Električni avtomobili forum – vse, kar morate vedeti o e-vozilih in še več!

Ste vedeli, da so avtomobilska podjetja, kot so Jaguar, Volvo, Bentley in Ford, začela preoblikovati svoje tovarne, tako da bodo do leta 2030 izdelovale samo električne avtomobile? Zato danes prispevek posvetimo prav električnim vozilom – sledi vse, kar morate vedeti o električnih avtomobilih, od njihovega časa delovanja do dosega, vpliva na okolje in še veliko več.

Koliko električnih vozil že vozi po naših cestah?

Leta 2020 je bilo na cestah po svetu že več kot 10 milijonov električnih vozil. Ko govorimo o električnih avtomobilih, sicer mislimo na baterijske električne avtomobile (BEV), ki jih poganjata samo električni motor in baterija. Vendar so v omenjeno statistiko vključeni tudi priključni hibridi (PHEV). To so vozila, ki ne uporabljajo samo elektromotorja in baterije, ampak imajo tudi motor z notranjim izgorevanjem.

Število električnih avtomobilov strmo narašča

Proizvajalci avtomobilov, kot so Jaguar, Volvo, Bentley in Ford, nameravajo do leta 2030 ustvariti izključno električne avtomobile in preoblikujejo svoje proizvodne obrate. V Evropi prehod na električne avtomobile pospešuje Evropski parlament, ki bo z letom 2035 prepovedal proizvodnjo in prodajo novih motorjev z notranjim zgorevanjem (VIR 2).

Navsezadnje si je EU zastavila cilj do leta 2050 za doseganje ogljične nevtralnosti. Ker je promet tretji največji povzročitelj onesnaževanja zaradi globalnega segrevanja (za energetskim sektorjem in industrijami), so potrebne drastične spremembe. Samo s povečanjem števila električnih avtomobilov na cestah bodo proizvajalci lahko izpolnili vse strožje omejitve CO2 za svoje vozne parke.

Kako delujejo električni avtomobili?

Električni motor je majhen in preproste konstrukcije, električni avtomobili pa ne potrebujejo menjalnika, katalizatorja ali drugih komponent motorja z notranjim zgorevanjem, kot so izpušni sistem, zobati jermen ali rezervoar za olje. Priključitev električnega vozila na polnilno postajo mu omogoča črpanje energije iz omrežja. Za shranjevanje energije uporabljajo polnilne baterije, za vrtenje koles pa uporabljajo električni motor.

Vgrajeni polnilnik pretvori izmenični tok iz priključka za polnjenje v enosmerni tok za polnjenje baterije. V električnih avtomobilih pretvornik DC/DC pretvori visokonapetostni enosmerni tok v nižjo napetost enosmernega toka, ki je potreben za delovanje dodatne opreme vozila. Za uravnavanje moči elektromotorja elektronski krmilniki uravnavajo pretok električne energije.

Sistem toplotnega hlajenja ohranja delovno temperaturo elektromotorja med 80 do 100 °C. In ravno menjalnik je odgovoren za prenos mehanske moči iz električnega vlečnega motorja na kolesa.

Kako vozijo električni avtomobili?

Ker električni avtomobili pospešujejo hitreje kot običajni avtomobili na gorivo, se zaradi tega počutijo lažje za vožnjo. Tako kot pri avtomatskem menjalniku v motorju z notranjim izgorevanjem je stopalka za plin na desni, zavorna stopalka na levi. Ker lahko električni motorji črpajo učinkovito moč v širokem območju hitrosti, večina sodobnih električnih vozil sploh ne uporablja tradicionalnih prestav. Speljevanje z mesta je veliko hitrejše kot pri motorju z notranjim izgorevanjem, ker je polni navor (moč) na voljo pri nizkih vrtljajih motorja.

Edinstvena za električne avtomobile je tudi manjša potreba po zaviranju. Ko spustite ročico za plin, vozilo dejansko “zavira”, proces, znan kot rekuperacija (ali regenerativno zaviranje), pri katerem se motor avtomobila spremeni v generator za pretvorbo kinetične energije, ki nastane zaradi zaviranja ali potiska, v moč za baterijo. Električni avtomobili so kot vožnja z odbojnimi avtomobili na karnevalu.

Tiho vozilo

Za vse, ki svoje avtomobile radi poslušajo in ne vozijo, so električna vozila zaradi pomanjkanja hrupa in tresljajev nezaželena alternativa.

A tudi električni avtomobili ne bodo utišali mest. Električni avtomobili morajo imeti na zunanji strani zvočnike, ki ustvarjajo umeten hrup, ki ga lahko slišijo tudi drugi vozniki.

Toda pri hitrostih nad 20 kilometrov na uro se hrup ne proizvaja več, saj je kotalni hrup pnevmatik že slišen.

Največji doseg električnega avtomobila

Velikost baterije je najpomembnejša komponenta in določanje dosega električnih avtomobilov; drugi dejavniki vključujejo težo vozila, aerodinamiko in nadzorni sistem.

Povprečni doseg e-avta leta 2020 je bil 350 km. Od leta 2022 vrhunski modeli z zmogljivimi baterijami ponujajo doseg 600 km) ali več. Obstajajo modeli z zmernejšimi cenami, kot je VW ID.3, ki imajo doseg 540 km. Toda učinkovit dizel še vedno z lahkoto premaga mejo 1000 kilometrov z enim rezervoarjem in za razliko od električnih avtomobilov je mogoče celotno ponudbo motorja z notranjim zgorevanjem napolniti v le nekaj minutah.

Kako vzdržljiv je električni avtomobil?

Za razliko od motorjev z notranjim izgorevanjem primanjkuje empiričnih podatkov o tem, koliko kilometrov bo električni avtomobil prevozil v svoji življenjski dobi. Motor z notranjim zgorevanjem velja za starega po 200.000 km, odvisno od kakovosti in nege pa lahko zdrži tudi 400.000 km, kar je približno 8.600 ur delovanja.

Po drugi strani pa so inženirji glede na dejanske številke iz industrije prepričani, da lahko elektromotorji zdržijo neverjetnih 30.000 ur delovanja. Dober elektromotor naj bi zdržal od enega do dveh milijonov kilometrov. Vendar je verjetno, da proizvajalci avtomobilov ne vgrajujejo najkakovostnejših delov zaradi stroškov, ampak namesto tega načrtujejo svoje elektromotorje za običajno življenjsko dobo.

Baterija je odločilni dejavnik pri življenjski dobi

Po izračunih lahko avto z dosegom 450 km prevozi 450.000 do 1,35 milijona km, preden baterija postane prešibka. Proizvajalci električnih avtomobilov običajno zagotavljajo garancijo 160.000 km ali osem let na baterijo; včasih celo deset. Nova baterija za električni avtomobil teoretično zmore od 1500 do 3000 ciklov polnjenja.

Toda dolgoročnih študij je malo

Vendar pa še vedno redko obstajajo dejanski dolgoročni testi, ki analizirajo življenjsko dobo električnih avtomobilov. Dilema: če pogledate napredek v zadnjih nekaj letih, bodo preizkušene tehnologije baterij v nekaj letih spet zastarele.

Poleg tega je treba baterijo električnega avtomobila vzdrževati vsak dan. Močno praznjenje, zelo hitro polnjenje, velike konice moči zaradi močnega pospeševanja ter ekstremni mraz ali vročina lahko skrajšajo življenjsko dobo baterije v električnem avtomobilu.

Pri iskanju rabljenega električnega avtomobila naj se kupci osredotočijo na baterijo (in ne na prevoženo kilometrino, kot je to pri običajnem vozilu) in si zastavljajo vprašanja, kot so stanje baterije, kako pogosto je bila vzdrževana in koliko ciklov polnjenja je dosegel.

Morebitna težava s polnjenjem

Ena od pogostih kritik električnih vozil je, da potrebujejo preveč časa za ponovno polnjenje.

V številnih razvitih državah je več kot 50.000 javnih in delno javnih polnilnih postaj, od katerih jih je okoli 20 % hitrih polnilnic. Vendar pa je polnilna infrastruktura skoncentrirana predvsem v metropolitanskih območjih in številne skupnosti, zlasti tiste na podeželju, nimajo niti enega javnega polnilnega mesta.

Do leta 2030 bo v številnih razvitih državah potrebnih več kot 800.000 javnih polnilnih mest, ob predpostavki, da bo v vsaki od teh držav približno 15 milijonov avtomobilov imelo električni pogon. A širitev polnilnih postaj trenutno ne dohaja novih registracij.

Poleg tega, kako počasi se gradijo nove polnilne postaje, je še ena težava, da ni osrednjega zemljevida sveta, ki bi prikazoval vse najnovejše postaje in pokazal, ali delujejo ali ne. Na srečo pa obstjajo zemlejvidi po poasmeznih držav, kakršen je npr. spodnji za Slovenijo.

Poleg tega obstaja več dobaviteljev, pri katerih se boste morda morali registrirati, velike razlike v hitrosti polnjenja ter nejasne in včasih absurdne cene električne energije. Kdor kupuje električni avtomobil in načrtuje daljša potovanja, mora imeti veliko izkušenj in potrpljenja.

Polnjenje doma

Ker pa električni avtomobili potrebujejo toliko energije, jih ne smete priključiti v običajne domače vtičnice, razen če je nujno.

Če želite napolniti srednje veliko baterijo s 40 kWh, bo to trajalo približno 17 ur na običajni vtičnici. Večina domačih električnih vodov ni namenjena za takšno povpraševanje po moči v tako dolgem obdobju. V najslabšem scenariju lahko preobremenitev povzroči požar.

Zaradi tega je pomembno, da imate v svojem domu nameščen wallbox, ne le zato, ker je varnejši, ampak tudi zato, ker je močnejši. Modeli z 11 kilovati so več kot štirikrat hitrejši od povprečne domače vtičnice, kar pomeni, da je 40 kWh baterijo mogoče napolniti v manj kot štirih urah.

Posebne hitre polnilne postaje so veliko hitrejše od standardnih polnilnih postaj; premium se lahko polnijo do 250 kilovatov, kar omogoča doseg 60 milj (100 kilometrov) polnjenja v manj kot petih minutah.

Trenutno se večina polnjenja električnih avtomobilov izvaja v zasebnih okoljih, kot so domovi in pisarne, le majhen odstotek pa uporablja javne polnilne postaje.

Je dovolj elektrike za električne avtomobile?

Infrastrukturni operaterji menijo, da bi večina razvitih držav že zdaj lahko sprejela več kot 10 milijonov osebnih avtomobilov. Če pa bi bilo približno 50 milijonov osebnih avtomobilov hkrati električnih, bi sedanje električno omrežje v mnogih državah hitro doseglo svoje meje, zlasti če bi veliko ljudi hkrati polnilo svoje avtomobile po službi.

Vendar, če se bomo v ne tako oddaljeni prihodnosti vsi vozili na električni pogon, moramo takoj začeti širiti električno omrežje in zgraditi sofisticirane polnilne sisteme, ki lahko komunicirajo med seboj.

Kako varni so električni avtomobili?

Preizkušanje trkov je zdaj nekoliko lažje za sodobne avtomobile priznanih proizvajalcev; baterija, ki je običajno nameščena pod podvozjem vozila, je v središču preizkusov trčenja električnih avtomobilov.

To konstrukcijo je treba zaščititi pred deformacijami v primeru nesreče. Električni avtomobili so običajno varnejši od avtomobilov na konvencionalni pogon zaradi izboljšane zaščitne konstrukcije za zaščito baterije v vozilu.

Nevarnost električnih avtomobilskih baterij

Ker se litij-ionska baterija po požaru ne more ugasniti, je edina učinkovita metoda gašenja požara v električnem avtomobilu hlajenje baterije z vodo za gašenje.

Za gašenje požara v navadnem avtomobilu je potrebnih na stotine litrov vode, za gašenje požara v električnem avtomobilu pa jih je potrebnih na tisoče in edini način za to je nasičenje akumulatorja.

Vendar intenzivnosti požara ne določa sam motor, temveč število in vrsta vgrajenih gorljivih komponent; velika vozila z veliko plastiko gorijo z največjo intenzivnostjo.

Dela se na razvoju posebne opreme za električne avtomobile, ki vodi gasilno vodo naravnost v baterijo, razvijajo pa se tudi posebne protipožarne odeje.

Vendar pa so dosedanje študije pokazale, da električni avtomobili niso bolj izpostavljeni požarom; pravzaprav je ravno nasprotno. Toda te študije so po obsegu omejene in razumno je predvideti, da se lahko težave s staranjem avtomobila poslabšajo.

Nevarnost električnega udara

Zaradi potencialno smrtonosne narave visokonapetostnih sistemov električnih avtomobilov so njihove komponente in kabli skrbno zaščiteni, v primeru nesreče pa se napajanje samodejno prekine. Kljub temu osebje za nujno pomoč še vedno potrebuje specializirano usposabljanje v primeru reševanja potnikov iz električnega avtomobila.

Obstajajo reševalne kartice z načrtom avtomobila, ki so oblikovane tako, da pospešijo postopek reševanja vozila. Dobite jih na spletu pri proizvajalcu in jih pritrdite pod voznikov senčnik.

Ali so električni avtomobili boljši za podnebje in okolje?

Ocena življenjskega cikla je najbolj obravnavana tema na področju električnih avtomobilov. Navsezadnje je to osnova za premik v elektromobilnosti v mnogih državah, vključno z vsemi subvencijami in infrastrukturo.

Vendar so izračuni težki, parametri se razlikujejo in modeli električnih avtomobilov se med seboj pogosto razlikujejo. Raziskave so prav tako različne, pri čemer so kritični elementi pogosto spregledani.

CO2 in ekvivalenti

Medtem ko večina toplogrednih plinov, ki jih proizvede motor z notranjim zgorevanjem, izvira iz izpušnih plinov, večina emisij CO2, ki jih proizvede električno vozilo, izvira iz mešanice goriva, ki se uporablja pri proizvodnji električne energije in proizvodnji baterij. Toda to je še vedno precej poenostavljeno.

Poročila kažejo, da bi bilo treba električni avtomobil prevoziti več kot 120.000 milj (200.000 km), da bi bil okolju prijaznejši od podobnega motorja z notranjim izgorevanjem, vendar to ne upošteva razvoja, proizvodnje ali transporta fosilnih goriv.

Električni avtomobili uporabljajo redke elemente

Električni motor je majhen in preproste zasnove, električni avtomobil pa ne potrebuje menjalnika ali katalizatorja ali drugih komponent, ki so običajne za motorje z notranjim zgorevanjem, kot so izpušni sistem, zobati jermen ali rezervoar za olje.

Toda baterija, ki lahko k teži BEV doda od 450 do 1500 funtov (200 do 700 kilogramov), izniči materialne prihranke v e-avtomobilih. Baterijski električni avtomobili so že težji od podobnih vozil z notranjim zgorevanjem, baterija pa zahteva predvsem surovine, ki veljajo za ključne.

Litij

Z vzponom električnih vozil so litij-ionske baterije postale praktično nujne. Leta 2020 je bilo po svetu izkopanih 90.000 ameriških ton (82.000 metričnih ton) lahkih kovin, kar naj bi se v prihodnjih letih podvojilo. Na svetu je na voljo veliko »belega zlata«; 14 milijonov ton je shranjenih v rezervah v vseh državah. Ena država z zmernimi nahajališči litija, kot je Nemčija (pod reko Ren), zagotavlja dovolj litija samo za izdelavo več sto milijonov električnih avtomobilov.

Trenutno na svetovnem trgu proizvodnje litija prevladujejo štiri države: Avstralija, Čile, Kitajska in Argentina. Medtem ko litij pridobivajo v Avstraliji, Čile, Argentina in Bolivija uporabljajo slanico za izhlapevanje, ki vsebuje litij. Za to se voda črpa iz podzemlja v ogromne bazene.

Čeprav je malo znanega o posledicah, so strokovnjaki zaskrbljeni, da lahko na teh območjih teče vitalna sladka voda, kar pospeši izsušitev že tako suhih polj.

Vendar pa je tudi rudarjenje litija ključnega pomena, saj lahko kemikalije, ki se uporabljajo za raztapljanje litija, pronicajo pod zemljo in onesnažijo pitno vodo. Vsakih 2.000 do 10.000 litrov vode, porabljene za proizvodnjo litij-ionskih baterij, vključuje 22 funtov (10 kilogramov) čilskega litija.

Kobalt

Kobalt se v litij-ionskih baterijah uporablja od devetdesetih let prejšnjega stoletja; oba elementa skupaj zagotavljata visoko energijsko gostoto. Kobalt se uporablja tudi v kovinskem in kemičnem sektorju; leta 2017 je industrija baterij predstavljala več kot polovico svetovnega povpraševanja po kobaltu.

Večina svetovnih nahajališč kobalta se nahaja v Demokratični republiki Kongo, medtem ko ima Avstralija le okoli 17 odstotkov.

Nobena skrivnost ni, da so okoliščine rudarjenja in proizvodnje kobalta obžalovanja vredne.

Čeprav je mogoče baterije potencialno reciklirati zaradi redkih zemeljskih elementov, ima recikliranje zdaj le zanemarljivo vlogo.

Učinki baterij na okolje

Proizvodnja baterij je trenutno umazana in energetsko intenzivna panoga, še posebej, če se proizvajajo na Kitajskem z uporabo energije iz premoga, čemur se v zadnjem času vse več proizvajalcev poskuša izogniti. Vendar pa se v proizvodnji baterij, ki bi morala obstajati že pred desetletji, povečuje pritisk na preglednost in inovacije.

Kritiki električnega avtomobila, podobno kot tisti, ki trdijo, da je motor z notranjim izgorevanjem boljši zaradi podnebnega ravnovesja, opozarjajo na vsa ta vprašanja, medtem ko ignorirajo veliko bolj razširjene negativne učinke naftne industrije na okolje.

Iskanje nafte na kopnem in v oceanih je ogromen poseg v okolje in pogosto tudi v človekove pravice. In to poleg rednih okoljskih katastrof, ki jih povzročajo uhajanja nafte.

So električni avtomobili bolj zdravi za človeka?

Čeprav električna energija, ki se uporablja za pogon električnih avtomobilov, še vedno večinoma prihaja iz fosilnih virov, emisije iz ustreznih elektrarn praviloma ne nastajajo v somestjih, kar je očitna prednost električnih avtomobilov.

Tudi če so zavore električnega vozila zaščitene z regenerativnim zaviranjem, večja teža električnih avtomobilov še vedno vpliva na obrabo pnevmatik. Obraba zavor in pnevmatik ustvarja več drobnih delcev kot izpušni plini. Pravzaprav večina emisij delcev izvira iz obrabe zavornih ploščic in pnevmatik, kar vključuje tudi električne avtomobile.

Pričakovane izboljšave za baterije za e-avtomobile

Alternative baterijam na osnovi kobalta

Lithiželezofosfatne baterije so zelo trpežne in poceni, nevarnost požara pa je še manjša. Tesla jih že uporablja v svojih vozilih. Vendar se ne morejo kosati z zmogljivostjo litij-ionskih baterij.

Raziskave potekajo tudi na natrijevih ionskih baterijah, ki ne uporabljajo litija, kobalta ali niklja. In vedno se razvijajo nove formulacije baterij, vsaka s svojim nizom prednosti in slabosti.

Polprevodniška baterija predstavlja novo dobo

Polprevodniške baterije so podobne litij-ionskim baterijam, saj elementi služijo kot osnova, vendar je v tem primeru litij v trdni obliki. Ker ni vnetljivih tekočin, je polprevodniška baterija bistveno manjša in lažja.

Zato je lahko doseg polprevodniške baterije dvakrat večji od litij-ionske baterije in celo preseže zmogljivost učinkovitega dizla. Medtem ko mnogi raziskovalci napovedujejo, da bo polprevodniška baterija pripravljena za serijsko proizvodnjo v petih do desetih letih, so drugi bolj pesimistični in še vedno menijo, da so tekoče baterije merilo vseh stvari.

Vodno gojenje

Srednji severni Pacifik je dom cone Clarion-Clipperton, približno 435 milj (7000 km) dolge podmorske razpoke, ki bi lahko bila zanimiva za elektromobilnost.

Tam, na morskem dnu do globine štiri milje (šest km), so manganovi noduli – skupki iskanih elementov, kot so mangan, kobalt, nikelj in baker, v velikosti krompirja. Države dobijo dovoljenja za rudarjenje za to območje, vendar je treba pred začetkom rudarjenja še preučiti vplive na okolje.

Drugo življenje baterij za e-avtomobile

Električno vozilo potrebuje baterijo z vsaj 80 odstotki prvotne zmogljivosti, da še naprej normalno deluje. Zato je zelo zanimivo, ali je mogoče še vedno uporabiti šibkejšo baterijo (znano kot “druga življenjska doba”), zlasti glede na nizko stopnjo recikliranja in znatne proizvodne napore, potrebne za baterije.

Ob običajni uporabi akumulatorja električnega avtomobila dejansko ne bi bilo treba zavreči več kot 20 let. Raziskovalci ocenjujejo, da bi lahko šibki avtomobilski akumulatorji še deset do dvanajst let služili kot hranilnik električne energije, na primer med presežki energije v električnem omrežju.

Zakaj so električni avtomobili tako dragi?

Predvsem veliki električni avtomobili so bistveno dražji od primerljivih vozil z notranjim izgorevanjem. Vendar se je cena na baterijsko celico v zadnjih sedmih letih prepolovila, cena pa bo še padala, ko se bodo proizvodne lokacije baterij širile.

Pravzaprav je lahko s spodbudami nakup električnega avtomobila cenejši kot današnji nakup primerljivega vozila na plin.

Ni izvedljiva možnost za vse

Čeprav se dosegi električnih vozil izboljšujejo, še vedno niso popolni za vsakogar; tistim, ki se pogosto vozijo na dolge razdalje, na primer poslovnim potnikom, bo morda bolj priročno imeti garažo ali dovoz, opremljen z wallboxom, namesto da se zanašajo na javne polnilne postaje, ki še vedno niso tako razširjene kot bencinske črpalke.

Vpliv pomanjkanja električne energije in zemeljskega plina na električne avtomobile

Relativno nizki stroški delovanja električnega avtomobila so bili glavna prodajna prednost do nedavnega, ko so cene električne energije začele strmo naraščati po svetu, zlasti v Evropi. To je bilo deloma posledica naraščajočih cen plina, ki ima domino učinek na cene električne energije. Francija je na primer izvažala zelo malo električne energije zaradi vzdrževanja in zaustavitev jedrskih elektrarn. Tako ob rasti cen bencina upada tudi povpraševanje po električnih avtomobilih.

Kaj lahko ljudje storijo glede naraščajočih stroškov ali pomanjkanja električne energije?

Cene električne energije na polnilnih postajah se lahko zelo razlikujejo, tiste na hitrih polnilnih postajah pa so običajno najdražje. Vendar imajo nekatere tarife fiksne cene, zato se stroški polnjenja ne povečajo veliko, tudi če se cene električne energije dvignejo.

Fotovoltaični solarni sistemi lahko shranijo dodatno električno energijo, zaradi česar so še posebej dobra dolgoročna naložba za električne avtomobile.

Če je mogoče, polnite svoj e-avto doma pri nizki moči, da zaščitite baterijo (proizvaja se manj toplote) in električno omrežje ter hkrati zmanjšate stroške polnjenja.

Prihodnost

Dolgoročno bi morali električni avtomobili postati bistven element pametnega omrežja, da absorbirajo dodatno energijo in jo sprostijo, ko je to potrebno; so v bistvu velike banke moči, ki jih je mogoče voziti, vendar ostanejo nepremične 23 ur na dan.

Strokovnjaki pravijo, da če bi lahko izkoristili moč, shranjeno v približno 2 milijonih električnih vozil, bi proizvedli vso proizvedeno elektriko iz obnovljivih virov v razviti državi, po predvidljivi in poceni ceni.

• VIR (1) Statista
• VIR (2) Evropski parlament
• VIR (3) Animagraffs
• VIR (4) Visual capitalist
• VIR (5) Gremo na elektriko
• VIR (6) AvtoinsuranceEZ
• VIR (7) Energypost EU
• VIR (8) Researchgate
• VIR (9) AllAbtEng