aj špeciálne pneumatiky, veľa sa vývojári venujú priestoru okolo kolies.
Inteligentné chladenie
Prepracovaný je aj chladiaci systém a používajú sa regulovateľné klapky. Chladiaci vzduch sa tak vháňa do vnútra karosérie len vtedy, keď je to naozaj potrebné. Počíta sa každý milimeter na karosérii, a to hlavne vpredu, a tak sú skúšky vo vzduchovom tuneli pri vývoji nového elektromobilu na každodennom poriadku.
Zohľadnenie profilu trasy a aktuálnej dopravy
Ďalším prvkom efektivity je riadiaci člen elektromobilu. Elektrické auto je dnes ďalšie mobilné zariadenie so svojimi snímačmi a GPS prijímačom. Dokáže teda spracovávať údaje o aktuálnom počasí a tiež jeho predpovedi. Zároveň auto „vie“, aký je profil na naplávanej trase. Preto je dobré cieľ cesty zadať a nechať sa navigovať aj po známej trase. Riadiaci systém má potom presnú informáciu, kam idete a s čím má počítať.
Na základe informácií potom dokáže naplánovať trasu aj so zastávkami na nabíjanie na rýchlonabíjačkách. V zahraničí dokonca pracuje aj s informáciou o aktuálnom obsadení nabíjačky a dokáže ju na určený čas dopredu rezervovať. Svoje auto pritom nabíjate len do hodnoty, ktorá je ideálna vzhľadom na aktuálne pomery. Vôbec to nemusí byť do všeobecne odporúčaných 80 %.
V navigácii si navyše môžete určiť, akú kapacitu má mať batéria v cieli vašej cesty. Tú potom využijete na ďalší pohyb v cieli, kde napr. už nemusí byť dostupná rýchlonabíjačka.
Celkovou optimalizáciou pri znížení koeficientu aerodynamického odporu a tiež vhodnou konštrukciou auta je možné predĺžiť dojazd až o 30 %. Príkladom moderného automobilu môže byť Mercedes VISION EQXX s veľmi efektným tvarom a kapacitou 100 kWh a napätím 900 V. Toto vozidlo pri bežných podmienkach a pri obvyklom spôsobe jazdenia dokázalo prejsť na jedno nabitie 1202 km.
BMW predstavilo nový rad 7 a s ním aj prvý plne elektrický variant i7, dokonca prichádza aj športová verzia i7 M70. Tento luxusný sedan zažil svoju svetovú premiéru na výstave Auto Shanghai. O pohon sa stará elektromotor s výkonom 190 kW na prednej náprave a elektromotor s výkonom 359 kW vzadu. Spolu generuje pohon všetkých kolies až neuveriteľných 485 kW, čo je 660 k.
Aby tejto vlajkovej lodi nedošla šťava, BMW do podvozku športovej i7 osadilo veľkú batériu s kapacitou 101,7 kWh. To by malo stačiť až na 560 kilometrov dojazdu, nabíjací výkon je maximálne 195 kW. K dispozícii je aj nová funkcia „MAX RANGE“, ktorá obmedzením výkonu pohonu a maximálnej rýchlosti v kombinácii so znížením komfortných funkcií má za úlohu zvýšiť dojazd o ďalších 25 %.
Veľmi zaujímavý tvar predstavil aj Hyundai v prípade IONIQ6, dal mu príhodný názov elektrifikovaný streamliner. Ide o auto s mimoriadne nízkym aerodynamickým odporom 0,21 a 800 V technológiou pri nabíjaní. Vďaka nízkemu súčiniteľu odporu vzduchu a špičkovému elektrickému pohonu dokáže IONIQ 6 prejsť na jedno nabitie až 614 km. Spomenutá 800 V technológia umožňuje na kompatibilnej rýchlonabíjačke nabiť batériu za 15 minút na dojazd až 351 km. Hyundai IONIQ 6 dostal navyše od organizácie Euro NCAP ocenenie Best in class za rok 2022 v kategórii Veľké rodinné auto. Vďačí za to vynikajúcim výsledkom, ktoré toto vozidlo dosiahlo v testoch bezpečnosti v oblastiach Dospelý cestujúci, Detský cestujúci a Bezpečnostný asistent.
Hyundai tiež umožňuje solárne nabíjanie batérie fotovoltickými článkami na streche, čo napr. v domácej Južnej Kórei znamená naozaj pozorovateľné zvýšenie dojazdu. Ten získavate aj vtedy, keď máte auto zaparkované na otvorenom parkovisku, a to bez požiadavky niečo niekam pripájať. Stačí len slnečný deň.
Ak teda chceme zhrnúť trendy v oblasti elektrického pohonu, je to efektivita, vysoká energetická hustota batérií, ľahká konštrukcia, využívanie moderných ľahkých materiálov a znižovanie aerodynamického odporu. K tomu pripočítajte inteligentnú rekuperáciu so zohľadnením profilu trasy. Jednoznačne pritom smerujeme k autonómnej jazde.
Hlavne v minulosti sa pri elektrických autách uvažovalo aj s výmenou batérií namiesto ich používateľského nabíjania. Po skúsenostiach, ktoré máme s výmenou batérie, sme v tomto smere skôr skeptickí. Toto by mohlo fungovať snáď v uzavretých komunitách s rovnakým typom elektromobilov, ale ako všeobecné riešenie je to zatiaľ nepoužiteľné.
Vodíkový pohon
Vodíkový pohon predstavuje niečo ako elektrické auto s vlastnou nabíjačkou. Vodík uložený v nádržiach vyrába elektrickú energiu a tá poháňa elektrické motory. Takto funguje napr. Toyota Mirai ako jedno z mála vodíkových osobných vozidiel, ktoré si môžete kúpiť aj na Slovensku.
Vodík je perspektívnym typom pohonu, ale skôr pri nákladných automobiloch, možno vlakoch alebo lietadlách. Dôvodom je to, že v týchto typoch vozidiel je priestor na veľké nádrže s vodíkom a z toho vyplývajúci obrovský dojazd. Otázkou samozrejme zostáva, ako vyrobiť takéto množstvo vodíka, resp. kde zobrať toľko elektrickej energie, koľko na to bude potrebné. Vodík má obrovskú výhodu v rýchlosti naplnenia nádrží rádovo v minútach, pričom bežne dojazd dosahuje okolo 800 km. V prípade infraštruktúry pre vodíkové autá, sme na Slovensku zatiaľ len na začiatku.
Článok bol uverejnený v printovom vydaní magazínu TOUCHIT 7-8/2023.
Prečítajte si aj:
