Dlaczego samochody elektryczne i hybrydowe są przyszłością?

Przez lata inżynierów ograniczała technologia wytwarzanych wówczas baterii. Ciężkie kwasowe akumulatory miały niewielką pojemność i ogromną masę, która - w praktyce - wykluczała wykorzystanie ich w roli magazynu energii dla silnika trakcyjnego w samochodzie. Szybki rozwój elektroniki użytkowej sprawił jednak, że w konstrukcji baterii zaszły ogromne zmiany.

Upowszechnienie ogniw litowo-jonowych było milowym krokiem na drodze do zelektryfikowania samochodów. Konstruktorom nie udało się wprawdzie ominąć konieczności długotrwałego ładowania baterii, ale zniknął problem ograniczonego zasięgu. Przykładowo, w debiutującym właśnie w salonach kompaktowym Hyundaiu IONIQ Electric, litowo-jonowo-polimerowe akumulatory mają pojemność 28 kWh. Dzięki nim zasięg auta, którego osiągi nie odbiegają od większości popularnych kompaktów (0-100 km/h w 9,9 s), wynosi 280 km. Biorąc pod uwagę, że mało który kierowca pokonuje dziennie więcej niż 60 km w ruchu miejskim, jedno - trwające niespełna 4,5 h - ładowanie pozwala cieszyć się jazdą przez - mniej więcej - tydzień!

Na tym jednak zalety elektrycznych pojazdów się nie kończą. Sprawność najlepszych nawet silników tłokowych o spalaniu wewnętrznym osiąga - w porywach - 40 proc. Oznacza to, że pozostała energia dostarczona silnikowi w postaci paliwa marnotrawiona jest m.in. na wytwarzanie ciepła. Dla porównania sprawność większości silników elektrycznych przekracza 90 proc!

Co więcej, zastosowanie silnika elektrycznego pozwala zdecydowanie uprościć konstrukcję pojazdu! Dotyczy to zwłaszcza układu przeniesienia napędu. Z uwagi na fakt, że silniki spalinowe osiągają maksymalną moc i moment obrotowy w wąskim zakresie prędkości obrotowych wału korbowego, samochody muszą być wyposażone w skrzynie biegów. To dzięki nim silnik pracować może w optymalnym zakresie prędkości i - sprawnie - napędzać pojazd. W przypadku jednostek elektrycznych jest inaczej. Te oferują maksymalny moment oborowy już od najniższych obrotów, dzięki czemu klasyczna skrzynia biegów przestaje być potrzebna! Auto pozbawione skrzyni biegów jest nie tylko łatwiejsze w budowie ale też - co ważne z perspektywy nabywcy - zdecydowanie mniej podatne na awarie!

Właśnie kwestia bezusterkowości ostatecznie przesądzić może o losie aut z silnikami spalinowymi. Każdy współczesna spalinowa jednostka napędowa to precyzyjne urządzenie składające się z wieku ruchomych części: walu korbowego, korbowodów, wałków rozrządu i zaworów. Do tego dochodzi skomplikowany osprzęt w postaci - niezbędnych do pracy - pomp cieczy chłodzącej i paliwa. Dla porównania, w silniku elektrycznym, znajdziemy tylko jedną (!) ruchomą część! Znika więc konieczność, drogich napraw czy okresowej wymiany oleju.

Ostatecznym gwoździem do trumny silników benzynowych może się również okazać upowszechnianie ogniw paliwowych - czyli katalizatorów chemicznych zdolnych zamieniać energię zmagazynowaną w paliwie (np. wodorze) na prąd. Już w połowie 2013 roku w Korei zadebiutował Hyundai ix35 - pierwszy wykorzystujący tą technologię - samochód produkcyjny. Koreańczykom udało się opracować technologię bezpiecznego przechowywania wodoru w specjalnych kompozytowych butlach. 5,64 kg tego paliwa wystarczało na pracę ogniw paliwowych na dystansie - uwaga - 594 km! Samochody wyposażone były w silnik elektryczny o mocy 136 KM, pozwalający na rozwinięcie prędkości maksymalnej 160 km/h.

Technologia, która do tej pory używana była jedynie do napędzania okrętów podwodnych pozwoliła rozwiązać kolejny problem trapiący pojazdy elektryczne - konieczność ładowania akumulatorów. Wodór tankować można na podobnej zasadzie, co gaz płynny, a sama operacja trwa zaledwie kilka minut. Ogromna zaletą ogniw paliwowych jest również ich przyjazność dla środowiska. W wyniku zachodzących w nich reakcji utleniania wodoru powstaje wyłącznie prąd elektryczny, ciepło i - krystalicznie czysta - para wodna.

Tekst powstał przy współpracy z firmą Hyundai