K benzince i zásuvce

O elektromobilitě se sice hodně píše, ale samotné elektromobily nikde... Mnoho povyku pro nic? Zatím to tak vypadá. Auta na spalovací motor sice taky potřebovala několik desetiletí, než se z nich stalo něco víc než rachotící atrakce, jenže ropy byl...

O elektromobilitě se sice hodně píše, ale samotné elektromobily nikde... Mnoho povyku pro nic? Zatím to tak vypadá. Auta na spalovací motor sice taky potřebovala několik desetiletí, než se z nich stalo něco víc než rachotící atrakce, jenže ropy byl dostatek, snadno se skladovala a čerpala do nádrží. To je zásadní rozdíl v uvedené paralele...

Častá tvrzení, že automobilky záměrně blokují výrobu elektromobilů, vyvrací jejich investice do tohoto druhu pohonu. Třeba BMW již utratilo za vývoj svých připravovaných modelů i3 a i8 sumu okolo tří miliard dolarů, automobilky Renault a Nissan již společně vynaložily dokonce 5,6 miliardy dolarů na své připravované či již vyráběné elektromobily. Obrovské prostředky investují také třeba Mercedes-Benz, koncern Volkswagen či PSA Peugeot Citroën. Navzdory těmto obrovským investicím jsou elektromobily stále popelkou. Vloni se jich celosvětově prodalo jen 43 000...

Bez infrastruktury to nepůjde
Představa silniční dopravy založené na elektromobilech je lákavá. Žádné emise, snížená hlučnost, nízké provozní náklady a tak dále. Jenže pak přicházejí negativa... Především krátký dojezd a zdlouhavé dobíjení. Oba problémy jsou zcela zásadní, a když se k nim přidá stávající cena akumulátorů, tak se zdá, že automobilky vyhazují peníze za jejich vývoj oknem. I kdyby dnes totiž někdo přišel s akumulátorem, který při hmotnosti 100 kg dokáže pohánět auto na vzdálenost 500 km, nebude to moc platné, protože jsou zde problémy s dobíjecí infrastrukturou. Její rozvoj totiž závisí také na tom, jak rychle lze akumulátory dobíjet. Pokud by existoval způsob, jak je dobít za pět minut, řešení by bylo jistě snazší, než v případě dobíjení po dobu osmi hodin. Například s hodinovým dobíjením kapacity pro 150 km jízdy by bylo v případě plné elektrifikace silniční dopravy nutno v ČR postavit minimálně 150 000 dobíjecích stojanů.
Existují různé varianty řešení, od klasických dobíječek (které však nelze umístit všude a v dostatečném množství) přes výměnný systém, jaký nabízí projekt „Better Place“ (taková výměnná stanice je ale dost náročnou stavbou a vyžadovala by normalizaci akumulátorů i jejich umístění a upevnění ve vozidlech) až po indukční nabíjení, které se sice testuje, ale potýká se zatím s mnoha technickými i logistickými obtížemi.
Není tedy divu, že se do sériové výroby elektromobilů automobilky příliš nehrnou, přestože do vývoje investují. Nissan Leaf a trojice vozidel Mitsubishi i-MiEV, Peugeot iOn a Citroën C-Zero jsou stále ojedinělými příklady čistého elektromobilu pod značkou velkého automobilového výrobce v sériové výrobě. Další budou v krátké době následovat, například elektrický smart třetí generace, nicméně svými výkony, zejména dojezdem, klasickým vozům tyto elektromobily konkurovat nemohou.

Ach, ty akumulátory...
Současné akumulátory trápí tři zásadní problémy: energetická hustota, cena a rychlost dobíjení. Skeptici příliš nedoufají v pokles cen klasických akumulátorů, ani v zásadní zvýšení jejich energetické hustoty. V Li-ion akumulátorech totiž hrají zásadní nákladovou položku suroviny potřebné pro jejich výrobu (přes 80 procent nákladů na výrobu), a i když princip jejich činnosti skýtá určitý prostor pro zlepšení, nedá se čekat zásadní skok. Například pro polymerové akumulátory LiFePO4 se odhaduje hranice energetické hustoty na úrovni 20 kWh/100 kg. To znamená zhruba kilo na kilometr dojezdu. S 300 kg akumulátorů bychom tedy mohli ujet zajímavých 300 km. Takový dojezd je ovšem možno zajistit i dnes pomocí Li-ion akumulátorů (viz elektromobily Tesla), ovšem za ceny, které trh akceptuje pouze v úzkém segmentu luxusních vozidel. Jinými slovy: pro běžná auta je dostatečná kapacita akumulátorů na palubě sice dosažitelná, ale příliš nákladná. Ani elektromobil s dojezdem 400 km ovšem není plnohodnotnou náhradou za klasický automobil se spalovacím motorem, který ujede 600 – 1000 km na jednu nádrž a doplní ji téměř kdekoli během tří minut.
Existují sice možnosti velmi rychlého nabíjení akumulátorů, ale za tři minuty to nejde a asi hned tak nepůjde. Například akumulátory SCiB (Super-Charge ion Battery) s lithium-titanátovými nanokrystaly, vyvinuté společností Toshiba, lze nabít do plné kapacity během cca čtvrt hodiny. Vzhledem k dalším svým výhodám, mezi které patří životnost, odolnost proti vysokým odběrovým proudům a také mnohem nižší citlivost na teplotu v porovnání s Li-ion akumulátory, představují SCiB jednu z možností dalšího vývoje elektromobilů. Další novinky se mohou kdykoli objevit díky rozsáhlému výzkumu, který běží v mnoha společnostech a laboratořích po celém světě. Pro příklad nemusíme jít daleko: může jím být i lithiový 3D akumulátor společnosti HE3DA, na kterém pracuje vývojový tým Jana Procházky. Má vysokou energetickou hustotu, může pracovat za vysokých teplot, je výrobně levnější, ale dobíjí se bohužel 24 hodin. Stále tedy existuje naděje na vhodnější akumulátory, než jsou ty stávající, nečekejme však zázraky.

Řešení jménem Plug-in hybrid
Znamená to, že jsou elektromobily odsouzeny do role exkluzivních modelů či malých městských vozítek? Ne nezbytně. Ustálená představa elektromobilu jako vozu poháněného výhradně elektromotorem nemusí nutně platit. Proč jezdit na elektřinu pořád a všude? Proč si ji nenechat pouze pro jízdu ve městech a pro takové jízdní režimy, kdy se skutečně vyplatí? Přesně toto umí nastupující generace plug-in hybridů, tedy hybridních vozidel s dobíjením akumulátorů, které umožní sice skromný, v reálném provozu ovšem velmi významný dojezd okolo 30 km v čistě elektrickém modu. Limitem klasických full hybridů je schopnost dobít akumulátor rekuperací pohybové energie. Té nedokáže vůz v reálném provozu nikdy nastřádat více, než kolik stačí na ujetí dvou až čtyř kilometrů v čistě hybridním modu. Proto jsou akumulátory full hybridů jen malé a větší nebudou - nemělo by smysl s sebou vozit prakticky nevyužitelnou zátěž.
Plug-in hybridy jsou na tom jinak – díky možnosti dobití ze sítě, se umí část cesty chovat jako čisté elektromobily, stále se však mohou spolehnout na svůj spalovací agregát. Díky tomu se tedy zřejmě stanou nutným spojovacím mostem mezi stávající spalovací technologií a technologií elektromobilů. Jejich výhoda je zřejmá: i bez dobití akumulátoru jsou schopny normálního provozu a jejich uživatelé tedy nejsou z hlediska dojezdu nijak limitováni. Záleží jen na jejich možnostech, do jaké míry možností elektrického pohonu využijí. Bez dobíjení vůz funguje jako standardní full hybrid se spalovacím motorem. Dnes nejrozšířenější hybridní vůz světa, Toyota Prius, umí jezdit s průměrnou spotřebou pod 5 l/100 km, překonává tedy klasické diesely, které navíc produkují pevné částice (saze) a mnohem větší množství oxidů dusíku než zážehové (benzinové) motory. Plug-in koncepce přidává možnost ujet několik desítek kilometrů pouze na elektřinu. Prius Plug-in Hybrid má zásobu na cca 25 km, Volvo V60 Plug-in Hybrid na 50 km a odlišně koncipovaný Opel Ampera či Chevrolet Volt až na 80 km. 

Celý článek přináší FLEET č. 4 / 2012