Elektryczna przyszłość – to już teraz

Tekst opublikowany 23.09.2018 w Gazecie Wyborczej pod tytulem „Czy samochodem elektrycznym dojedziesz z Zakopanego do Gdańska?”; tu wersja oryginalna.

Samochody elektryczne są przyszłością motoryzacji – z tym zgadzają się nawet szefowie największych koncernów motoryzacyjnych, od ponad wieku produkujących pojazdy z silnikami spalinowymi. Nie wszyscy jednak zdają sobie sprawę z tego, że w owa przyszłość trwa już kilku lat.

Postrzeganie aut elektrycznych przez przeciętnego Kowalskiego opiera się na stereotypach ukutych kilkanaście lat temu, gdy pojazdy akumulatorowe były raczej gadżetami dla fanów, miały mały zasięg i wymagały wielu godzin ładowania. Stereotypy te są tak głęboko zakorzenione, że powiela je nawet w rozmowie z Wyborczą prezes środkowoeuropejskiego oddziału Toyoty mówiąc, iż samochodem elektrycznym nie da się dojechać z Warszawy nad morze ani w góry.

Może w góry i nad morze

Nie da się? Sprawdźmy. Zasięg Tesli Model S 100D według badań homologacyjnych amerykańskiej agencji EPA to 539 km, Modelu X 90D – 414 km, a nowego, najtańszego obecnie Modelu 3 – 500 km. Nawigacja Google Maps podaje długość trasy ze stolicy do Trójmiasta 339 km, a do Zakopanego 400 km. A więc jednak dojedziemy i nad morze, i w góry. Jeśli wybierzemy wygodniejszy i szybszy dojazd autostradami, możemy zatrzymać się na stacjach Orlenu w Ciechocinku lub Katowicach, gdzie przerwę na niezbędny odpoczynek, kawę i przekąskę (a zapewne również wizytę w toalecie) połączymy z uzupełnieniem zasobów akumulatora dzięki zainstalowanym tam szybkim ładowarkom Supercharger. A jeżeli zamiast Bałtyku wybierzemy Adriatyk lub zamiast Tatr – Alpy, takich przystanków będzie po prostu więcej, analogicznie, jak w przypadku jazdy konwencjonalnym samochodem.

Oczywiście na Tesli świat się nie kończy. Swoje elektryczne samochody oferują (również w Polsce) Nissan, Renault, BMW, Hyundai, Volkswagen, Jaguar i inni. W istocie nie wszystkie z nich mogą przejechać pół Polski bez ładowania – starsze modele mają z reguły zasięg rzędu 200 km – ale wcale ich to nie dyskwalifikuje. Tzw. „range anxiety” (lęk związany z zasięgiem) to czynnik czysto psychologiczny, co znakomicie udowodnił Arkady Fiedler, wnuk autora „Dywizjonu 303”, pokonując elektrycznym Nissanem LEAF całą Afrykę z południa na północ. Nie była mu do tego potrzebna sieć szybkich ładowarek, wystarczyły zwykłe gniazdka elektryczne, jakie każdy ma w domu. I tu docieramy do jednej z największych zalet samochodów elektrycznych.

Elastyczna niezależność

Sceptycy twierdzą, że na auta elektryczne jest zbyt wcześnie, bo wciąż brak niezbędnej infrastruktury ładowania. Nic bardziej mylnego! Samochody akumulatorowe są wyjątkowo niewybredne co do źródeł zasilania. Oprócz złącza szybkiego ładowania prądem stałym, które pozwala doładować akumulator w czasie rzędu pół godziny, wszystkie auta elektryczne mają wbudowaną ładowarkę, umożliwiającą korzystanie z konsumenckiej jednofazowej sieci 230V lub trójfazowej 400 V. Ładowanie trwa co prawda dłużej, ale za to auto można ładować praktycznie wszędzie – w domu, w pracy, na działce, podczas weekendowego wypadu na Mazury czy wręcz u przysłowiowego sołtysa, jeśli zabraknie prądu po drodze. Jakieś gniazdko zawsze się znajdzie.

A skoro tak – to po co w ogóle sieć stacji szybkiego ładowania? Ano właśnie – to właśnie coś, czego z reguły nie pojmują konserwatywni miłośnicy motoryzacji (tak, to o panu, Toyoda-san). Otóż auta elektryczne pozwalają korzystać z zupełnie nowego, o wiele wygodniejszego modelu użytkowania samochodu. Większość z nas pokonuje na co dzień trasę o długości nie przekraczającej 40 km – z domu do pracy i z powrotem, ewentualnie zahaczając po drodze o szkołę i sklep. Po powrocie do garażu wystarczy wetknąć wtyczkę do gniazdka, by następnego dnia wyruszyć z pełnym akumulatorem. Cała operacja zajmuje łącznie góra minutę czy dwie – nieważne, jak długo trwa ładowanie, bo w tym czasie rozmawiamy z rodziną przy kolacji, oglądamy telewizję, a potem śpimy. Szybkich ładowarek używamy tylko podczas długich podróży.

A co z tymi, którzy nie mają garażu i parkują na zewnątrz? Rozwiązanie niemal dosłownie leży na ulicy. Niemiecka firma Ubitricity postanowiła wykorzystać fakt, że po wymianie tradycyjnych lamp na energooszczędne źródła światła LED obwody zasilania miejskich latarni zyskały sporą rezerwę mocy i opracowała proste ładowarki wbudowywane w słupy. Te proste i tanie urządzenia już działają m.in. w Berlinie i Londynie, a brytyjscy prawodawcy niedawno przegłosowali przepisy, według których wszystkie nowe latarnie (a także wszystkie nowe budynki mieszkalne i biurowe) muszą być wyposażone w punkty ładowania pojazdów elektrycznych.

Co z tego wynika? Ano to, że w codziennej eksploatacji można zapomnieć o konieczności odwiedzania stacji benzynowych/ładowania, czekania na napełnienie zbiornika/akumulatora i stania w kolejce do kasy. Prawda, że wygodnie?

To jeszcze nie wszystko

Wśród wątpliwości dotyczących pojazdów elektrycznych pojawiają się pytania o trwałość akumulatorów, zapewne powodowane doświadczeniami z żywotnością konwencjonalnych akumulatorów samochodowych i baterii w telefonach komórkowych. Jednak i tu problem jest mocno wyolbrzymiony. Producenci udzielają na akumulatory wieloletniej gwarancji – np. w przypadku Nissana LEAF jest to pięć lat, gwarancja Tesli na cały elektryczny zespół napędowy trwa osiem lat i nie wymaga wykonywania corocznych przeglądów (sic!), zaś na niektórych rynkach Hyundai oferuje na układ napędowy gwarancję dożywotnią. Znane są przykłady Nissanów LEAF pierwszej generacji wciąż jeżdżących na oryginalnych akumulatorach (najstarsze Tesle Model S mają dziś sześć lat i wciąż objęte są gwarancją).

Jak to możliwe? Po pierwsze, w akumulatorach samochodów elektrycznych stosowane są ogniwa odznaczające się znacznie większą odpornością na wielokrotne ładowanie i rozładowanie, niż używane w elektronice powszechnego użytku, np. telefonach. Mogą one wytrzymać tysiące cykli ładowania i rozładowania bez zauważalnej utraty pojemności. Po drugie, akumulatory trakcyjne pracują w optymalnych warunkach, bez nadmiernego rozładowania, przeładowania czy przegrzewania, które powodowałoby ich degradację. Dba o to system zarządzania BMS (Battery Management System) – wbudowany w akumulator specjalny komputer z oplatającą ogniwa siecią czujników. To właśnie on nie dopuszcza do rozładowania poniżej określonego minimum (rzędu 30 procent) lub przekroczenia bezpiecznego maksimum naładowania (80 procent) oraz do nadmiernego nagrzania ogniw podczas ostrej jazdy czy szybkiego ładowania, w razie potrzeby ograniczając przepływ prądu. Oprócz tego akumulatory zaopatrzone są w układ chłodzenia i podgrzewania, zapewniający im właściwą temperaturę pracy, która sprzyja większej trwałości.

Jeśli chodzi o napęd – tam właściwie nie ma się co zepsuć. Silnik elektryczny ma jedną część ruchomą (wirnik), a cały układ napędowy z przekładnią redukcyjną i mechanizmem różnicowym – kilkanaście. Trwałość całego zespołu Tesla ocenia na milion mil, czyli 1,6 mln km.

Są jeszcze kolejne plusy: niemal bezgłośna jazda bez cienia wibracji, potężny moment obrotowy w całym zakresie prędkości od startu zatrzymanego, pozwalający rodzinnemu sedanowi rozpędzić się od zera do setki w czasie rzędu 5 sekund lub krótszym (Tesla Model S P100D – 2,36 s), niskie położenie środka masy dzięki umieszczeniu akumulatora pod podłogą, zapewniające niedościgłą stabilność w zakrętach, olbrzymia ilość miejsca dla pasażerów i bagażu, bardzo małe koszty eksploatacji itd.

Efekt jest taki, że praktycznie każdy, kto miał okazję zakosztować jazdy rasowym samochodem elektrycznym, nabiera ochoty na takie auto. Wysokie ceny akumulatorów sprawiają, że (zwłaszcza w polskich realiach) nie jest to jeszcze przyjemność dla każdego, ale pojazdy elektryczne są wciąż na początku kariery i dzięki potężnym inwestycjom w rozwój i masową produkcję ich ceny będą szybko spadać, w ciągu kilku lat schodząc poniżej cen aut z silnikami spalinowymi.

A może jednak wodór?

Odpowiedź na to pytanie jest krótka i jednoznaczna: nie. Dlaczego? Powodów jest wiele, w tym wada nie do pokonania ze względu na prawa fizyki – niska sprawność procesów wytwarzania i sprężania wodoru oraz pracy ogniwa paliwowego. Dlatego całkowita ilość energii zużywanej przez pojazd wodorowy na przejechanie jednego kilometra jest trzy razy większa, niż w przypadku auta z akumulatorem.

Zdecyduje jednak co innego – samochody z wodorowymi ogniwami paliwowymi są po prostu niepraktyczne. Fakt, że baniaste zbiorniki na wodór i inne elementy układu napędowego zajmują bardzo dużo miejsca, przez co np. Toyota Mirai mieści tylko cztery osoby, to drobna niedogodność. Gorzej, że pojazd wodorowy jest całkowicie uzależniony od stacji tankowania. Do trzech minut, w ciągu których zostaną napełnione zbiorniki, trzeba doliczyć czas dojazdu do stacji, a w przypadku Polski najbliższa znajduje się w... Berlinie. Wspomniana na początku wycieczka nad morze lub w góry jest w przypadku auta wodorowego możliwa tylko na lawecie. Nawet gdybyśmy – nie dbając o ekonomiczny sens takiego przedsięwzięcia – kosztem 10 miliardów złotych wyposażyli każdą z 2,5 tysiąca polskich gmin w stację tankowania wodoru (wg Jackie Birdsall z Toyota USA postawienie na stacji benzynowej dystrybutora z wodorem kosztuje ok. 1 mln dolarów), w dalszym ciągu każde tankowanie oznaczałoby wielokilometrową wyprawę.

Ja wybieram wtyczkę i gniazdko, a wy?