Samochód elektryczny – jak działa?
Pojazdy elektryczne zyskują coraz większą popularność. Dobrze wpisują się w światowe trendy energetyczne, będąc ważnym elementem w drodze do dekarbonizacji. Przy wieloletnim użytkowaniu samochody elektryczne mogą okazać się również bardziej ekonomiczne od samochodów wyposażonych w silniki spalinowe. W tym artykule przedstawimy ich charakterystykę i rodzaje oraz zalety i wady.
Z czego składa się samochód elektryczny?
Samochody elektryczne z zewnątrz mogą być identyczne jak ich spalinowe odpowiedniki. Nie ma potrzeby stosowania w nich innego typu karoserii czy układu jezdnego (choć ten ostatni bywa modyfikowany). Kompletnie inaczej jest jednak w przypadku urządzeń odpowiedzialnych za generowanie napędu. Wśród najważniejszych części samochodu elektrycznego znajdują się:
- Gniazdo ładowania – umożliwiające połączenie stacji ładowania z pojazdem w celu przepływu prądu,
- Baterie – magazynujące energię,
- Inwerter (falownik) – konwertujący prąd stały z baterii na prąd przemienny, niezbędny do działania silnika elektrycznego,
- Silnik elektryczny – zamieniający energię elektryczną na mechaniczną – przepływ prądu przemiennego generuje zmienne pole elektryczne, a ono z kolei odpowiada za wywołanie ruchu obrotowego wirnika,
- Przekładnia – koła zębate (zazwyczaj trzy) podające napęd na osie.
W samochodach w pełni elektrycznych nie znajdziemy natomiast wielu elementów, które spotykamy w pojazdach tradycyjnych, takich jak rozrusznik, alternator, filtr oleju, filtr powietrza, pasek rozrządu. Większość z nich nie posiada również skrzyni biegów. Dzięki temu budowa samochodów elektrycznych jest mniej skomplikowana i są one mniej podatne na awarie.
Pojazdy hybrydowe
Wykorzystanie do zasilania pojazdu energii elektrycznej nie w każdy przypadku oznacza całkowitą rezygnację z silnika spalinowego. Niektóre samochody stosują oba te rozwiązania. Nazywane są pojazdami hybrydowymi. Można wyróżnić ich dwa podstawowe typy:
– z pełnym napędem hybrydowym – w takim wypadku samochód może wykorzystywać energię albo tylko z silnika spalinowego, albo elektrycznego, albo obu naraz; wykorzystanie baterii i silnika elektrycznego umożliwia oszczędność paliwa, natomiast silnik spalinowy zwiększa zasięg samochodu;
– z częściowym napędem hybrydowym – nie jest możliwe zasilanie samochodu w pełni z napędu elektrycznego, jednak baterie gromadzą do ponownego wykorzystania energię, która byłaby normalnie tracona w trakcie hamowania.
Rodzaje gniazd ładowania samochodów elektrycznych
Większość samochodów elektrycznych wyposażona jest w złącze ładowania prądem przemiennym (AC). Umożliwia ono ładowanie w wielu różnych miejscach, nawet z domowego gniazdka. Jego wadą jest jednak stosunkowo niska moc ładowania (do 44 kW w przypadku wykorzystania prądu trójfazowego, a tylko kilku kW dla jednofazowego). Wbudowana w samochód elektryczny ładowarka może jeszcze bardziej ograniczyć moc ładowania.
Większą moc (np. 150 kW), a więc krótszy czas ładowania baterii umożliwia wykorzystanie złącz prądu stałego (DC). Wśród nich możemy wyróżnić:
- CHAdeMO – standard ładowania prądem stałym popularny w Azji, ale także w Europie. Umożliwia ładowanie mocą do 400 kW, a w planach jest zwiększenie jego możliwości do nawet 900 kW.
- CCS (Combined Charging System) – standard ładowania prądem stałym i przemiennym. Może dostarczać moc do 350 kW. Uważany jest za nowocześniejszy niż CHAdeMO i ma w przyszłości zupełnie go wyprzeć.
Zalety i wady samochodów elektrycznych
Samochody z napędem elektrycznym mają szereg zalet, do których należą:
- Przyjazność środowisku w przypadku wykorzystania OZE do generacji energii, którą są zasilane,
- Cicha praca,
- Brak konieczności stosowania skrzyni biegów),
- Bezpieczniejsza konstrukcja dzięki segmentowej budowie i lepszych możliwościach rozłożenia podzespołów oraz braku silnika spalinowego, paliw i olejów,
- Niższe koszty eksploatacji (energia elektryczna na przejechanie 100 km to wydatek rzędu kilku złotych),
- Rządowe dofinansowania do zakupu samochodu elektrycznego,
- W niektórych miastach posiadacze samochodów elektrycznych mogą liczyć na ułatwienia, takie jak jazda buspasem, darmowy parking na płatnych miejscach czy wjazd do ścisłego centrum.
Do wad samochodów elektrycznych zaliczają się natomiast:
- Długi czas ładowania – jak w przypadku wszystkich urządzeń wykorzystujących baterie litowo-jonowe, nie jest możliwe natychmiastowe naładowanie samochodu elektrycznego, w zależności od zastosowanej technologii może ono trwać nawet 8 godzin,
- Krótki zasięg – różniący się w zależności od modelu samochodu, w najlepszych pod tym względem wynosi ok. 350 km,
- Wysoka cena – według szacunków Kelley Blue Book średnia cena samochodu elektrycznego (ok. 56 000 dolarów) jest wyższa niż luksusowego samochodu klasy bazowej (51 000 dolarów).
Czy opłaca się kupić samochód elektryczny?
Choć cena nowego samochodu elektrycznego jest wysoka, to niższy koszt energii oraz mniejsza podatność na awarie sprawiają, że przy długotrwałej eksploatacji suma poniesionych kosztów jest niższa niż w przypadku samochodów z silnikiem spalinowym. Dlatego też zakup samochodu elektrycznego jest opłacalny jako długofalowa inwestycja, zwłaszcza jeżeli zamierzamy pokonać nim wiele kilometrów.