Elektromobilita

Slovo automobil pochází z francouzštiny a znamená automatický samostatný pohyb. Takže samo-pohybující. V celé historii automobilu se objevují zajímavé koncepty pohonu, revoluční technologie a myšlenky. Věřili byste, že současný humbuk kolem eMobility je jen návratem do roku 1893? Věřili byste, že to bylo předtím, než auta běžela na páru?!

1893 – První elektromobil

Andreas Flocken z německého Coburgu postavil první čtyřkolový elektromobil. Byl založen na podobném rámu, nebo jak bychom to dnes nazvali – platformě jako motorový vůz Carla Benze, ale místo 1 válce používal elektrický motor o výkonu 0,9 koní. Měl dojezd přibližně 8 km a maximální rychlost 6 km/h. Výkon byl přenášen z motoru na nápravu pomocí koženého pásu.

1911 – Vynález elektrického startéru

Dnes se nám to nemusí zdát tak významný vynález, ale představte si, že pokaždé, když jste potřebovali nastartovat auto, museli jste použít kliku k otočení motoru. Díky vynálezu elektrického startéru Charlese Kitteringa a Henryho Lelanda mohl každý snadno používat auto. Ve skutečnosti to byla jedna z nejvýznamnějších automobilových inovací 20. století.

1917 – První Hybrid

Woods Dual Power benzín / elektrický hybrid používal benzínový motor o výkonu 12 koní + elektrický subsystém s pohonem přibližně 5 koní. V roce 1917 byl vůz vybaven plně rekuperačním brzděním a byl schopen jet maximální rychlostí 58 km / h.

1925 – První krok k autonomnímu řízení

Dokážete si představit, že netrvalo dlouho a vynálezci automobilů začali přemýšlet o autonomních vozidlech. Vynálezce Francis Houdina představil rádiem řízené auto, které řídil ulicemi Manhattanu, aniž by někdo seděl za volantem. Podle New York Times může auto nastartovat motor, řadit rychlostní stupně a troubit. Jako by fantomová ruka seděla za volantem.

1995 – Bez rukou po Americe

Na počátku roku 1990 vyvinul výzkumník Dean Pomerleau počítač neuronové sítě určený k autonomnímu řízení vozidla. Systém se „naučil“, jak řídit tím, že nejprve nahrál lidského řidiče, pak použil přední kameru, aby „viděl“ a určil, kterým směrem jet. V roce 1995 Pomerleau a jeho kolega Todd Jochem vzali svůj samořídící automobilový systém na silnici. Jejich autonomní minivan (museli ovládat rychlost a brzdění) urazil 4 500 km napříč USA z Pittsburghu do San Diega na cestě, kterou dvojice přezdívá „No Hands Across America“.

1996 – První masově vyráběný elektromobil

GM EV1 neboli elektromobil, který předběhl svou dobu. Měl vpředu namontovaný motor s výkonem 102 kW a maximální rychlostí 136 km/h. Se svými nikl-metalhydridovými bateriemi o kapacitě 26,4 kWh měl dojezd 250 km, což není ani podle dnešních standardů tak špatné.

PROČ JE EMOBILITA TAK ZÁSADNÍ TÉMA?

Technologické inovace – poptávka po elektrických vozidlech pohání inovace kupředu.
Závislost na ropě – při současném tempu spotřeby se očekává, že globální zásoby ropy se v příštích desetiletích vyčerpají.
Znečištění ovzduší – odvětví dopravy je jedním z největších přispěvatelů k emisím CO2.
Efektivita – auta poháněná bateriemi se automaticky dobíjejí při sjezdu z kopce, při setrvačné jízdě nebo brzdění.
Klimatická změna – Evropská komise schválila cíl 40% snížení emisí skleníkových plynů do roku 2030 (ve srovnání s rokem 1990).
Rostoucí poptávka – počet elektromobilů na silnicích by měl do roku 2030 dosáhnout 125 milionů.

JAKÉ VÝHODY PŘINÁŠÍ EMOBILITA NAŠIM ZÁKAZNÍKŮM?

Ekologičtější provoz – elektrifikovaná vozidla by měla být ekologičtější než tradiční automobily. Zejména pokud je elektřina, kterou používají, vyráběna z obnovitelných zdrojů, emise z provozu vozidel se mohou blížit nule.
Méně údržby – elektrifikovaná vozidla vyžadují výrazně méně údržby. Skládají se z méně dílů, které podléhají opotřebení, než vozidla vybavená spalovacími motory. Lithium-iontové baterie zvládnou tisíce cyklů nabíjení/vybíjení.
Pohodlné domácí nabíjení – podomácku instalovaná nástěnná skříňka umožňuje pohodlné nabíjení (například přes noc). Kromě toho, pokud zákazník používá fotovoltaický systém výroby energie, může být vozidlo nabíjeno z obnovitelného zdroje nezávisle na externích zdrojích energie.
Energetická účinnost – elektrifikovaná vozidla jsou energeticky účinnější než vozidla vybavená spalovacími motory. Poměr účinnosti v elektrifikovaném vozidle může být až 90%, zatímco ve vozidle vybaveném benzínovým nebo dieselovým motorem je poměr účinnosti obvykle pouze kolem 35% nebo 45%.
Vládní pobídky – v závislosti na individuálních podmínkách v každé zemi mají majitelé elektrifikovaných vozidel nárok na zvláštní výhody nebo dotace, jako jsou dotace na nákup, bezplatné parkování v centrech měst, volný přístup k veřejné dopravě a další.

JAK DALEKO MŮŽE ELEKTROMOBIL V SOUČASNÉ DOBĚ CESTOVAT?

Většina dnešních elektromobilů ujede na jedno nabití 150 až 350 kilometrů. Díky tomu jsou ideální pro město. Pouze prémiové modely mohou v současné době ujet více než 500 kilometrů (ENYAQ iV RS 630 km – průměrně ENYAQ iV 80 cca 400 km). Rozsah závisí na různých faktorech: Nízké nebo vysoké vnější teploty vybíjejí baterii. Stejně tak použití rádia nebo klimatizace. Neustálé zrychlování a následné brzdění také snižuje dojezd.

Spotřeba energie

Na běžných silnicích, tedy při 90 km/h, vyšla spotřeba na 15,65 kWh/100 km, při „stodesítce“ na rychlostní silnici je to už 19,55 kWh/100 km a při dálniční rychlosti 130 km/h stoupla na velmi vysokou hodnotu 24,75 kWh/100 km. Reálná spotřeba vyšla na 25,91 kWh/100 km. Spotřeba razantně roste při vyšších rychlostech, ovšem pokud jede řidič konstantně, tak spotřeba není tolik dramatická.

ELEKTROMOBIL – MOTOR

Pokud jde o eMobilitu, všichni mluví o bateriích, jejich kapacitě a o tom, jak dlouho trvá jejich nabití. Motor je však často přehlížen. Ve skutečnosti mnoho majitelů elektrických vozidel ani neví (pravděpodobně je ani nezajímá), jaký typ motoru mají ve svém autě, kde je instalován, nebo dokonce kolik z nich je v autě.

Elektromotor je elektromechanické zařízení, které přeměňuje elektřinu na mechanickou energii. V tomto případě se podívejte, jak funguje kartáčový stejnosměrný elektromotor. Princip je poměrně jednoduchý a podobný pro všechny elektromotory.

Proces začíná tím, že baterie přivádí elektrický proud do měděné drátěné cívky (rotoru), která indukuje magnetické pole. Podobně jako se magnety navzájem odpuzují, když se snažíme spojit jejich stejné póly, totéž se děje v elektromotoru. Magnety jsou upevněny v poloze v krytu motoru (stator) a odpuzují měděnou cívku na jedné straně a přitahují ji na opačné straně, což způsobuje, že se měděná cívka otáčí na hřídeli, což nakonec pohání spotřebiče, nástroje nebo v případě EV přímo převodovku a kola.

Motor a generátor jsou z konstrukčního hlediska téměř identické, protože oba mají stator a rotor. Hlavní rozdíl mezi těmito dvěma je, že motor je elektrické zařízení, které přeměňuje elektrickou energii na mechanickou energii. Generátor je opakem motoru. Přeměňuje mechanickou energii na elektrickou energii. Takže pokud roztočíme hřídel, elektromotor bude generovat elektrický proud.

TYPY MOTORŮ

Různé typy motorů vykazují různé vlastnosti vhodné pro různé aplikace. Pro aplikace v elektrických vozidlech musí mít elektromotory několik klíčových atributů, jako jsou: nízká hmotnost, vysoký měrný výkon, jednoduchá konstrukce, nízká údržba a přesné řízení dodávky energie.

Tři nejčastěji používané typy motorů v elektrických vozidlech jsou:

Indukční (asynchronní) motor

Třífázové indukční motory jsou široce používány v elektrických vozidlech kvůli jejich vysoké účinnosti, dobré regulaci otáček a absenci komutátorů. Předchůdce 3fázového indukčního motoru vynalezl Nikola Tesla někdy před rokem 1889. Zajímavé je, že statory pro 3fázový indukční motor a stejnosměrný bezkartáčový motor jsou prakticky identické. Každý z nich má tři sady „distribuovaných vinutí“, což jsou cívky z měděného drátu vložené do jádra statoru. Zásadní rozdíl mezi těmito dvěma stroji spočívá v rotoru. Na rozdíl od stejnosměrného bezkartáčového rotoru nemá indukční rotor žádné magnety. Skládá se ze skládaných tenkých plechů tvořících válec se štěrbinami. Uvnitř štěrbin jsou hliníkové vodiče, zkratované hliníkovými kroužky na každé straně rotoru. Tvoří klec, nazývanou „veverčí klec“.

Střídavý proud (AC) procházející měděným vinutím statoru (cívkami) vytváří rotující magnetické pole. Jak se pole otáčí kolem zkratovaných vodičů v rotoru, vzniká elektrický proud. Proud procházející rotorem vytváří vlastní magnetické pole a stejně jako u magnetů se magnetické pole rotoru vždy snaží dohnat rotující pole statoru, což způsobuje rotaci rotoru.

Stejnosměrný střídavý motor (Brushedless DC motor)

Pokud jde o to, co to dělá jiným, název říká vše. Jediný rozdíl je v tom, že bezkartáčový motor postrádá kartáče. Místo toho motor BLDC montuje své permanentní magnety, obvykle čtyři nebo více, po obvodu rotoru v křížovém vzoru. V roce 1990 byla většina elektrických pohonů poháněna stejnosměrnými střídavými pohony, dva nejznámější jsou Ford Ranger EV a General Motors EV1. Dnes je většina hybridů poháněna stejnosměrnými střídavými pohony.

Stejnosměrný kartáčový motor (Brushed DC motor)

Typický kartáčovaný stejnosměrný motor se skládá ze statoru, rotoru, komutátoru, kartáčů, hřídele a polního magnetu. Kartáče nabíjejí komutátor inverzně k polaritě permanentního magnetu, což způsobuje, že se armatura otáčí. Směr otáčení, ve směru hodinových ručiček a/nebo proti směru hodinových ručiček, lze snadno obrátit obrácením polarity kartáčů, tj. přepnutím vodičů na baterii.

ELEKTROMOBIL – BATERIE

Všechny baterie pracují na stejném principu, ale různé typy baterií používají k dosažení svého účelu různé metody. To, co mají společné, je, že všechny mají tři klíčové části: anodu (-), katodu (+) a elektrolyt.

Chemická reakce v baterii spouští nahromadění elektronů na anodě. Výsledkem je elektrický rozdíl mezi anodou a katodou. Nyní máme nestabilní nahromadění elektronů na anodě. Elektrony mají tendenci se přeskupit a znovu získat vyvážený stav; elektrolyt jim však brání v dosažení katody v baterii. Jediný způsob, jak se mohou dostat ke katodě, je přes uzavřený okruh.

Jednorázové baterie jsou všechny alkalické baterie.

Čtyři nejběžnější typy dobíjecích baterií

Podle typu chemické reakce jsou: nikl-kadmiové baterie (NiCd), nikl-metal hydridové baterie (NiMH), olověné kyseliny (Pb) a lithium-iontové (Li-ion). Chemická reakce je reverzibilní s dobíjecí baterií: když je elektrická energie z nabíječky aplikována na dobíjecí baterii, tok elektronů, ke kterému dochází během vybíjení, se obrátí. Když k tomu dojde, náboj buňky se obnoví a opět se všechny elektrony shromáždí na anodě.

Baterie elektromobilu je fyzicky mnohem větší, ale věděli jste, že se ve skutečnosti skládá z desítek až tisíců malých článků, které mohou mít různé tvary a velikosti od těch, které jsou podobné typické baterii AA, až po ty, které mají velikost kazety VHS? Menší články pro baterie PHEV mohou mít velikost 200 g čokoládové tyčinky. Nejběžnějšími typy baterií v moderních elektrických automobilech jsou lithium-iontové a lithium-polymerové kvůli jejich vysoké hustotě energie ve srovnání s jejich hmotností.

Lithium-iontové baterie

+ Vysoká hustota energie – potenciál pro ještě vyšší kapacity

+ Relativně nízké samovybíjení – samovybíjení je méně než poloviční ve srovnání s NiCd a NiMH

+ Nízká údržba – není nutný pravidelný výboj; žádná paměť

– Podléhá přepravním předpisům – zásilky většího množství Lithium-iontových baterií mohou podléhat regulační kontrole

– Drahé na výrobu – asi o 40 procent vyšší náklady než NiCd

– Není zcela zralý – změny v kovových a chemických kombinacích ovlivňují výsledky testů baterií

ŽIVOTNOST A ŽIVOTNÍ CYKLUS BATERIE

Ideální životní cyklus baterie má čtyři fáze – výroba, použití v autě, druhý život a recyklace.

Zatímco skutečná výroba elektromobilů má vyšší uhlíkovou stopu než konvenční automobily, průměrný elektromobil provozovaný v Evropě tento rozdíl vyrovnává již po dvou letech provozu. Od té chvíle se stává šetrnějším k životnímu prostředí než auto se spalovacím motorem. Je tomu tak proto, že elektromobily – na rozdíl od konvenčních automobilů – neprodukují během provozu žádné lokální emise.

Baterie jsou navrženy tak, aby vydržely po celou dobu životnosti vozu. Škoda auto navíc garantuje baterie ve svých elektromobilech na 8 let nebo až na 160 000 km (podle toho, co nastane dříve). U modelu ENYAQ iV je zaručeno, že kapacita baterie během této doby neklesne pod 70 % původní hodnoty. Škoda auto také garantuje bezplatné opravy závad vysokonapěťových baterií v tomto období.

Druhý život

Jakmile baterie v elektromobilu již není z nějakého důvodu vhodná pro daný účel, existují dvě možnosti, jak s ní dělat – buď ji lze okamžitě recyklovat, nebo před recyklací ji lze získat druhý život a použít ji k jinému účelu, než je pohon elektromobilu. To může prodloužit aktivní životnost baterie až o 10 let a snížit její uhlíkovou stopu až o polovinu. Poté, co dojde k recyklaci, lze nejnovější techniky použít k efektivnější a levnější recyklaci baterie.

Recyklace

Vysokonapěťové trakční baterie z elektromobilů lze již velmi efektivně recyklovat. Obvykle lze až 97 % materiálů – zejména drahých kovů – recyklovat a poté znovu použít v elektrických zařízeních. Recyklace je proto jedním ze způsobů, jak učinit proces výroby baterií šetrnější k životnímu prostředí a ekonomicky životaschopný.

Střídavý proud (AC)

Procházející měděným vinutím statoru (cívkami) vytváří rotující magnetické pole. Jak se pole otáčí kolem zkratovaných vodičů v rotoru, vzniká elektrický proud. Proud procházející rotorem vytváří vlastní magnetické pole a stejně jako u magnetů se magnetické pole rotoru vždy snaží dohnat rotující pole statoru, což způsobuje rotaci rotoru.

Stejnosměrný proud (DC)

Stejnosměrný elektrický proud, zkráceně označovaný ss nebo DC (anglicky direct current), je elektrický proud, který protéká obvodem stále stejným směrem, na rozdíl od proudu střídavého.

Škoda Enyaq iV je kompaktní crossover SUV elektromobil vyráběný Škodou Auto. Je poháněn jedním (zadní pohon) nebo dvěma (pohon všech kol) synchronními elektromotory, které jsou napájeny z lithium-iontové baterie s kapacitou 55, 62 nebo 82 kWh. Sériová výroba byla zahájena v listopadu 2020 v Mladé Boleslavi a první vozy byly zákazníkům v Česku dodány v květnu 2021. Dne 31. ledna 2022 pak debutovala druhá karosářská verze, nazvaná Škoda Enyaq Coupé iV. Ta se odlišila sportovnější siluetou ve stylu kupé.

Škoda Auto plánuje v dalších letech uvést na trh do roku 2025 nové plně elektrické elektromobily, jelikož podporuje ochranu klimatu. Tyto elektrovozy budou tři v různých velikostech a modifikacích.

ENYAQ iV

Modelová paleta:

50 (nenabízí se na českém trhu), 60, 80, 80x (4×4 verze), Sportline 80, Sportline 80x a RS (v roce 2022)

x označuje 4×4 verzi, model RS bude mít také pohon 4×4, jinak náhon na zadní kola

číselná označení odvozená od brutto kapacity baterie (55, 62 a 82 kWh) = (52, 58 a 77 kWh netto)

Maximální rychlost je elektronicky omezena na 160 km/h, pouze verze RS 180 km/h

70 % zákazníků volí variantu 80

Počet objednávek: 70 000 ks od uvedení modelu

Aktuálně největší trhy po ENYAQ iV: Německo, Norsko a Nizozemsko

V ČR 741 registrací v roce 2020 a 459 do 31.08.2021 (Celkem 1200 registrací v ČR do 31.08.2021)

Registrace Octavia iV: 569 nových registrací od 01.01.2021 do 31.08.2021 – nejvíce v ČR za 2021

Součinitel odporu vzduchu od cx 0,257 (dle výbavového stupně)

Dobíjení z WallBoxu (11 kW):

Verze 60 = na 80 % 5h; na 100 % 6h 15min

Verze 80 = na 80 % 6h; na 100 % 7h 30min

Dobíjení z domácí zásuvky (2 kW):

Verze 60 = na 80 % 24h 48min; na 100 % 31h

Verze 80 = na 80 % 31h 12min; na 100 % 39 h

Škoda garantuje, že kapacita baterie neklesne pod 70 % po dobu 8 let nebo 160 000 km = záruka na baterie

Baterie (lithium-iontová) po konci životnosti nalezne uplatnění jinde (ukládání domácí elektrické energie) nebo je z 96 % recyklována.

Váha baterie: 77 kWh (82 kWh brutto) = 493 Kg; 58 kWh (62 kWh brutto) = 376 Kg

Tepelné čerpadlo (volitelná výbava) – ochlazuje či ohřívá interiér s daleko nižší spotřebou energie díky využití zbytkového tepla z pohonu elektromobilu.

Bubnové brzdy na zadní nápravě – většina brzdění probíhá rekuperací a přes přední brzdy, tudíž nejsou nutné

zadní kotoučové brzdy.

Interiéry vozu jsou z udržitelných a recyklovaných materiálů.

Zavazadlový prostor 585 litrů (Kodiaq 835 litrů).

Odkládací prostor pod středovou konzolí v interiéru díky absenci tradiční převodovky .

Do rychlosti 25 km/h generuje vůz elektronický zvuk motoru .

Modely s kapacitou baterie 77 kWh (80, 80x, RS) mají smíšené pneumatiky 235 mm na přední nápravě a 255 mm na zadní nápravě z důvodu dobré adheze k vozovce. I z tohoto důvodu nemá ENYAQ iV rezervní kolo.

Varianty 50 a 60 mají na všech 4 kolech pneumatiky široké 235 mm.

ENYAQ COUPÉ iV

Modelová paleta: 60, 80, 80x

Lepší aerodynamické vlastnosti díky svažující se linii zadní části vozu. Díky tomu lze očekávat vyšší dojezd (až více než 535 km dle WLTP).

Součinitel odporu vzduchu od cx 0,247 (dle výbavového stupně)

O 4 mm delší než ENYAQ iV a o 1 mm vyšší

Zavazadlový prostor 570 litrů

Norsko: předchůdce

Norsko je světovým lídrem v oblasti elektromobility: V roce 2017 zde bylo poprvé registrováno více hybridních a elektrických vozidel než automobilů se spalovacími motory. Masivní vládní pobídky vysvětlují proč. Norsko silně zdaňuje konvenční automobily, ale žádné daně nevznikají při nákupu čistého automobilu. Mezi další výhody patří nižší daň z vozidel, stejně jako bezplatné používání zpoplatněných silnic a státních trajektů. Od roku 2025 se budou v Norsku prodávat pouze automobily s nulovými emisemi.

Elektromobily mohou jet opravdu rychle!

Vzhledem k tomu, že většina elektromobilů používá jednostupňovou převodovku, zrychlují plynuleji než vozidla vybavená spalovacími motory. Elektromotory navíc mohou dodávat veškerý svůj točivý moment od 0 ot/min. To znamená, že akcelerace je mnohem rychlejší než v „tradičním“ autě – když řidič sešlápne nebo uvolní plynový pedál, reakce je okamžitá.

Elektromobily jsou velmi tiché

To znamená mnohem méně hluku, zejména ve městech a podél hlavních silnic. Bude velmi důležité, aby si na to chodci a cyklisté zvykli. Když se elektromobily pohybují pomalu, jsou tak tiché, že je možná vůbec není slyšet. Proto musí být od července 2019 nově vyvinuté modely v EU vybaveny akustickým výstražným systémem vozidel (AVAS): Až do rychlosti 20 km/h musí generovat elektronické zvuky podobné zvukům benzinových nebo dieselových automobilů. Pokud elektromobil jede rychleji, hluk jeho pneumatik je slyšet v každém případě. Systém AVAS je povinný pro všechny nové elektrické a hybridní automobily v EU od července 2021.

Baterie elektromobilu = 80 000 baterek telefonu

Kapacita baterie elektromobilu je srovnatelná s 80 000 bateriemi do telefonu.

Baterie v elektrických automobilech se nazývají lithium-iontové baterie, ale v nich je jen malé množství lithia. Například v Citigo iV tvoří lithium jen něco málo přes jedno procento hmotnosti baterie – konkrétně 3 kg z celkové hmotnosti baterie 248 kg. Veškeré lithium použité v bateriích lze recyklovat a znovu použít.

Nejvýkonnější elektromotor na světě

Motor produkuje výkon 36,5 megawattů, což se rovná 49 000 koním. Motor byl postaven společností Northrop Grumman Corporation a byl testován americkým námořnictvem jako válečná loď nové generace a ponorkový pohonný systém. Není však známo, zda je používán v nějakých válečných lodích. Pracuje při 120 ot./min,váží necelých 75 tun a produkuje točivý moment 2,9 milionu newtonmetrů! Motor byl postaven pomocí revoluční technologie vysokoteplotního supervodiče (HTS), která mu umožňuje být menší, lehčí, ale výkonnější a co je nejdůležitější, mnohem úspornější než konvenční měděné motory. Pro ilustraci, podobně poháněné motory pohánějící Queen Mary II váží každý 400 tun – používá dva takové motory.

2 000 let stará baterie

Při stavbě železnice poblíž Bagdádu v roce 1936 dělníci odhalili něco, co vypadalo jako prehistorická baterie, známá také jako Parthská baterie. Objekt pochází z Parthské říše a věří se, že je starý 2000 let. Baterie se skládala z hliněné nádoby, která byla naplněna roztokem octa, do kterého byla vložena železná tyč obklopená měděným válcem. Toto zařízení vyrábělo 1,1 až 2,0 voltů elektřiny.

Zpět