Skąd bierze się prąd w autach elektrycznych?

Mało kto zdaje sobie sprawę z faktu, że seryjną produkcję samochodów elektrycznych rozpoczęto na rok przed tym, jak Karl Benz zbudował swój Motorwagen. Udało się to w 1884 roku Thomasowi Parkerowi w Londynie - a na przełomie XIX i XX wieku po ulicach jeździło około 30 tysięcy samochodów na prąd.

Zasada ich działania była z grubsza rzecz biorąc taka sama, jak współczesnych pojazdów elektrycznych: wystarczyło naładować akumulatory prądem z sieci elektrycznej - i jedziemy! Jedyne, o czym trzeba było pamiętać, to to, aby znaleźć się w pobliżu gniazdka elektrycznego, zanim wyczerpie się prąd w akumulatorach.

Hybryda rozwiązaniem problemu zasięgu

Aby zwiększyć zasięg samochodu elektrycznego, Ferdinand Porsche uzupełnił układ o napędzany silnikiem spalinowym generator, który doładowywał akumulatory podczas jazdy. W ten sposób w 1900 roku powstał pojazd nazwany Lohner-Porsche Mixte Hybrid - pierwszy w historii samochód z szeregowym napędem hybrydowym. Taką samą koncepcję wykorzystano we współczesnym Chevrolecie Volt, samochodzie elektrycznym o wydłużonym zasięgu (tzw. EREV - Extended Range Electric Vehicle).

Skoro jesteśmy przy coraz popularniejszych dziś hybrydach, wypada zauważyć, że tzw. pełne hybrydy - takie, jak na przykład najpopularniejsza hybryda świata, Toyota Prius - są również w pewnym sensie samochodami elektrycznymi, ponieważ są w stanie jechać napędzane wyłącznie silnikiem elektrycznym, czerpiąc prąd z akumulatora. W klasycznej hybrydzie, którą jest właśnie Toyota Prius, akumulatora nie ładuje się z sieci. Cała zawarta w nim energia pochodzi z napędzanego silnikiem spalinowym generatora oraz (około 30%) z hamowania odzyskowego, gdy silnik elektryczny pełni rolę generatora poruszanego przez koła pojazdu.

Rozwinięciem samochodu hybrydowego jest hybryda plug-in, różniąca się od klasycznej większą pojemnością akumulatora trakcyjnego, umożliwiającą przejechanie z napędem elektrycznym kilkudziesięciu kilometrów, oraz możliwością ładowania go z sieci energetycznej. Dzięki temu można np. codziennie dojeżdżać do pracy, w ogóle nie zużywając benzyny i nie emitując do atmosfery żadnych substancji, a przy tym korzystać z możliwości odbywania dłuższych podróży z użyciem silnika spalinowego. W ten sposób hybryda plug-in ma wszelkie zalety samochodu elektrycznego, nie mając jednocześnie jego największej wady, jaką jest ograniczony zasięg.

Energia odnawialna w samochodzie

Czy to już wszystkie źródła energii dla napędu elektrycznego? Bynajmniej. Najnowszą Toyotę Prius Plug-in Hybrid wyposażono w jeszcze jedno źródło prądu - na dachu samochodu zainstalowano panel fotowoltaiczny. W pogodne dni dostarczona przezeń energia może zwiększyć zasięg auta w trybie elektrycznym o około 5 km.

Samochody elektryczne z największym zasięgiem

Naukowcy i inżynierowie nie ustają w wysiłkach nad ciągłym doskonaleniem technologii akumulatorów, dzięki czemu ich pojemność z roku na rok rośnie. Wszystko wskazuje na to, że dzięki temu za jakiś czas samochody elektryczne dorównają zasięgiem pojazdom z silnikami spalinowymi. Chociaż w istocie już tak się stało: napędzana silnikiem elektrycznym o mocy 154 KM Toyota Mirai, w której źródłem prądu są wodorowe ogniwa paliwowe, może na jednym tankowaniu przejechać nawet 700 km, a napełnienie zbiornika sprężonym wodorem trwa tylko 3 minuty. Mirai ma również, tak jak hybrydy, akumulator trakcyjny, umożliwiający gromadzenie energii odzyskiwanej podczas hamowania. W gronie typowych samochodów elektrycznych ładowanych z gniazdka także znajdą się modele o zadowalającym zasięgu. Tesla Model S P100D przejedzie na jednym ładowaniu 500 km, zaś Nissan Leaf około 250 km, jednak ich ładowanie trwa kilka godzin.

Jak widać, prąd zasilający silnik pojazdu elektrycznego może pochodzić z bardzo wielu źródeł: z sieci energetycznej, generatora napędzanego silnikiem spalinowym, hamowania odzyskowego, paneli fotowoltaicznych i ogniw paliwowych. Źródła te mogą ze sobą współdziałać, co zwiększa ekonomiczność i funkcjonalność samochodu.