Električni pogon avtomobilov: Dolga pot do razcveta

Vinko Kernc
09.12.2020 05:00
Zgodovina in tehnika pravih elektromobilov, ki jih označujemo z BEV oziroma kot baterijska električna vozila
Do knjižnice priljubljenih vsebin, ki si jih izberete s klikom na ♥ v članku, lahko dostopajo samo naročniki paketov Večer Plus in Večer Premium.
NAROČI SE
Glasovno poslušanje novic omogočamo samo naročnikom paketov Večer Plus in Večer Premium.
NAROČI SE
Poslušaj
Sodoben majhen elektromobil, zasnovan na belem listu papirja, zato se lahko pohvali z do 400 kilometrov dolgim dosegom z enim polnjenjem 
Vinko Kernc

Kratka zgodovina

V resnici je, zaradi pomanjkljivih virov iz 19. stoletja, zgodovina vsega ali vsaj marsičesa, torej tudi avtomobilov, dokaj nejasna ali meglena. Prvi elektromobil naj bi bil leta 1828 (!) izdelal že madžarski izumitelj (elektromotorja) Ányos Jedlik, a je šlo le za model avtomobila, ki naj bi prikazal zmožnost elektromotorja.

Novembra 1881 naj bi bil francoski inženir elektrotehnike Gustave Trouvé na mednarodnem električnem kongresu v Parizu predstavil delujoči električni avtomobil, tri leta kasneje pa je britanski inženir elektrotehnike Thomas Parker izdelal prvi ''serijski'' elektromobil z baterijami, ki jih je sam izpopolnil. Da spomnimo: benz patent-motorwagen je Karl Benz javnosti predstavil leta 1886. Kakorkoli že, leta 1888 je nemški izumitelj Andreas Flocken izdelal elektromobil flocken elektrowagen, ki ga nekako štejemo za prvi pravi električni avtomobil. Kateri je bil prej, je odvisno od izhodiščnih kriterijev, v vsakem primeru pa drži, da je verodostojnih podatkov za ene in za druge premalo.

Shema tipičnega današnjega pravega elektromobila: baterija je med osema, pogonski motor je nad zadnjo osjo, prilagoditev na štirikolesni pogon (dodaten motor spredaj) pa ni zelo zahtevna

Zanimivo je, da so elektromobili imeli v 19. stoletju kar šest hitrostnih rekordov za cestna vozila, zadnji od njih je bil marsikomu dobro poznani la jamais contete, ki je leta 1899 kot prvo vozilo presegel hitrost 100 kilometrov na uro. Kljub prednostim pa je imel elektromobil preveč slabosti v primerjavi z vozili z motorji z notranjim zgorevanjem (MNZ) in šele pojav polprevodnikov ob koncu petdesetih let prejšnjega stoletja je omogočil resnejše razmišljanje o elektromobilih, napredek pri baterijah v osemdesetih letih pa je dokončno tlakoval možno pot razvoja električno gnanih cestnih vozil, ki bi se lahko kosala z MNZ.

Teorija

V primerjavi z MNZ je električni pogon s strojniškega zornega kota znatno bolj preprost, mersko (pa tudi masno) manj potraten in zato tudi bolj prilagodljiv. Potrebni so le elektromotor (EM), prenos moči (v resnici je to zgolj reduktor, ki prilagodi hitrost vrtenja pogonskim kolesom, zato o menjalniku težko govorimo) in nadzorna (krmilna) elektronika, ki pa je eden večjih izzivov za inženirje elektrotehnike. Ne smemo pa pozabiti baterije, ki je v tem trenutku še vedno najtežji in najdražji sklop pogona elektromobila.

Sodoben majhen elektromobil, ki je le (iz MNZ) tovarniško prilagojen na EM, zato je doseg za okroglo polovico manjši 
Vinko Kernc

Iz zapisanega je razvidno, da dopušča električni pogon številne izvedbe: motor je lahko eden ali več njih, lahko je nameščen med osema ali neposredno v pestu kolesa in možne so različne kombinacije. A vse našteto znatno zvišuje ceno, poleg tega pa različne izvedbe s prednostmi prinašajo tudi slabosti: več motorjev pomeni več mase in bolj zapleteno krmiljenje motorjev, motorji v pestu kolesa povečujejo nevzmetene mase in tako naprej.

Vrste glede na izhodiščno osnovo

Elektromobil lahko nastane kot tovarniška prilagoditev avtomobila z MNZ ali kot novogradnja na ''belem listu papirja''. Prednosti prvega so, da je vozilo že zasnovano in je treba le še vanj namestiti elemente pogona, a je tu največji problem velika in težka pogonska baterija. Teh slabosti novogradnja nima, je pa, jasno, zelo draga. Zato ni čudno, da se pri načrtovanju platform za elektromobile avtomobilske znamke že povezujejo med seboj.

Legendarni (in električni) la jamais contente (nikoli zadovoljen) je bil prvi avtomobil, ki je presegel hitrost 100 km/h, medtem ko so se takrat avtomobili z MNZ še vedno bolj ali manj vlekli po cestah. 
Vinko Kernc

Prilagoditev avtomobila z MNZ že takoj določi shemo pogona: EM bo pač tam, kjer je bil prej MNZ. Baterije morajo biti zaradi velike mase med obema osema, tam pa zvečine ni prav dosti prostora. Tu še največ manevrskega prostora dopuščajo večji avtomobili in športni terenci, a idealno pač ne more biti. Odtod tudi razmeroma majhni dosegi tako zasnovanih elektromobilov v primerjavi z novogradnjami.

Ko gre za novogradnje, stvari v tem razmeroma zgodnjem trenutku razvoja seveda še niso čisto dorečene, se pa že kažejo smernice, ki morda celo presenečajo. Manjši osebni avtomobili (do spodnjega srednjega razreda, kamor sodi denimo mégane) imajo namreč EM, tako kot številni avtomobili z MNZ v šestdesetih in sedemdesetih letih, nameščen – zadaj! Spomnite se: takšno pogonsko zasnovo s(m)o že v tistih kritizirali, ker je takšen avtomobil nestabilen in zato nevaren, danes pa elektronika, skupaj z omejitvami (največja hitrost, vpliv na motorno moč v ovinkih …), te slabosti (umetno) odpravlja. Res pa je tudi, da je dokaj majhen EM nameščen nad zadnjo osjo in ne za njo. Pogonska baterija je seveda na dnu med osema, spredaj pa krmilna elektronika in drugi, s pogonom nepovezani sklopi.

Slabosti BEV

Največji problem elektromobilov je še vedno baterija. Poleg tega, da je velika in težka, je draga, pri svoji velikosti (in masi) pa ima tudi znatno manjšo energijsko gostoto od bencina ali dizelskega goriva. To v praksi pomeni, da pri enaki prostornini žene avtomobil dosti manj časa oziroma prevožene poti.

Ena od večjih slabosti električnih avtomobilov je tudi potreba po izdatnem hlajenju velike pogonske baterije. Kar ni čudno: naj bo izkoristek še tako visok (govorimo o okoli 90 odstotkih v primerjavi z dobrimi 40 za MNZ), če želimo imeti na kolesih sto in več kilovatov, kakršna je današnja moč avtomobilov, to pomeni tudi toliko kilovatov baterije, s tem pa ustrezno velik tok znotraj baterije ter med baterijo in EM. Vroče!

Vinko Kernc

Pri razvoju elektromobilov je treba vedeti, da tehnično (gledano tudi z vidika proizvodnje in cene) še ni zrel oziroma konkurenčen vozilom z MNZ. Da doživlja takšen razcvet, je (kot posledica zavedanja o onesnaževanju okolja) zaslužna zakonodaja, ki s predpisi o izpustih in z izdatnimi subvencijami za vozila z manj izpusti forsira tovrstne pogone, industrija pa zato pospešeno vlaga velikanske vsote v razvoj in ga na ta način umetno pospešuje. A še vedno smo v fazi, ko je elektromobil (pre)drag, obenem pa vsiljuje nove, zamudnejše in bolj stresne navade voznikom. Na pravi razcvet torej še čakamo.

Ste že naročnik? Prijavite se tukaj.

Želite dostop do vseh Večerovih digitalnih vsebin?

Naročite se
Naročnino lahko kadarkoli prekinete.

Več vsebin iz spleta