Nikola Tesla je izumeo motor naizmenične struje 1887. godine, i praktično otvorio put pronalasku električnih vozila.
Električna vozila (EV) se napajaju tako što energiju iz električne mreže skladište u baterijama, a zatim tu energiju koriste za pogon električnih motora koji pokreću automobil. Električna vozila koriste energiju uskladištenu u baterijama za napajanje električnih motora. Za razliku od konvencionalnih automobila, električna vozila koriste jednobrzinski menjač jer njihov motor može da isporuči svoj maksimalni obrtni moment pri ekstremno malim brzinama.
Šta je električni automobil?
Električni automobil (EV) je vrlo jednostavno svaki automobil koji koristi električnu energiju kao primarni izvor pogona. Umesto motora i rezervoara za gorivo, većina električnih automobila koristi jedan ili više električnih motora za stvaranje pogona, koji se napajaju iz baterije.
Vrste električnih vozila
Kada se kod nas pomisli na električna vozila, svima prvo pada na pamet potpuno električna vozila koja svu svoju energiju dobijaju iz baterije. Međutim, postoji više tipova električnih vozila:
BEV - Battery Electric Vehicle
BEV i EV znače potpuno isto, bar kad su putnički automobili u pitanju. Ovaj termin se obično koristi da bi se napravila razlika između različitih tipova elektrifikacije vozila, kao kod onih koji imaju električnu komponentu u pogonskom sistemu, ali sami nisu potpuno električni. Naime, postoje električna vozila koja ne koriste baterije i struju dobijaju preko žice, kao npr. tramvaj ili trolejbus.
HEV - Hybrid Electric Vehicle - Hibridna električna vozila
Ova vozila imaju električni motor i SUS motor. Današnja hibridna električna vozila (HEV) pokreću se motorom sa unutrašnjim sagorevanjem u kombinaciji sa jednim ili više električnih motora koji koriste energiju uskladištenu u baterijama. HEV vozila kombinuju prednosti velike uštede goriva i niske emisije izduvnih gasova sa snagom i dometom konvencionalnih vozila.
PHEV - Plug-in Hybrid Electric Vehicle - Plug-in hibridna električna vozila
Ova vozila su slična klasičnim hibridnim električnim vozilima, ali imaju veću bateriju koja se može puniti priključivanjem vozila na izvor električne energije. Ovo omogućava da se vozilo vozi na veće udaljenosti koristeći samo električni motor.
FCEV - Fuel Cell Electric Vehicle - Električna vozila sa gorivim ćelijama
Električno vozilo koje koristi gorivne ćelije za proizvodnju električne energije (FCEV), poput BEV modela ima samo elektromotor, ali koristi drugačiji metod za skladištenje i ekstrakciju električne energije.
FCEV vozila koriste gorivne ćelije za proizvodnju električne energije, koja se zatim koristi za napajanje električnog motora. Gorivna ćelija obično koristi vodonik kao gorivo, a jedini nusprodukt hemijske reakcije je voda.
Kako funkcionišu potpuno električni automobili?
Nisu sve postavke električnih automobila iste, ali uopšteno govoreći, električni automobili rade tako što koriste energiju uskladištenu u bateriji da napajaju jedan ili više električnih motora kako bi obezbedili pogon. Mehanički govoreći, oni su mnogo jednostavniji od pogonskih agregata sa unutrašnjim sagorevanjem jer imaju samo jedan pokretni deo, sa motorima koji koriste silu koja se generiše provođenjem struje kroz magnetno polje. Električni automobile su praktično nečujni, sa vrlo malo buke motora u poređenju sa tipičnim motorom. Električni motor koristi regenerativno kočenje, kada pustite gas da biste usporili motor može prikupiti električnu energiju, što vas usporava bez upotrebe pedale kočnice.
Koji su unutrašnji delovi EV?
EV ima 90% manje pokretnih delova od automobila sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS).
Evo podele delova:
Električni motor: može biti AC/DC. U praksi AC motori su češći.
Inverter: pretvara električnu struju u jednosmerne struje (DC) u naizmeničnu struju (AC).
Pogon: većina EV ima jednobrzinski menjač, koji snagu od motora šalje na točkove.
Baterije: čuva struju potrebnu za pokretanje EV. Što baterija ima više kW to ima veći domet.
Punjenje: korišćenjem utičnice ili EV punjača punite bateriju.
Električni motor
Elektromotori su relativno jednostavni jer ne zahtevaju više pokretnih delova. Kada struja prolazi kroz žicu, ona stvara magnetno polje koje vrši silu. U praksi, elektro motori su malo složeniji nego što to objašnjenje sugeriše, ali i jednosmerni (DC) i naizmenični (AC) motori koriste isti trik brzog prebacivanja polariteta elektromagnetnog polja da bi generisali kretanje. Mogućnosti direktnog mehaničkog habanja kod elektromotora su ograničene, a nema sagorevanja i izduvnih gasova. To takođe znači da je snaga elektromotora određena jačinom magnetnog polja, a ne njegovom brzinom rotacije. Benzinski motori moraju da troše energiju da bi došli do minimalne brzine rotacije pre nego što mogu da generišu punu snagu.
Inverter
Inverteri kod električnih vozila menjaju tok elektrona baterije iz jednosmerne struje (DC) u naizmeničnu struju (AC), koja se zatim koristi za napajanje električnog motora. Litijum-jonske baterije mogu prihvatiti samo jednosmernu struju, a električni vučni motori zahtevaju naizmeničnu struju da bi funkcionisali. Znači inverteri su neophodne komponente za EV.
Punjenje
Da biste napunili električni automobil, samo ga priključite na punjač povezan na električnu mrežu. Punjenje se odvija preko opreme za servis električnih vozila automobila (EVSE). Postoje tri nivoa EVSE-a, svaki sa sopstvenim brzinama punjenja i opremom.
Sporo - do 3 KW: Često se koristi za punjenje preko noći ili na radnom mestu. Vreme punjenja: 8-10 sati.
Brzo - od 7 - 22 KW: Obično se instaliraju na parkingu... Vreme punjenja 3-4 sata.
Super brzo - od 43 KW: Kompatibilno samo sa električnim vozilima koja imaju mogućnost brzog punjenja. Vreme punjenja: 30-60 minuta.
Pogon
Pogonski sklop se sastoji od jednobrzinskog menjača u električnom automobilu koji prenosi mehaničku energiju od motora da pokreće točkove.
EV baterije
Svako EV ima bateriju koja snabdeva energijom sve, od kretanja automobila do pokretanja klima uređaja. Baterija u električnom vozilu se obično (ali ne uvek) nalazi u podu automobila i sastoji se od stotina pojedinačnih ćelija. Daleko najčešći tip baterije koji se trenutno koristi u električnim automobilima je litijum-jonska (Li-ion).
Baterija električnog automobila se puni na isti način kao litijum-jonska baterija u vašem mobilnom telefonu, samo u mnogo većoj skali. Povezuje se sa mrežom preko utičnice ili stanice za punjenje i crpi energiju dok se ne napuni. Koliko energije baterija električnog vozila može da zadrži zavisiće od kapaciteta, merenog u kWh. Što je veći kapacitet, vozilo može više preći sa jednim punjenjem.
Veličine baterija se razlikuju za svako EV, a mnogi proizvođači takođe nude više opcija od 150 pa sve do 900 km pređenih sa jednim punjenjem. Neka starija EV koristila su nikl-metal hidridne (NiMH) baterije. Ove baterije iako su jeftine za izradu, teže su, manje sposobne i sklonije oštećenju usled prekomernog punjenja i gubitku kapaciteta punjenja. Sada na tržištu postoje dve glavne vrste baterija za električna vozila. Nikl-kobalt-mangan (NCM) baterije, koje su energetski guste i nude veliku snagu i domet i litijum gvožđe fosfat (LFP) baterije. LFP baterije koštaju manje, jer su bez skupog kobalta i nikla. LFP baterije brže gube domet po hladnom vremenu i imaju manje snage. Stoga se NCM baterije i dalje generalno smatraju poželjnijim, ali su rezervisane samo za premium brendove.
Koliko troši električni automobil?
Sa zaustavljanjem proizvodnje automobila sa SUS motorima, zvanično postavljenim za 2035. godinu, rasprava o tome koliko košta i koliko troši električni automobil postaje sve aktuelnija tema. Gledajući samo katalošku cenu, električni automobili su i dalje skuplji, ali jaz se smanjuje. Kao i kod automobila na benzin ili dizel motor, potrošnja električnih automobila zavisi od modela i proizvođača. Međutim ne govorimo o litrima na sto kilometara, već o kWh na sto kilometara.Potrošnja električne energije vašeg električnog vozila će varirati u zavisnosti od raznih situacija.
Evo nekoliko uobičajenih faktora koji mogu uticati na vašu potrošnju energije:
Efikasnost vašeg automobila: Neki električni automobili su efikasniji od drugih. Marka, model, težina i starost vašeg EV mogu uticati na vašu prosečnu potrošnju energije.
Navike u vožnji: Način na koji vozite je ključan za potrošnju energije. Velike brzine, ubrzanje, konstantno kočenje i produženo vreme mirovanja mogu uticati na energetsku efikasnost. Održavanje stabilnog tempa i efikasna vožnja mogu pomoći da povećate pređene kilometare.
Klima: Ekstremne tople i niske temperature mogu uticati na performanse baterije i smanjiti efikasnost zbog energije koja se troši na hlađenje ili zagrevanje vašeg automobila.
Teren: Teren po kojem vozite može značajno uticati na potrošnju energije vašeg EV. Vožnja uzbrdo zahteva više energije, što rezultira većom potrošnjom električne energije, dok putovanje nizbrdo može omogućiti regenerativno kočenje, proces koji može da uhvati energiju izgubljenu pri kočenju i koristi je za punjenje baterije vozila.
Zato i jeste teško izračunati tačnu potrošnju električnog automobila, jer se moraju uzeti u obzir brojni faktori. Tehnike ekološke vožnje su održavanje konstantne brzine, izbegavanje brzih startovanja i zaustavljanja, i postepeno ubrzavanje i usporavanje. Iskoristite maksimalno regenerativno kočenje tako što ćete usporiti kad god je to moguće. Ovo štedi energiju i može pomoći da se napuni baterija vašeg vozila.
Većina električnih vozila može da pređe 100 kilometara sa prosečno potrošenih 19,3 kWh. Benzinski i dizel motori pretvaraju maksimalno 35% energije u pogonsku snagu dok električni automobil dostižu 90% i više. Ipak, teško je odrediti koliko košta dopuniti bateriju (npr. kod nas je potrošnja el.energije podeljena po zonama zelena, plava, crvena, negde možete platiti samo jedno punjenje 1000 din …), jer:
Cena po kWh varira u zavisnosti gde punite (kući, na parking besplatno ili kod nekog hotela gde je fiksna cena dopune);
Potrošnja vozila zavisi od terena, kapaciteta baterije i vrste vožnje.
Međutim, može se okvirno proceniti da je cena struje za sto pređenih kilometara oko 1,65 evra kod nas, dok je to u EU oko 3,7 EUR. Dakle, to je niže nego kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem za istu pređenu udaljenost.
Evo jedan primer za pređenih 15.000 km godišnje:
SUS motor EV
Čak i ako ova brza računica govori u prilog električne energije ne zaboravimo da su električni automobili i dalje skuplji za kupovinu i nije dovoljno razvijena infrastruktura punjača. Prema trenutnim očekivanjima industrije, predviđeno je da baterije za EV traju između 150000 - 300.000 km, ili oko 15 do 20 godina.
Koliko daleko možete putovati sa jednim punim punjenjem?
Domet EV zavisi od veličine baterije (kWh). Što je veća EV baterija, ima više kWh, to je veća snaga i putujete dalje. Električni automobili na današnjem tržištu obično imaju domet između 150 i 400 kilometara sa jednim punjenjem. Neki vrhunski modeli i posebno dizajnirana električna vozila mogu postići domet veći od 500 kilometara.
Prednosti i mane električnih automobila
Električni automobili značajno smanju emisiju štetnih gasova u poređenju sa vozilima na gorivo. EV nemaju emisiju izduvnih gasova i ne proizvode čestice ili gasovite izduvne gasove. To znači manje zagađivača koji su povezani sa rakom, respiratornim i srčanim problemima i mnoštvom drugih zdravstvenih problema.
EV stvaraju manje neto emisije ugljen-dioksida jer koriste energiju mnogo efikasnije od vozila na gorivo. Naravno, električni automobili se mogu puniti koristeći čistu energiju kao što je solarna, energija vetara, hidro i geotermalna energija. To je prednost koju konvencionalno vozilo nikada ne može imati.
Zagađenje od rudarenja materijala potrebnih za proizvodnju baterija je problem, posebno u nerazvijenim zemljama sa slabim propisima zaštite životne sredine. Vredi napomenuti da su ovi materijali veoma traženi čak i bez uzimanja u obzir tržišta električnih vozila, ali kako se proizvodnja električnih vozila povećava, ova zabrinutost će se samo intenzivirati.
Proizvodnja električnih vozila stvara više gasova staklene bašte nego proizvodnja konvencionalnih vozila. EV potencijalno mogu stvoriti do 80% više emisije ugljen-dioksida tokom proizvodnje. Više baterije znači i više vremena provedenog na punjenju, što je manji problem ako imate lak pristup brzim punjačima jednosmerne struje, ali taj pristup je nedosledan. Trenutno, EV sa najbržim punjenjem mogu da dodaju maksimalno 30 km u minuti, znatno sporije od dopunjavanja automobila na benzin. Ako ne možete da pronađete brzi punjač ili nemate automobil koji može da se puni tako velikom brzinom, možda ćete biti zaglavljeni na punjaču neko vreme da biste ga napunili dovoljno da stignete na odredište.
Sve dok se ne poboljša infrastruktura za punjenje ili nenađu nove tehnologije baterija koja mogu da poboljšaju domet i vreme punjenja, EV će imati ograničenu privlačnost za ljude koji voze na velike udaljenosti ili koji žive u oblastima sa malo opcija za punjenje.
Infrastruktura za punjenje električnih vozila
Infrastruktura za punjenje je jedna od najvećih prepreka za usvajanje električnih vozila. U pitanju je i broj dostupnih stanica za punjenje i njihova pouzdanost. U testiranju električnih automobila u stvarnom svetu, ima mnogo problema sa stanicama za punjenje kojih nema dovoljno, a većina pune pri nižim brzinama od naglašenih ili ne rade uopšte.
Da li je električni automobil za mene?
Ovde ćete morati da odmerite nekoliko stvari: prvo troškove kupovine jer je tehnologija nova, EV su obično skuplja od automobilia na benzin i dizel. Zatim morate da uzmete u obzir kakvu vrstu vožnje hoćete: kratka putovanja kuća-posao, ili putovanja na velike udaljenosti? EV su donekle ograničeni i dometom, a električni automobili sa najvećim dometom nude 500+ km sa jednim punjenjem.
Da li u vašoj zemlji ima dovoljno dostupnih punjača i koje su brzine punjenja…?
Iako imaju neke nedostatke koje treba rešiti i neće nas sami spasiti od klimatskih promena, električna vozila mogu biti deo većeg sveobuhvatnog pokreta za zdraviju životnu sredinu.