Samochód elektryczny. Jak działa?
Już nikt nie powie, że prąd jest dobry, ale tylko do pralki. Choć to nadal stosunkowo droga technologia, samochodów elektrycznych na naszym rynku przybywa z każdym miesiącem. Ale jak działa samochód elektryczny?
Co do zasady samochód elektryczny (BEV – ang. Battery Electric Vehicle) działa dokładnie tak samo, jak samochód z silnikiem spalinowym. Z tą różnicą, że do napędu wykorzystuje energię elektryczną, czyli prąd, a nie paliwo w postaci benzyny lub oleju napędowego. Paliwem jest tutaj prąd, a zamiast silnika spalinowego jest silnik lub silniki elektryczne, które niekoniecznie umieszczone są pod maską. Do tego sterownik oraz zestaw akumulatorów.
To od ich pojemności zależy zasięg samochodu elektrycznego. Te nowe na jednym ładowaniu, mogą (zdaniem producentów) przejechać nawet 500 kilometrów. Te używane, kilku lub kilkunastoletnie, najczęściej sprowadzane z zagranicy, ledwie 100 km. Wystarczy przejrzeć ogłoszenia.
W samochodach elektrycznych akumulatory najczęściej schowane są pod podłogą, a widocznym tego efektem jest brak tunelu środkowego. Platforma pozwala na stworzenie auta bardziej przestronnego, bo cały układ (silnik elektryczny, falownik i pozostałe elementy) zajmują znacznie mniej miejsca niż silnik spalinowy, sprzęgło i skrzynia biegów.
Jeśli jednak auto to zelektryfikowana wersja samochodu spalinowego, tunel zostaje, a akumulatory pakuje się do bagażnika (ograniczając jago pojemność) lub pod kanapę. Nie ma na nie innego miejsca. A trzeba wziąć pod uwagę, że akumulatory to potężny zestaw baterii zamknięty szczelnie w aluminiowej obudowie, z własnym układem chodzenia i ogrzewania. Potrafi ważyć nawet 200 kilogramów i właśnie dlatego tak istotne jest, by był umieszczony możliwie nisko. Tylko z nisko umieszczonym środkiem ciężkości samochód będzie się dobrze prowadził.
Platforma MEB Grupy Volkswagen.
Wciska w fotel
Jak działa samochód elektryczny? Cały układ jest zatem zdecydowanie prostszy, czystszy i bardziej cichy, bo w silniku elektrycznym nic nie wybucha i nic się nie spala. Właśnie dlatego silnik elektryczny nie hałasuje. Energia elektryczna zmagazynowana w akumulatorach jest przekazywana do silnika elektrycznego, który napędza koła samochodu bezpośrednio lub przez zespół przekładni mechanicznych. Moment obrotowy silnika elektrycznego dostępny jest od zerowej prędkości obrotowej, w wyniku czego auto jest znacznie bardziej dynamiczne, a technicznie nie ma konieczności stosowania sprzęgła. To właśnie dlatego samochody elektryczną podczas przyspieszania mocno wciskają w fotel, dają niewyobrażalne poczucie dynamiki i przyjemności z jazdy.
Silnik elektryczny jest również znacznie bardziej trwały od silników spalinowych, które konstrukcyjnie mają ograniczoną sprawność. A sprawność, to miara wykorzystania energii drzemiącej w paliwie.
Bez wybuchów i spalania
Trudno w to uwierzyć, ale sprawność silników spalinowych jest relatywnie niska. Określa się ją mianem sprawności cieplnej, czyli tego, ile energii z paliwa potrafimy wykorzystać, a ile marnuje się w postaci ciepła. Średnio sprawność cieplna silników spalinowych to jakieś 35 do 40 proc. Oznacza to, że około 35-40 proc. wydawanych przez nas pieniędzy na każdy litr paliwa, faktycznie przekłada się na ruch samochodu. Resztę, czyli aż 60 proc. energii, marnujemy. Np. w postaci ciepła, którego nie potrafimy wykorzystać.
W silniku elektrycznym nie dochodzi do procesu spalania mieszanki paliwa, nie ma konieczności wzbogacania jej powietrzem, czyli stosowania turbosprężarek. Nie ma więc konieczności smarowania elementów ruchomych olejami i chłodzenia silnika. Przekłada się to bezpośrednio na trwałość samochodu elektrycznego oraz koszty jego eksploatacji.
Nissan Leaf. Samochód elektryczny. Jak działa?
Jakieś minusy?
Minusów silnik elektryczny praktycznie nie ma. Jest wydajny, trwały i prosty w budowie. Dostrzegli to pionierzy automobilizmu z Ferdynandem Porsche na czele. Jego pierwszy samochód, a raczej pojazd, był właśnie elektryczny. Sam Porsche, zanim zapałał miłością do automobili, zafascynował się elektrycznością. Ku przerażeniu swoich rodziców, już w wieku kilkunastu lat doprowadził prąd do swojego rodzinnego domu i mógł cieszyć się swoją własną żarówką.
Problemem w całej tej elektryfikacji motoryzacji są za to mało wydajne akumulatory. I to, skąd czerpać energię elektryczną. Ale to już zupełnie inny temat.