Znacznie bardziej od powyższych obiecujące i trendy są pomysły częściowego lub całkowitego zastąpienia benzyny i ON prądem elektrycznym. Do tej pory technologia ta znajduje się praktycznie w powijakach — elektryczne są rowery, hulajnogi, a ostatnio skutery. Jest tak, ponieważ stosowane baterie NiMH cechują się zbyt niską na potrzeby motoryzacji gęstością energii. Sprawę utrudniają dwa warunki sine qua non — temperatura pokojowa (baterie mają lepsze parametry w bardzo niskich temperaturach) i odnawialność (jednorazowe przekraczają 1 kWh/l). Do rozwoju samochodów elektrycznych potrzebne są baterie litowo-jonowe, takie jak w laptopach i telefonach komórkowych. Wykorzystanie ich w motoryzacji okazało się być bardzo trudne ponieważ odpowiednio duże niebezpiecznie nagrzewały się i wymykały spod kontroli. Wyniki udało się jednak poprawić i wkrótce mają pojawić się na rynku samochody z tymi bateriami. Pierwszym będzie Saturn Vue Green Line zapowiadany na jesień 2009. Matsushita pokazała prototyp baterii Li-Ion trzeciej generacji o gęstości 740 Wh/l (nie przekłada się to bezpośrednio na użycie w samochodach). Mają one silnych konkurentów. Ich ewolucją są baterie litowo-polimerowe (LiPo) o gęstości energii około 300 Wh/l. Jeszcze lepszymi wynikami odznaczają się baterie litowo-siarkowe firmy Sion Power Corporation. Obecnie uzyskują 400 Wh/l, a firma przewiduje, że wkrótce osiągnie 600 Wh/l. Jej konkurentem jest Electrovaya z technologią SuperPolymer — potwierdzono 650 Wh/l. Wyniki te są bardzo szacunkowe gdyż w tej dziedzinie ma miejsce gwałtowny postęp. W 2008 roku ma rozpocząć się masowa produkcja „ultracapacitor-a" (połączenie baterii i akumulatora) firmy EEStor (zob.), który będzie napędzał samochód ZENN. Firma zapowiada, że samochód elektryczny na jej hybrydowej baterii przejedzie 500 mil (800 km), co pokonałoby piętę achillesową samochodów elektrycznych i odesłało do lamusa silniki spalinowe.

Szacuje się, że krytyczną granicą dla samochodów na baterie jest prędkość maksymalna samochodów miejskich czyli ok. 150-160 km/h oraz 500 km zasięgu - po jej osiągnięciu będą wypierać dzisiejsze auta. W osiągnięciu tego może pomóc samo wykorzystanie zbędnych elementów mechanicznych w samochodach spalinowych — nie tylko samego zbiornika paliwa, ale także silnika, skrzyni biegów, sprzęgła i całej reszty ciężkiego żelastwa, które ma tylko jeden cel — zamienić paliwo na pracę mechaniczną. Razem jest to co najmniej 300 kg w każdym samochodzie osobowym. Baterie zaś znajdują się pod podłogą — i to prawie wszystko. Dobrym przykładem jest francuski BlueCar, wyjątkowo przestronny przy długości zaledwie 3,05 metra i ważący mniej niż tonę. Wykorzystanie na baterie zaoszczędzonej w ten sposób masy i przestrzeni pozwoli zrównoważyć niższą gęstość energetyczną.

Samochód elektryczny ma wiele innych zalet — jest banalnie prosty w obsłudze (nie ma sprzęgła ani skrzyni biegów), jest bezszelestny, stały moment obrotowy dostępny jest przy każdej prędkości, jego waga w czasie jazdy nie zmienia się, nie wymaga ani nowej infrastruktury (jak E85) ani nawet istniejącej — do ładowania można go podłączyć do dowolnego gniazdka elektrycznego. Korzysta więc z takich źródeł prądu jakie zasilają sieć elektryczną i w tym sensie zanieczyszcza środowisko w takim samym stopniu jak każde urządzenie elektryczne, np. telewizor, który szczęśliwie nie jest na celowniku ekologów. Tutaj zaś rozwiązaniem jest najbardziej ekologiczna energia jądrowa oraz energia odnawialna, głównie słoneczna, która według prognoz długoterminowych w połowie 21 wieku ma dostarczać połowy zużywanej energii na świecie. Gwoli uczciwości trzeba zaznaczyć, że obecnie ładowanie w zwykłym gniazdku odpowiada emisji 63 g CO2 na kilometr. Spada to do zera w przypadku korzystania z „zielonej" energii, np. domowego panelu solarnego. Nawet jednak 63 gramy to wynik daleko poniżej najsurowszych wymagań ponieważ do 100 gram samochody oznaczane są jako najoszczędniejszego typu „A" zaś samochód o napędzie spalinowym do podobnego wyniku musiałby przejechać aż sto mil na jednym galonie (anglosaska miara zużycia paliwa, odpowiednik europejskiego "litrów na sto kilometrów"). Ich największa zaleta leży jednak w niezwykle taniej eksploatacji — od darmowej w przypadku korzystania ze źródeł odnawialnych do ekwiwalentu cenowego ponad 100 mpg. Dzieje się tak ponieważ samochody te można ładować w nocy, kiedy prąd jest znacznie tańszy (w Polsce taryfa G12 nocna — prąd tańszy nawet o połowę w stosunku do G11). Oszczędności występują nawet w taryfie całodobowej. Licząc w ten sposób, najpopularniejszy samochód elektryczny G-Wiz osiąga do 600 mpg — 10 razy więcej niż najoszczędniejsze samochody konwencjonalne. Zamieniając to na bardziej obrazowe porównanie — zużywa prądu w ciągu roku za tyle, ile kosztuje jedno zatankowanie paliwożernego SUVa. Dodając liczne ulgi, odpisy i przywileje jest to najtańszy samochód na świecie, jedyny, który w ciągu użytkowania może okazać się… bezpłatny, w porównaniu z typowym samochodem. Takiego interesu nawet najlepsi rabini nie wymyślili. Do tego prąd może być objęty ulgową lub zredukowaną stawką podatku VAT - we Włoszech jest to 4% a we Francji 5,5% (zob.), podczas gdy w Polsce — 22% VAT-u plus akcyza (Polska nakłada akcyzę na prąd jako jedyny kraj Unii; niesłusznie, bo prąd był towarem luksusowym, ale przed wojną). Po planowanym na 2009 rok stworzeniu ogólnoeuropejskiego wolnego rynku energii elektrycznej (zob.) ekwiwalenty mpg wzrosną jeszcze bardziej. Może to wpłynąć na gwałtowny rozwój samochodów BEV w ciągu dekady.

Drugą — poza obecnie niezadowalającym zasięgiem — wadą samochodów elektrycznych (zwanych BEV) był długi czas ładowania, praktycznie uziemiający samochód i jego właściciela przy mieszkaniu jak chłopa pańszczyźnianego. Tu też dzięki nanotechnologii osiągnięto postęp i obecnie baterie firmy A123 można naładować do 90% w ciągu 5 minut. Jeszcze dalej idą naukowcy z MIT, którzy naładowali całą baterię w ciągu sekund. Ładowanie przyszłej baterii samochodowej nie będzie trwało dłużej niż dziś wlewanie paliwa. Trzecim problemem, znanym także posiadaczom telefonów komórkowych, było zmniejszanie się pojemności baterii w miarę kolejnych ładowań. Nanotechnologia pozwala rozwiązać ten problem całkowicie — np. bateria Toshiby rozładowała się o 1% po tysiącu cykli zaś w prototypie EEStor samorozładowanie w ogóle nie występuje.

Z tych powodów uważam, że przyszłość motoryzacji należy do samochodów elektrycznych napędzanych dopiero opracowywanymi rodzajami wysokowydajnych baterii lub hybryd bateryjno-akumulatorowych o gęstości energii ponad 500 Wh/l.

Przedtem jednak czeka nas „okres burzy i naporu" czyli samochody typu PHEV — ewolucyjne rozwinięcie obecnych samochodów hybrydowych. Pojazdy takie mogą korzystać z silnika elektrycznego na krótkich dystansach w czasie codziennego użytkowania a na dłuższych trasach z tradycyjnego silnika spalinowego (zob.). Obliczono, że przeciętny Amerykanin pokonuje dziennie 29 mil, zaś 70% - mniej niż 40 mil dziennie (zob.). Gdyby trasę tę pokonywali na bateriach, wspomniany na wstępie plan Busha zostałby wykonany z nawiązką, jednocześnie znacznie obniżając koszty eksploatacji pojazdu. Obecnie (listopad 2007) nie ma seryjnie produkowanych PHEVów, ale istnieje już rynek zamiany hybryd na PHEVy — głównie w światowej Mekce „zielonych" samochodów i technologii, czyli w stanie Kalifornia.

Pomijając zużycie prądu PHEVy będą mogły uzyskać zużycie paliwa około 100-150 mpg (w zależności od dziennego przebiegu i miejsca jazdy). W dodatku (tak jak hybrydy) będą miały lepsze wyniki w mieście niż na drodze — odwrotnie niż zwykłe samochody.

„Klasyczne" PHEVy będą pojazdami na dwa równoważne paliwa — prąd i benzynę lub ON. Niejako kolejnym krokiem naprzód było zaprojektowanie samochodu elektrycznego, w którym tradycyjne paliwo pełni już tylko rolę służebną. Tak działa koncepcyjny Chevrolet Volt oczekiwany w salonach w 2010 roku. W prototypie nie ma połączenia między kołami a silnikiem spalinowym. Paliwo (E85) użyte jest do produkcji dodatkowej energii elektrycznej doładowującej baterię. Rozwiązuje to największy (obecnie) problem samochodów BEV czyli ograniczony zasięg - Volt może przejechać ponad 1000 km. Jako PHEV ma zasięg na bateriach 40 mil (typ PHEV-40). Volt jest nadzieją GM na pokonanie Priusa trzeciej generacji na jego własnym polu. Gdyby do tego czasu upowszechniono E100 byłby to samochód elektryczny z dala od domu wspomagany alkoholem (co faktycznie może być interesujące). GM poszedł jeszcze dalej w drugiej generacji prototypu, w której zamiast silnika na E85 użyto ogniw paliwowych na wodór żeniąc dwa główne napędy alternatywne. Rozwiązanie takie (pierwszej generacji) w potencjalnie konkurującym z Voltem Volvo Recharge nazwano po prostu Pomocniczą Jednostką Energetyczną (ang. Auxiliary Power Unit). Teoretycznie właściciel samochodu wyposażonego w jednostkę ma do dyspozycji swój własny generator prądu na wypadek przerwy w dostawie mocy.

Dodatkiem do hybryd, PHEVów i BEVów jest panel słoneczny zamontowany na dachu o mocy ok. 240W. W eksperymentalnym Priusie w słonecznej Kaliforni poprawiło to spalanie paliwa o 10%. Co ważniejsze, wydłuża to zasięg samochodów o 15 km. Firma Solar Electrical Vehicles, która zamontowała już ponad sto takich paneli zapewnia, że inwestycja zwraca się po dwóch do trzech latach. Najbardziej interesująca jest możliwość uzyskania lakieru lub cienkiej folii produkujących prąd. Laboratorium Angstroema, potentat w dziedzinie innowacyjnych energii zaprezentował taką folię, ważącą jedynie 20-30 g/m2. W Tybindze pokryto nią dach kościoła. Prawdopodobnie więc przyszłe samochody będą wyposażone w takie fotoogniwa standardowo lub co najmniej na życzenie. Na tak zwaną całość poszła firma Venturi dodając do samochodu Eclectic montowany na dachu wiatrak produkujący do 400W noszący dumną nazwę „osobistej turbiny wiatrowej". Według producenta w wietrzny dzień turbina pozwala na przejechanie 15 kilometrów. Niewykluczone, że jest to strzał w dziesiątkę. Nowe turbiny produkują prąd już przy wietrze 1,6 m/s (1 Beauforta czyli powiew), mają 60% efektywności, pracują do 45 km/h (6 w skali Beauforta) i nie mają ostrych krawędzi. Poza tym w warunkach ruchu miejskiego wiatr jest wręcz gwarantowany za sprawą ciężarówek, pojazdów uprzywilejowanych i innych uczestników ruchu. Turbina wiatrowa może wykorzystać do napędu sam ruch uliczny jednocześnie w nim czując się najlepiej.

Po przeczytaniu tego tekstu, czytelnicy często wybierają też: Promieniowanie, Wiek Złoty i Zieleni Doktorat z Internetu

See comments (33)..

Send text to e-mail address..

Print-out version..    PDF    MS Word