Několik poznámek k elektromobilitě

Už jste někdy jeli v dobrém elektroautě? Já ano. Byla to Tesla, nevím přesně který typ. Ale nezapomenu na to. Bylo to nejúžasnější svezení, které jsem kdy v autě absolvoval. Klidná, tichá jízda, bez jakéhokoli řazení, při nájezdu na dálnici akcelerace, jakou jsem v žádném autě ani přibližně nezažil.

Já jsem si nakonec také pořídil elektrovůz, a to ojetý BMW i3.

Moje nové ojeté autíčko BMW i3

Neudělal jsem to ale z ekologických důvodů, ale protože je jízda elektromobilem skutečné potěšení. Toto autíčko nemá takovou akceleraci jako Tesla, ale i tak je velice živé a když na to šlápnu, velice čiperně zrychluje. Protože ho mohu nabíjet doma v garáži, je jeho provoz zhruba třikrát levnější, než u benzínového auta. A také už vůbec nemusím k benzínce (a k veřejným nabíječkám nejezdím). Ale i u tohoto auta dokonale platí, že elektromotor je daleko vhodnější pro pohon dopravního prostředku. Kdyby byly lepší baterie, bylo by to dokonalé. Ale potvrzují to dopravní prostředky, které baterie nevyužívají: tramvaje, trolejbusy, elektrické a dieselelektrické lokomotivy a další. Prostě: kam je možné přivést elektrický proud, tam se spalovací motor nechytá.

Symbol elektromobility - TESLA model 3

Elektromobil je nutno posuzovat i z jiných hledisek než EKO nebo cenových

Když média hodnotí elektroauta, dělají to téměř vždy výhradně z ekologického hlediska. Evropská unie se rozhodla zprotivit tyto vozy tím, že nutí lidi k jejich koupi a na druhé straně zpřísňuje ale normy pro výrobu automobilů se spalovacím motorem natolik, že se jejich vývoj a výroba významnš prodražuje a auta se stávají nedosažitelnými pro většinu obyvatelstva. Navíc tím upadá evropský automobilový průmysl, automobilky se stávají nekonkurenceschopné a také proto jezdí po evropských silnicích čím dál více starších aut, které daleko více "smrdí". Evropská unie to chce řešit opět tak pitomě, jako poslední dobou dělá snad všechno - chce prý zakázat opravy aut starších patnácti let. Zatím to neprošlo.

Já mám elektromobil hlavně proto, že jízda s ním je pro mne potěšení. Tichý, žádné vibrace, nechcípá, má obrovskou akceleraci, nemá převodovku, sílu má při jakékoli rychlosti až do maximálky, ve městě naprosto perfektní, v zácpách nespaluje zbytečně palivo nebo se nemusí startovat, nemusím vůbec jezdit k benzínkám a ztrácet tam čas, jen občas večer doň vstrčím kabel a ráno ho vytáhnu (dohromady 20 vteřin), nabíjím v noci nízkým tarifem elektřiny, a také mám skoro pořád "plnou nádrž". A navíc má téměř třikrát levnější provoz i při fialové ceně elektřiny, nemá žádné výměny olejů, rozvodů, svíček, chladicí kapaliny, turbo, spojky, nemá startér, výfuk, chladič... A opotřebení brzd je minimální, neboť 99% brzdicí doby je realizováno rekuperací (pro ty vzadu: bržděním motorem při vyrábění elektřiny a zpětným nabíjením do baterie). To jsou hlavní výhody elektromobilu, ne jenom ekologie (která je určitým způsobem i sporná).

Spalovací motor jako nouzovka

Elektrický motor svou jednoduchostí, spolehlivostí, účinností (přes 90%) a všemi svými dalšími vlastnostmi se na počátku automobilismu jevil nejvhodnějším pro pohon automobilů. Na začátku 20. století ve Spojených státech amerických jezdil větší počet elektromobilů než aut se spalovacím motorem. Největší americký výrobce aut Henry Ford spolupracoval s Edisonem na elektromobilu pro běžné použití. Bohužel se potýkali s problémem těžké baterie, kvůli čemuž měly vozy krátký dojezd, což nemohlo konkurovat automobilu se spalovacím motorem, kterým byla dána přednost. Takže spalovací motor se všemi svými nectnostmi dočasně a nadlouho zvítězil pro použití v dopravě a tam, kde nebylo možné používat elektřinu po vedení. Ale například tramvaje používají elektromotory od začátku.

Po celé století si vedl vítězně spalovací motor v automobilech. Důvodem bylo to, že vývoj v oblasti baterií a akumulátorů pokračoval příliš pomalým tempem. Až v současné době pokročil vývoj akumulátorů natolik, že lze vyrobit elektromobil, který je prakticky použitelný, i když akumulátor je pořád jeho určitá slabina. V současné době podle mne není možné nahradit auta se spalovacím motorem elektroauty. Tomu musí ještě výrazně pokročit vývoj v oblasti akumulátorů, hlavně v jejich kapacitě (kolik energie jsou schopny vydat vzhledem k hmotnosti). Současné baterie pro dojezd okolo 500 km mají hmotnost cca 300 kg, což je mnoho a znamená to tahání výrazné zátěže navíc. Stejnou vzdálenot ujede benzínové auto se 30 kg benzínu, čili je tu poměr hmotnosti 1:10.

Další nevýhodou baterie je pomalé nabíjení. Zatímco benzín načepuji za cca 5 minut, elektromobil nabíjím na rychlonabíječce cca pět až desetkrát pomaleji. Tahle skutečnost ale nemusí vadit té časti majitelů elektromobilů, kteří si mohou nabít svůj vůz doma v garáži "přes noc". Pro ty je naopak dobrá v tom, že nemusí jezdit k benzínce a mají "plnou nádrž" každé ráno bez jakékoli námahy (tedy zavstrčit či vytáhnout kabel trvá pár vteřin).

Elektromotor je ve všech svých vlastnostech výrazně lepší, než spalovací motor

Co se týče elektroaut, tam dominují dvě hlavní oblasti:

• elektromotor
• baterie

Elektromotor je ve všech svých vlastnostech lepší pro pohon auta než motor spalovací (na což různé články o elektromobilech ale úplně kašlou), baterie naopak v současné době přináší daleko více nevýhod. Připomeňme si výhody elektromotoru oproti motoru spalovacímu:

• nepožaduje startér, on totiž vůbec nepotřebuje "startovat"
• nepotřebuje spojku - velký krouticí moment od nuly
• nepotřebuje převodovku - výborný průběh krouticího momentu v celém rozsahu otáček
• okamžitá reakce na "plynový" pedál
• nepoměrně jednodušší konstrukce
• je lehčí a znatelně menší
• nepotřebuje tlumiče výfuku - je tichý
• absolutně bezemisní provoz
• minimální vibrace - nepřevádí se lineární pohyb na rotační
• podstatně větší účinnost
• jeho výroba je daleko ekologičtější
• nespotřebovává olej
• šetří brzdy a tím i snižuje emisi prachu z brzd - brzdí se rekuperací
• energie z brzdění se z velké části vrací do baterie
• pohon všech kol se řeší více elektromotory, takže nápravy nejsou mechanicky propojeny a nemusí se řešit kompromis mezi trakcí a parazitními momenty (vypůjčeno od Martina Vaculíka)
• lépe se řídí jeho vlastnosti

Naproti tomu baterie jsou však u dnešních elektromobilů nutností, ale přinášejí zatím jen problémy

• pro aspoň dostatečný dojezd musí být obrovské, těžké a velmi drahé, čili mají malou kapacitu
• jejich výroba je neekologická
• spotřebovávají při výrobě velké množství vzácných materiálů, zvláště kovů, jejichž těžba je neekologická
• nabíjení trvá dlouhou dobu ve srovnání s načepováním paliva
• při nabíjení velkého množství vozů nerovnoměrně a výrazně zatěžují současnou elektrickou síť
• podle mnohých elektromobilních aktivistů je starost o úroveň nabíjení baterie velmi náročná, baterie běžně nesmí využívat plný dojezd, ideální je prý nabíjet baterii pouze v určitém malém rozmezí kapacity a nevyužívat ji na sto procent, což dělá z člověka sluhu elektromobilu a dále mu podstatně snižuje už tak sotva dostatečný dojezd (podle mne je to přehnané a výrazně to snižuje kvalitu elektromobility)

Z toho všeho musí i podprůměrně inteligentní člověk pochopit, že zavádět elektromobily na povel spolu se zákazy spalovacích motorů v autech je, mírně řečeno, kontraproduktivní, správně řečeno zcela nesmyslné. Jedině, že by cílem bylo zničit svůj automobilový průmysl. Bohužel se takto chová moloch, zvaný Evropská Unie, za plné podpory naší pětikoaliční vlády (je rok 2024 a vládne tu EU prostřednictvím vlády Petra Fialy).

Elektromobily se prosadí samy, ale až tehdy, budou-li podstatně efektivnější baterie a přizpůsobená infrastruktura. A nebude třeba zakazovat spalovací motory. A elektroauta ovládnou trh stejně jako třeba digitální fotáky odepsaly film. Ale nejde to přes vnucování příkazy a zákazy. Třeba to, co dělají společnosti, nabízející veřejné nabíječky, je nepochopitelné. Když si jedu načepovat benzín, nepotřebuji různé předplatné a čipy a různé podmínky. Prostě přijedu k benzínce, načepuji, zaplatím a jedu. Tohle u veřejných nabíječek z nějakých přihlouplých důvodů prostě nejde. A co společnost, to jiné podmínky. Tím tu elektromobilitu jen zhnusily.

Kromě čistých elektromobilů vyrábějí ještě automobilky nějaké "hybridy", které kombinují spalovací motor s motorem elektrickým, ale jejich konstrukce je taková, že tím vlastně ztrácí téměř všechny výhody, plynoucí z čistě elektrického pohonu, hlavně vzniká nutnost vmontovat opět do vozu spojku a převodovku a propojit to mechanicky s elektromotorem a všechno sladit dohromady - no viz níže.

Jak z toho?

Výměnné bateriové bloky

Pokud EU řídí vše a zakazuje a přikazuje co se dá, škoda, že je tam nenapadlo donutit automobilky sjednotit bateriové bloky do kompatibility. Princip by byl následovný: Bateriový blok by byl zespodu auta přístupný pro atomatickou výměnu a bezpečné zajištění. Elektromobil by přijel k nabíjecí stanici, najel by, podobně jako třeba do myčky, do "výměníku", kde by mu automat odjistil a vyndal vybitý blok baterií a vložil a zajistil nabitý blok. Řidič by zaplatil podle toho, jaký by byl rozdíl v množství energie, obsažené v příslušných blocích. Takže baterie by nebyly součástí atomobilu, ale byly by výměnné a braly by se jako palivo. A státní dotace by vlastně byly v tom, že řidič by neplatil za baterii, ale měl by ji pouze "zapůjčenu".

Nabíjecí stanice by provedly otestování bateriového bloku, nevyhovující bloky by vyřadily a dobré by daly nabíjet. V tomhle systému by velmi dobře šlo používat tyto bloky jako určité regulátory vyrobené energie - při přebytku by se hromadně nabíjely, při nedostatku pouze nutné počty. A dokonce by šlo, při hlubokém nedostatku právě vyráběné energie, použít nabité bloky jako nouzový doplňkový zdroj energie.

Ale myslíte si, že orgány Evropské Unie, přeplněné politiky jako je třeba Danuše Nerudová nebo Uršula fonderlajenová by takto náročný a velice přínosný systém prosazovaly? To ne, jen zákazy, omezování, to totiž nevyžaduje vysokou inteligenci.... Takže o tomhle si nechme jen snít...

Plug-in Hybrid prý by mohl pomoci situaci řešit?

Většina článků hodnotí plug-in hybridy takto: Plug-in hybrid (tzv. PHEV = Plug-in Hybrid Electric Vehicle) je automobil s kombinovaným pohonem spalovacího motoru a elektromotoru. Ten zásobují energií baterie, které lze dobít z elektrické sítě (ale i jízdou). Proč to všechno? Elektromobily jsou budoucnost, ale pro někoho je stále nepředstavitelné být závislý jen na bateriích a dobíjení. Plug-in hybridy představují ideální kompromis. Ve městě jezdí zcela bez emisí na elektřinu, na delší trasy vůz pohání spalovací motor, kterému navíc k vyššímu výkonu pomáhá elektromotor (a tím i k nižší spotřebě a emisím).

Autoři těchto hodnocení zcela zapomínají na to, že takováto konstrukce automobilu zcela popírá výhody použití elektromotoru, uvedené v úvodu tohoto článku. Konstrukce takového vozu je ještě složitější, než čistě spalovací pohon, potřebujeme opět startér, chladič, převodovku, spojku, olej, tlumič výfuku, filtr pevných částic atd., úspora hmotnosti použitím menší baterie je skoro vyvážena použitím chladicí, výfukové soustavy, převodovky, materiálu pro spojení elektromotoru se spalovacím motorem, takže z výhod zůstává jen možnost rekuperace brzdné energie a někdy i nabíjení baterie spalovacím motorem. Už konstruktéři dieselelektrických lokomotiv věděli o nesporných výhodách elektromotorů při pohonu vozidel, a tam se diesel stará jen o výrobu elektřiny pro pohonné elektromotory a vůbec se necpe do pohonu. Pravda, existují i hybridy, které nemají převodovku ani spojku a využívají při menších otáčkách elektromotor (který má i při nižších otáčkách vysoký krouticí moment) a při vyšších otáčkách spalovací motor, kterým současně nabíjejí baterku, ale těchto vozů není zase až tolik.

Plug-in Hybrid s mechanicky nezávislými motory

Podle mne záleží na tom, jak je takovýto vůz navržen. Možná by nejlepší řešení bylo takové, že by spalovací motor o výkonu cca 130 kW poháněl přední nápravu a elektromotor o výkonu cca 100 kW poháněl nápravu zadní. Mezi motory by neexistovalo žádné mechanické propojení, to by bylo realizováno pouze silnicí. Řízení motorů a rekuperace by samozřejmě řídil počítač. Baterie by měla kapacitu cca 15 kWh a šla by dobíjet AC nabíječkou 11 kW nebo DC 50 kW. Většinu brzdné energie by elektromotor rekuperoval zpět do baterie, vůz by se dal nabíjet i při jízdě tím, že by elektromotor kladl určitý brzdný odpor spalováku a tím by se dala také dobíjet baterka. Tento režim by byl spíše nouzový.

Tento způsob uspořádání by zjednodušil konstrukci celého vozu, zjednodušil převodovku (rozjezdy by realizoval pouze elektromotor), vůz by byl schopn až cca 80 km dojet čistě na elektřinu a přitom na běžné palivo by uměl až cca 600 i více km. Bylo by velmi vhodné doplnit u benzínek ke stojanům i 50 kW nabíječku, aby si hybrid během čepování paliva mohl i částečně dobít baterku. Během pětiminutového čepování paliva by si mohl tak nabít energii na cca 25 km jízdu čistě na baterii. Ale možná existuje koncept ještě lepší:

Elektromobil s dobíjením baterie pomocným spalovacím motorem

V současné době by zřejmě bylo nejproduktivnější vyrábět elektromobily s malým dojezdem a silným elektromotorem (výkon minimálně 100 kW, kapacita baterie cca 30 kWh (tj dojezd cca až 200 km čistě na elektřinu)). Takovéto vozy by si zachovaly všechny výhody elektrického motoru pro pohon a velice zmírnily nevýhody baterie její třetinovou velikostí. Dojezd by se u takovýchto vozů prodlužoval pomocí spalovacího motoru s výkonem 25-35 kW, spojeného pouze s generátorem elektřiny pro nabíjení baterie. Tento motor by běžel jen ve svých ideálních podmínkách (hlavně počet ot/min), tak, aby měl maximální účinnost a minimální exhalace a pouze by dobíjel baterii. Tento motor by se spouštěl podle potřeby, zvláště při vybití baterie pod určitou mez. Odpadní teplo ze spalovacího motoru by se v zimě dalo využívat i k vytápění automobilu, v zimní koloně by běžel na malé otáčky, topil a také trochu dobíjel baterii, která by se dala také využívat k topení při jejím vysokém stupni nabití. Podle velikosti palivové nádrže by takový vůz mohl klidně dojet i přes 1000 km. A mohl by být i docela levný, pokud by někteří konstruktéři v EU dostali aspoň trochu rozum. A na cestě by se v časové nouzi dalo jen čepovat palivo, nemuselo by se vždy jen nabíjet. Nabíjelo by se většinou až doma. Pokus o takový vůz už byl - BMW i3 REX, bohužel ho jacísi inteligenti vybavili pouze devítilitrovou nádrží na palivo. Navíc uvažovali spalovák jen jako prostředek pro výhradně nouzové dojetí a zapínali ho až při vybití baterie na 5%, takže tím tento koncept úplně pohřbili.

BMW i3 REX (Range EXtender) - pokus o elektromobil s prodlouženým dojezdem

Ale pokud by byl takový vůz kvalitně navržen, tak by se na takovém základě a v souladu s výsledky vědeckotechnického rozvoje dala realizovat postupná vylepšení, daná hlavně třeba zvyšováním kapacity baterií a jejich zlevňováním a současně přizpůsobováním energetického průmyslu elektromobilitě. Čili ponechat vývoj elektromobility přirozenému vývoji vědy a techniky a ne byrokraticky poroučet větru, dešti, jak se to nyní EU zcela nesmyslně snaží dělat skoro ve všem. Elektromobily jezdí úžasně, ale ještě nenastal jejich čas. Ale věřím, že časem nastane.

Zvýšení cel na čínské elektromobily

V červnu 2024 se EU rozhodla uvalit clo ve výši až 48% na dovoz čínských elektromobilů. Čína totiž podporou elektromobility a přístupem ke zdrojům materiálu hlavně na výrobu baterií výrazně zefektivnila výrobu elektromobilů do té míry, že se v Evropě vyráběné elektrovozy staly nekonkurenceschopnými. A tak místo řešení, které by umožnilo zmírněním emisních norem (emise CO₂ z automobilové dopravy činí v Evropě pouhé 1% emisí, vytvořené člověkem) podstatně zvýšit dostupnost moderních, čistších aut se spalovacím motorem a současně dovozem přece jen levnějších elektromobilů z Číny, čímž by se zvýšila i dostupnost elektromobilů, zvolila EU opět to nejhorší, co mohla. Podstatné zvýšení ceny elektromobilů kvůli uvalenému clu a snížení dostupnosti "normálních" aut zavedením normy Euro 6 způsobí útlum automobilového průmyslu a prodlužování životnosti starých aut se spalovacím motorem, znečišťujícími více životní prostředí. Volby do EP v roce 2024 přece jen ukázaly, že si voliči přejí změnu takovéhoto sebevražedného chování, ale bohužel razance této změny měla být výraznější.

Chcete-li mi něco napsat, tak na adresu k1@kreteni.cz