Pojazd elektryczny

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Pojazd elektryczny – pojazd posiadający jako napęd jeden lub więcej silników elektrycznych. Pojazd może posiadać tradycyjny silnik elektryczny lub sam w sobie stanowić element silnika elektrycznego (silnik liniowy).

Energia używana do napędu silnika elektrycznego może być dostarczana na kilka sposobów:

zmagazynowana wcześniej w pokładowych akumulatorach;
zmagazynowana w pokładowych akumulatorach doładowywanych przez zasilane tradycyjnym paliwem prądnice;
generowana bezpośrednio z silnika spalinowego;
generowana bezpośrednio w czasie reakcji zachodzących w ogniwie paliwowym;
generowana bezpośrednio przy wykorzystaniu nuklearnych źródeł zasilania (np. okręty podwodne o napędzie jądrowym, satelity);
uzyskiwana z naturalnych źródeł energii takich jak energia słoneczna, wiatrowa czy zgromadzona w kole zamachowym;
z bezpośredniego połączenia z siecią energetyczną (np. kolej, tramwaje, trolejbusy)

Pojazd elektryczny jest znacznie wygodniejszym środkiem komunikacji niż jakikolwiek inne źródło transportu. Zastosowany silnik elektryczny jest łatwo sterowalny, posiada najwyższą efektywność w konwersji energii na ruch (ponad 90%, niektóre modele nawet 98%) oraz jest o wiele prostszy w konstrukcji. Silnik elektryczny posiada wysokie momenty obrotowe przy niskich obrotach, co eliminuje niezbędną w tradycyjnych autach skrzynię biegów. Silnik elektryczny jest także w stanie odzyskiwać prąd w czasie hamowania (zachowując się wówczas jako prądnica. Silniki elektryczne są tańsze w eksploatacji (koszt przejechania 100km samochodem osobowym zamyka się w kwocie 2-5zł, w zależności od prędkości pojazdu i kosztów 1kWh), są także cichsze i czyste ekologicznie, co ma duże znaczenie w komunikacji miejskiej.

[edytuj] Historia

Pojazdy elektryczne były jednymi z pierwszych samochodów wykorzystywanych do przemieszczania się ludzi. Pomiędzy 1832 a 1839, szkocki biznesmen Robert Anderson wymyślił pierwszy prymitywny powóz elektryczny.

Profesor Sibrandus Stratingh Groningen, Holandia, zaprojektował elektryczny samochód, którego model w skali wykonał jego asystent Christopher Becker w 1835.

Ulepszaniem akumulatorów zajęli się Francuzi Gaston Plante w 1865 i Kamil Faure w 1881. Utorowali oni drogę dla rozwoju pojazdów elektrycznych. Francja i Wielka Brytania były pierwszymi narodami, które popierały rozpowszechniony rozwój pojazdów elektrycznych.

Tylko przed 1900, przed wielkim rozkwitem silników spalinowych zanieczyszczających środowisko, pojazdy elektryczne biły wiele rekordów prędkości i długości przebytych tras. Jednym z najbardziej godnych uwagi wydarzeń tamtych czasów było przekroczenie bariery prędkości 100km/h (60 mph) przez Camille Jenatzy 29 kwietnia 1899. Natomiast pojazd elektryczny La Jamais Contente osiągnął maksymalną szybkość 105.88 km/h (65.79 mph).

Pojazdy z napędem elektrycznym wyprodukowane przez Anthony'ego, Bakera, Detroita, Edisona, Studebakera, z początkiem 20 wieku zostały wyparte z rynku przez pojazdy z silnikami spalinowymi. Główną przyczyną tego zjawiska były ograniczenia technologiczne ówczesnej techniki elektroenergetycznej, co powodowało, że pojazdy te nie rozwijały zawrotnych szybkości (około 32 km/h (20 mph)). Oferta producentów pojazdów elektrycznych w tamtych czasach skierowana była przede wszystkim do mieszkańców miast - szczególnie zamożnych ludzi. Oferowano je również jako pojazdy odpowiednie dla kobiet ze względu na łatwość obsługi, niski poziom emitowanego hałasu oraz czystość. Napęd elektryczny nie wymagał również od użytkowników dużej siły fizycznej potrzebnej w przypadku rozruchu korbą silnika spalinowego. Wyeliminowane było również ryzyko połamania kończyn podczas rozruchu czy też nadmiernego hałasu podczas "strzałów z gaźnika".

Dopiero w 1913 roku wprowadzenie rozruszników elektrycznych przez Cadillaca uprościło proces zapłonu silników spalinowych eliminując wszelkie zagrożenia dla obsługującego pojazd. Ta innowacja bezpośrednio przyczyniła się do spadku popularności pojazdów elektrycznych, podobnie jak zastosowanie chłodnicy dla silników spalinowych opracowanej w 1895 roku przez Panharda & Levassora. Zastosowanie chłodnicy umożliwiło zwiększenie czasu pracy silnika co jednocześnie przełożyło się na zwiększenie zasięgu pojazdów z napędem spalinowym.

Pojazdy elektryczne popadły w niełaskę również z powodu masowej produkcji Forda T od 1908 do 1912 roku. Ciągły rozwój pojazdów z silnikami spalinowymi spowodował, iż stały się one bardziej praktyczne niż ich elektryczni konkurenci.

Wpływ na utratę popularności pojazdów elektrycznych miała też konkurencja pomiędzy zwolennikami prądu zmiennego i stałego - Edisona. Ówczesne pojazdy z napędem elektrycznym do swojego działania wymagały zastosowania prądu stałego. Wytwarzanie prądu stałego wymaga użycia prostowników, które w ówczesnej fazie były na etapie wczesnego rozwoju.

Braki technologiczne oraz rozwijające się lobby naftowe doprowadziły do prawie zupełnego upadku koncepcji pojazdów z napędem elektrycznym ograniczając się do nielicznych konstrukcji stosowanych w przemyśle.

Rok 1947 okazał się punktem zwrotnym w historii pojazdów elektrycznych. Przyczyniło się do tego skonstruowanie pierwszego tranzystora w laboratoriach firmy Bell Telephone Laboratories. Wynalazcami są John Bardeen, Walter Houser Brattain oraz William Bradford Shockley, za co otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 1956.

Następnie połączenie sił Henney'a Coachworksa z National Union Electric Company, producenta baterii Exide, doprowadziło do powstania pierwszego nowoczesnego samochodu elektrycznego opartego na technologii tranzystora. Henney Kilowat zajął się produkcją tych pojazdów w dwóch konfiguracjach z obwodami 36 i 72 woltowymi.

Modele z 72 woltami miały większą szybkość dochodzącą do 96 km/h (60 mph) i mógłby podróżować prawie godzinę na pojedynczym ładowaniu. Pomimo wprowadzeniu ulepszonych rozwiązań przez Henneya Kilowata produkcja pojazdów z napędem elektrycznym była zbyt droga, co doprowadziło do przerwania tego projektu w 1961 roku. Łączna ilość wyprodukowanych aut w latach 1958-1961 wyniosła poniżej 100 sztuk. Chociaż Henney Kilowat nigdy nie osiągnął masowej produkcji, technologia oparta na bazie tranzystora przetarła szlak dla nowoczesnych pojazdów z napędem elektrycznym.

Zgodnie z opinią Electric Drive Transportation Association w Stanach Zjednoczonych występuje ciągły wzrost liczby pojazdów napędzanych z baterii od ok. 56 000 w roku 2004 do ok. 76 000 w lipcu 2006 roku.

W latach osiemdziesiątych dwudziestego wieku nastąpiło ponowne odrodzenie pojazdów elektrycznych w USA dzięki preferencyjnej polityce podatkowej w tej sprawie. Pojazdy z napędem elektrycznym zostały uznane przez California Air Resources Board (CARB) jako pojazdy nie emitujące zanieczyszczeń (ang. ZEV-zero emission vehicle). CARB ustawił roczną minimalną ilość pojazdów z napędem elektrycznym jakie mają być produkowane. Jednak rozporządzenie to zostało zawieszone ze względu na skargi producentów aut, iż ograniczenia tego typu są nieuzasadnione ekonomicznie ze względu na zapotrzebowania konsumentów.

Najpoważniejszymi wadami pojazdów elektrycznych wyposażonych w akumulatory to ich względnie duży ciężar, mała pojemność a więc mały zasięg pojazdu (pojazd wyposażony w zestaw 12 akumulatorów 12V 80Ah gromadzi około 11kWh co wystarcza na przejechanie około 100km) oraz długi czas ładowania. Najnowsze akumulatory (typu Li-Ion lub Li-Po) eliminuje większość tych wad kosztem kilkukrotnego wzrostu cen w stosunku do identycznej pojemności najtańszych akumulatorów kwasowych (niekiedy 5-6 razy wyższa cena za 1kWh).

[edytuj] Kontrowersje

Przeciwnicy pojazdów z napędem elektrycznym głoszą iż:

do produkcji energii elektrycznej używa się takich metod jak rozszczepienie jądrowe, spalanie węgla (0.97 kg CO2/kWh), spalanie gazu. Dlatego pojazdy elektryczne nie są pojazdami nie emitującymi zanieczyszczeń chyba, że energia przez nie zużywana pochodzi z źródeł odnawialnych (energia słoneczna, wiatrowa, energia z falowania, energia z pływów, energia geotermiczna lub energia z spadającej wody),
w przypadku energii słonecznej panele wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej podlegają podczas wytwarzania całemu procesowi technologicznemu w trakcie którego emitowane są również zanieczyszczenia,
pojazdy elektryczne mają ograniczony zasięg i długi czas ładowania baterii,
baterie są drogie, mogą kosztować od 1 000$ (kwasowe) do 20 000$ (litowo-jonowe)
pojazdy te są wrażliwe na warunki atmosferyczne (zasięg pojazdu jest zmniejszony szczególnie zimą podczas niskich temperatur),
istnieje ryzyko porażenia prądem przy instalacjach wysoko napięciowych (np. Toyota Prius napięcie w instalacji zasilającej silnik elektryczny wynosi 600V)
pojazdy emitują zakłócenia elektromagnetyczne.
produkcja opon z gumy nadal prowadzi do emisji dwutlenku siarki, więc pojazd z oponami gumowymi nie jest ściśle ZEV (ang. zero emission vehicle).

Zwolennicy wskazują, iż eksploatacja pojazdów elektrycznych:

zmniejsza zależność od ropy naftowej,
zmniejsza zależność od manipulacji cen na rynkach naftowych,
zmniejsza koszty zużycia energii przez pojazd o 90%
jest efektywniejsza, gdyż sprawność pojazdów z napędem elektrycznym wynosi ok. 75-80% podczas gdy pojazdów spalających paliwo ok. 15-20%
zapewnia bogate wrażenia z jazdy, gdyż pojazdy elektryczne dysponują dużo większym momentem obrotowym,
łagodzi globalne ocieplenie,
jest bardziej znośna dla ludzi gdyż pojazdy elektryczne nie emitują tyle hałasu niż pojazdy z silnikami spalinowymi,
jest ekologiczna, pojazdy elektryczne nie odprowadzają szkodliwych toksyn zawartych w spalinach.

Ponadto pojazdy elektryczne :

zapewniają transport na krótkich odcinkach do 150km i powyżej do 500km z użyciem baterii litowo-jonowych, litowo-polimerowych,
ładowanie baterii z gniazdka domowego oszczędza czas użytkowników tych pojazdów, który normalnie musieliby przeznaczyć na dojazd do stacji benzynowej,
dodatkowo zastosowanie hamowania regeneracyjnego zwiększa wydajność pojazdu,
koszty energii elektrycznej są bardziej przewidywalne niż ceny gazu czy też ropy uzależnione od wydarzeń międzynarodowych,
koszty eksploatacji pojazdu są również znacząco niższe lub zupełnie wyeliminowane niż w przypadku pojazdów z silnikami spalinowymi (odpada konieczność wymiany oleju, płynu chłodzącego silnik, oraz filtrów),
ładowane w nocy mogą przyczynić się również do redukcji kosztów (koszty związane z utrzymaniem sieci w przypadku gdy ilość przesyłanej przez nią energii elektrycznej jest znikoma) i wyrównywania obciążenia sieci energetycznej,
nawet gdy są zasilane energią elektryczną wytwarzaną na drodze spalania węgla to i tak są o wiele bardziej efektywne i mniej zanieczyszczają środowisko niż pojazdy z silnikami spalinowymi
w sytuacji wypadku drogowego zmniejszają ryzyko detonacji pojazdu i poparzenia lub spalenia się osób podróżujących. Zmniejszone jest również ryzyko detonacji pojazdu podczas tankowania.