Samochodzik na baterie - dokończenie

     Poprzednio zastanawiałem się nad ekologicznym aspektem samochodów elektrycznych. Weźmy dziś na tapetę pozostałe blaski i cienie tego wynalazku.

     Nie ma chyba przyjemniejszej jazdy niż za kierownicą elektrycznego kabrioletu, sunącego cichutko po szosie. Nic nie zagłusza naszej ulubionej muzyki, dobywającej się z przyciszonych głośników, ponad nami gorące słoneczko, wiatr we włosach i piękna kobieta obok na siedzeniu, którą bez przekrzykiwania silnika można zabawiać rozmową i patrzeć, jak pięknie się śmieje. I zachwycać się, jak to auto cudownie przyspiesza, niemal bez wysiłku! Nic dziwnego, bo nie mam tam żadnych części typu tłok, który kilka tysięcy razy na sekundę musi zostać rozpędzony od zera do ogromnej prędkości i zaraz wyhamowany znów do zera. Często nie ma tam też skrzyni biegów*, zatem nie musimy przy każdym przyspieszaniu rozkręcać sporej masy wielu ciężkich wałków i kół zębatych. Silnik składa się z kilkudziesięciu części, zamiast kilku tysięcy. Ot, tylko obracający się, uzwojony wirnik, popychany przez generowane wewnątrz ciche i dyskretne pole magnetyczne. 

     A co zimą? No, tu już mamy mały problem. Chwycił mróz, minus piętnaście stopni – zdarza się wcale nierzadko. Wychodzi człowiek przed blok, usuwa z samochodu czapę śniegu i skrobie z mozołem szyby. Co robi wtedy użytkownik diesla? Z niejakim wysiłkiem odpala wychłodzony silnik, bowiem równie wychłodzony akumulator daje niewiele prądu do rozrusznika. Teraz wystarczy  jednak tylko chwilę poczekać, aż silnik się nagrzeje od wybuchów wewnątrz cylindrów i zacznie pracować normalnie – z minuty na minutę coraz lepiej. W samochodzie robi się coraz cieplej, bo gorący płyn chłodniczy przepływa też przez grzejnik – miniaturową chłodnicę, umieszczoną za deską rozdzielczą, skąd dmucha na nas i na nasze szyby coraz cieplejsze powietrze. Po kwadransie zatrzymujemy się, aby zdjąć kurtkę, w której zrobiło nam się trochę gorąco. I, co najważniejsze, przez cały ten czas alternator ładuje nam akumulator, zwiększając jego możliwości.

     A samochód elektryczny? Silnik elektryczny nie generuje ciepła – no, powiedzmy, generuje znikome jego ilości. Tak znikome, że w ogóle nie potrzebuje chłodnicy**. Całą energię, potrzebną na ruch i ogrzanie wnętrza samochodu, musimy czerpać z akumulatora, również wychłodzonego po mroźnej nocy, zdolnego wygenerować zaledwie 10-15% swojej normalnej mocy. A ogrzewanie włączyć trzeba, jeśli już nie dla własnego komfortu, to po to, by nie zamarzły nam szyby. Lampy też trzeba włączyć i to nie małe dzienne, tylko jasne światła mijania, bo na dworze jeszcze ciemno. I nagle okazuje się, że zamiast 300, samochód zdolny jest przejechać zaledwie 20 kilometrów. I nie rozgrzeje się w ciągu jazdy! Silnik nie będzie pracował coraz sprawniej, tylko przeciwnie, coraz leniwiej, w miarę wyczerpywania się baterii, aż w końcu stanie zupełnie. Możemy w ogóle nie dojechać do pracy!

     Czy to wszystkie problemu eko-samochodu? Niestety, nie…

     Dopóki jeździmy nim wyłącznie po mieście, w okolicach miejsca zamieszkania, kontrolując poziom naładowania baterii, jesteśmy w stanie przewidzieć, na ile jeszcze starczy nam prądu. Gdy poziom spadnie poniżej pewnej kreski, chcąc nie chcąc, skręcimy w stronę miejsca zamieszkania, by tam zostawić samochód, podłączony do prywatnej, garażowej stacji ładowania. Ale co, jeśli chcemy jechać nim na wakacje? Nie da rady, trzeba go doładować po drodze.

     Z dieslem czy benzyniakiem nie ma żadnego problemu. Gdy zapala nam się lampka, że w baku niewiele już zostało, zaczynamy rozglądać się za stacją benzynową. Jest ich sporo, więc po prostu zatrzymujemy się na najbliższej. A stacji ładowania akumulatorów nie ma zbyt wiele. Mało tego – nigdy ich zbyt wiele nie będzie, bo to przedsięwzięcie nieporównywalnie większe niż stacja benzynowa. Nawet gdy powszechność napędu elektrycznego wymusi powstawanie takich stacji, nadal istnieje pewien problem, który trudno przeskoczyć:  ładowanie akumulatorów trwa wiele godzin.

     Stacja benzynowa, wyposażona w zaledwie dwa, trzy dystrybutory, jest w stanie obsłużyć w godzinę kilkadziesiąt samochodów. Tankowanie trwa bardzo krótko. Nieco dłużej, gdy klient przed nami uprze się na hot-doga. Robimy sobie w podróży kilkuminutową przerwę – nic wielkiego. Ale jeśli podróżujemy samochodem elektrycznym, musimy podpiąć go do stacji ładowania na wiele godzin. Przerwa w podróży wydłuża się. Trzeba zostawić samochód i co wtedy? Iść do miasta? A co jeśli stacja stoi tam, gdzie jest potrzebna – czyli poza miastem? Często trzeba będzie wynająć miejsce w hotelu i przeczekać w nim czas ładowania akumulatorów, bo to potrafi trwać naprawdę długo. Czas podróży jest w stanie wzrosnąć nawet dwukrotnie. W dodatku, stacji ładowania nie zbuduje drobny przedsiębiorca, bo tu nie wystarczą już dwa dystrybutory. Aby obsłużyć  kilkaset samochodów na dobę, stacja potrzebuje kilkuset stanowisk ładowania. Samochód elektryczny nie opuści bowiem swego stanowiska tak szybko, jak czyni to spalinowy. Ludzie, oczekując na naładowanie się baterii, muszą coś robić. Konieczne będzie zorganizowanie im tego czasu, zapewnienie jedzenia, miejsc noclegowych, innych usług. Taka stacja to nieledwie małe miasto!

     Skutek jest taki, że potrzebujemy wielkiego parkingu, a na każdym miejscu musi znajdować się kabel z wtyczką i sprawny dystrybutor prądu, a wokół hotele, restauracje i place zabaw dla dzieci. A podróż jest kilkakrotnie droższa, bo pokojówka też nie będzie sprzątać po nas za darmo.

     Może więc stosować baterie wymienne? Stacja odbierałaby wyczerpane akumulatory, wydawała naładowane, a tamte podłączałaby do prądu i ładowała w międzyczasie?

     Można, tylko wtedy do normalnego funkcjonowania potrzeba tych akumulatorów co najmniej dwa-trzy razy więcej niż samochodów. Wymiana baterii jest kłopotliwa, ze względu na ich ciężar. Poza tym, aby masa samochodu była dobrze rozłożona, baterie, jako elementy ciężkie, umiejscawia się jak najniżej, zwykle w podłodze, do której dostęp jest trudny. Do tego, trzeba będzie zunifikować baterie dla rożnych samochodów, aby wszystkie były tego samego kształtu i pojemności, wskutek czego żaden samochód nie będzie miał baterii o optymalnym kształcie i wielkości, dostosowanych do swej budowy. No i wymień człowieku swoje nowiutkie, błyszczące akumulatory na używane nie-wiadomo-co, które nie wiadomo ile pociągnie!

     Zatem, podsumowując, samochodu elektryczny nie jest w stanie – przynajmniej na tym etapie rozwoju – zastąpić całkowicie samochodu spalinowego. Problemem jest magazynowanie energii elektrycznej. Szuka się innych źródeł, poza akumulatorami. Nadzieją wydają się ogniwa wodorowe, jednak wciąż jeszcze są w fazie eksperymentów, a wodór, ławy do pozyskania w ilościach laboratoryjnych, stwarza nagle spore problemy, jeśli nasze zapotrzebowania wzrosną do poziomu przemysłowego. Słyszałem niedawno pomysł, aby uzyskiwać go z wody, poprzez elektrolizę. OK, to możliwe – ale do elektrolizy dla takich ilości wodoru, trzeba niesamowitej ilości prądu – patrz poprzednia część.

     Są jednak miejsca, gdzie pojazdu elektrycznego warto użyć i to już dziś.

     Powiedziano już, że pojazd elektryczny wcale nie zmniejsza emisji szkodliwych gazów, a przynajmniej nie jest to tak oczywiste. Ale można ograniczyć ich emisję w miastach, zmniejszając uciążliwy smog, który w dużych skupiskach stał się już sporym problemem. Powiedziano już, że nie jest on jednak w stanie zastąpić pojazdu spalinowego. Całkowicie nie. Ale może zastąpić niektóre z nich. 

     Aby stwierdzić, które to pojazdy powinny zostać zastąpione przez elektrowozy, trzeba sprawdzić, które trują najbardziej i te wyeliminować w pierwszej kolejności. Będą to, o dziwo, poczciwe autobusy komunikacji miejskiej. Dlaczego? Z kilku powodów. Po pierwsze, one jeżdżą w zasadzie tylko po mieście, w przeciwieństwie do np. ciężarówek i to przez cały dzień. Po drugie, autobus co chwilę rozpędza się i zatrzymuje na przystankach. Aby rozpędzić taką masę, potrzeba dużej ilości energii – widzimy, jak kopcą dieslowskie silniki przy ruszaniu. A kilkaset metrów dalej, całą tę energię autobus zamienia w ciepło na hamulcach i traci ją bezpowrotnie. Aż prosi się, żeby wprowadzić tu hamowanie przeciwprądem i przynajmniej część tej energii odzyskać.

     Ładowanie akumulatorów też jest w tym wypadku mniej kłopotliwe. Może odbywać się w jednej hali zajezdni. Autobus, po dniu pracy i tak zjeżdża do zajezdni. Tam można go podłączyć do stacji ładowania i zostawić na noc, aby rano był gotowy do drogi. Hala może być zamknięta, przez co zimą nie wychłodzi się aż tak bardzo, by miało to wpływ na sprawność akumulatorów. Zwłaszcza, że stacja ładowania też się grzeje i może stanowić źródło ciepła – nie takie, by w czasie mrozu czuć się komfortowo, ale wystarczająco, aby nam akumulatory nie pozamarzały. Poza tym, autobus jest na tyle duży, że można w jego podłodze umieścić naprawdę sporą baterię akumulatorów, z dużym zapasem mocy i jest też miejsce na ich izolację cieplną.

     Podobnie można zrobić z mniejszymi samochodami dostawczymi. Nie ze wszystkimi się da, ale na przykład ten, który codziennie rozwozi po sklepach pieczywo z piekarni jest idealnym kandydatem na samochód elektryczny. Porozwozi rano towar i wraca do swego garażu, gdzie zostaje podłączony, w oczekiwaniu na kolejny pracowity ranek. Z pewnością zamożniejsi obywatele, których stać na garaż i kilka wozów, mogliby sobie sprawić jeden samochód elektryczny – tylko do jazdy po mieście. Ot, wypad na zakupy, albo by porozwozić dzieci do szkoły i dojechać do biura na obrzeżach miasta. Chwyci mróz – nie ma problemu, mają jeszcze drugi wóz, o klasycznym napędzie i mogą go użyć w razie czego. A przecież mróz, nawet zimą, nie zdarza się codziennie.

     To taka sama sytuacja, jak w przypadku tworzyw sztucznych. Najpierw zachłyśnięto się nowymi materiałami i prognozowano, że odtąd wszystko będzie plastikowe. Nawet domy zaczęto budować z tworzyw. I okazało się, że nic z tego nie będzie, bo plastiki nie do wszystkiego się nadają. Nastąpiło wielkie rozczarowanie. I niepotrzebnie, bo niektóre rzeczy można z powodzeniem wykonać  z tworzyw sztucznych i to taniej i lepiej niż z drewna czy kości. Telefony, długopisy, zabawki, elementy elektrotechniczne - w tych dziedzinach plastiki zaczęły zdecydowanie królować.  Myślę więc, że z elektrowozami będzie podobnie. Choć samochodów elektrycznych ujrzymy wkrótce na drogach znacznie więcej, nadal  pomiędzy nimi będą przejeżdżały nasze poczciwe benzyniaki i diesle, i to jeszcze przez długi, długi czas.

     Bo elektrowozy do czegoś się nadają, do czegoś innego nie. Po prostu, będzie to jeszcze jedna opcja.

_________________________

*Skrzynia biegów nie jest konieczna, z uwagi na wysoki moment obrotowy sinika elektrycznego i znacznie większy zakres obrotów, jednak dla lepszych osiągów, często wyposaża się elektrowozy w proste, dwu- lub trzybiegowe skrzynie.

**W rzeczywistości samochód elektryczny ma niedużą chłodnicę, ale chłodzi ona jedynie baterie, nie silnik, a ich ciepło z pewnością nie wystarczy do ogrzania wnętrza samochodu podczas mrozu.