Strona główna » transport » Jak powinien (będzie) wyglądać praktyczny samochód elektryczny?

Jak powinien (będzie) wyglądać praktyczny samochód elektryczny?

Archiwum

Większość urządzeń, które dziś znamy, ma swój stały i typowy wygląd. Każdy wie jak wygląda rower, maszyna do szycia czy biurko. Ale przecież żadna z tych rzeczy nie została od razu wymyślona w dziś istniejącym kształcie.  Powstała pierwotna koncepcja, a potem kolejne próby, ulepszenia nowe materiały i metody obróbki pozwalały na kolejne poprawki. Po okresie szybkiej ewolucji,prób i błędów, każda z tych rzeczy uzyskała swój kształt optymalny technologicznie i anatomicznie. Każda z tych rzeczy jest dostosowana do obsługi przez przedstawiciela gatunku homo sapiens i nie bardzo nadaje się dla jakiegokolwiek innego (nawet gdybyśmy znali taki o odpowiednich kwalifikacjach intelektualnych…)

Samochody w ciągu stu kilkudziesięciu lat ewolucji także dotarły do dość optymalnego kształtu. Ale obecnie stoimy u progu rewolucji w zakresie napędu i najwyższy czas zadać sobie pytanie- jak będzie wyglądał elektryczny samochód osobowy. Nie dziś. Dziś wiadomo jak wyglądają te, które są na rynku. Pytanie brzmi jak będzie wyglądał elektryczny odpowiednik VW Golfa czy Toyoty Corolli. Dojrzały, standardowy pojazd, po którym dokładnie wiadomo czego się spodziewać i który po prostu wypełnia swoją rolę.

Na razie odłóżmy kwestię autonomii (choć ona jest bardzo ważna, może i zapewne przewróci cały znany nam system transportowy). Musimy założyć, że kwestia własności pojazdów będzie wyglądać podobnie jak dziś: prawie każda dorosła osoba ma swój własny samochód, który służy zarówno do poruszania się lokalnie, jak też długodystansowo.

Przy tak postawionym problemie część odpowiedzi jest prosta- pozostajemy przy obecnych wymiarach zewnętrznych i 4-5 osobowym wnętrzu.

W samochodzie elektrycznym moc jest tania i prosta do uzyskania, a kosztowny jest zasięg. Stąd możemy się spodziewać jak największej liczby rozwiązań optymalizujących zużycie energii, aby rozsądny zasięg uzyskać z minimalnej możliwej pojemności baterii.

To jest po pierwsze optymalizacja aerodynamiczna. Jeśli komuś się wydaje, że wymogi zmniejszania oporu powietrza sprawiają, że samochody stają się prawie identyczne, to niech poczeka jeszcze 20 lat…

Po drugie i z tym nieco związane, rozsądne będzie zmniejszenie prędkości maksymalnej

Silnik elektryczny jest tani i jego moc też. Za to opór powietrza przy dużych prędkościach stanowi i będzie stanowił przeszkodę nie do pokonania dla baterii. Jakkolwiek tanie i pojemne by nie były.

Praktyczna minimalna granica zasięgu samochodu elektrycznego jest dość wyraźna. Jest to 300 km/200 mil. Tyle potrzeba dla używania samochodu w mieście przez całą zmianę jako taksówka, czy w innym podobnym użytku, albo dla odświętnej kilkusetkilometrowej podróży. Z ewentualnym doładowaniem po drodze. To jest minimum praktyczności jako domowy samochód. Jeśli ktoś podróżuje 10+ godzin dziennie w ruchu pozamiejskim to potrzebuje zupełnie innego pojazdu. Którego w wersji elektrycznej dziś jeszcze nigdzie nie dostanie.

Zatrzymajmy się przy minimum. Na pewno mówimy o współczynniku oporu powietrza poniżej 0.3, docelowo poniżej 0.25 i pewnej minimalizacji przekroju czołowego. Ale raczej do poziomu przeciętnego europejskiego samochodu kompaktowego i ogólnie zbliżonej wielkości pojazdu.

Dla przejechania tych około 300 km takim pojazdem potrzeba jest bateria o pojemności 40-50 kWh. Następnie mówimy o programowo ograniczonej prędkości, zapewne do okolic 140-160 km/h, może nieco większej.

Najzabawniejsza sprawa, czyli moc. Jak wielokrotnie przypominałem, w samochodach elektrycznych jest ona tania. Prędzej czy później dostępność naprawdę niewielkich i wystarczająco mocnych silników elektrycznych będzie powszechna i nie będzie stanowić wielkiej różnicy w kosztach produkcji i wielkości konstrukcji pojazdu. Więc praktycznie każdy pojazd będzie mieć maksymalną praktyczną moc silnika(ów). A ograniczeniem praktycznie dostępnej mocy jest po prostu przyczepność. Która zależy od szerokości opon*.  Stąd w pogoni za lepszymi osiągami opony są szersze i w samochodach elektrycznych ten trend będzie jeszcze bardziej widoczny. Z poważnym zastrzeżeniem- szerokie opony to większy opór, czyli większe zużycie energii, czyli mniejszy zasięg na z baterii. Czyli coś, czego w minimalnym praktycznym samochodzie na pewno nie możemy nawet rozważać.

Co nas doprowadziło do opon, i co za tym idzie drogi hamowania

Będą po prostu najwęższe możliwe dla danej masy pojazdu, czyli najbardziej przypominające dolną półkę współczesnych samochodów kompaktowych.

Co oznacza drogę hamowania ze 100 km/h nieco ponad 40 metrów. Jest to o tyle istotne, że potrzebujemy dokładnie tego samego odcinka dla przyspieszania. Oraz, że rozważania pomiędzy napędem na 4 koła, przednim i tylnym dotyczą zupełnie innych kwestii niż w spalinowych. Nie ma żadnego problemu z tunelem środkowy, bo silnik jest relatywnie mały i może być przy osi. Lub nawet dwa na oś, przy kołach (i elektronika zamiast mechanizmu różnicowego- to by miało fantastyczne możliwości!!!). Za to znaczenie ma kwestia przyczepności przy ruszaniu i oraz efektywności hamowania regeneracyjnego. Są to rzeczy dla standardowego rodzinnego kompakta mniej istotne i nie będę zgadywać, która opcja wygra, choć raczej bym nie stawiał na przedni napęd z racji większej komplikacji mechanicznej. Choć z drugiej strony dzisiejsi producenci samochodów te podzespoły mogą produkować w milionach.

Istotne jest przyspieszenie i potrzebna do niego moc. Przy napędzie na 4 koła, limit przyczepności to około 3 sekund do 100 km/h w optymalnych warunkach i to jest maksymalna potrzebna moc. 130 kW (173 hp) na tonę masy. Nieco zgaduję, że z tylnym napędem byłoby to około 5- 5,5 s, a z przednim ok 6,5-7 s, a maksymalna możliwa do wykorzystania moc to 70 i 60 kW/tonę odpowiednio.  Przy masie pojazdu z pełnym obciążeniem ok 2 ton (chyba nieco zawyżonej dla kompakta) dawałaby to potrzebną moc od 120 kW (180 hp) do 260 kW (350 hp). Tak, mówimy o najtańszym samochodziku rodzinnym. Ok, z napędem na 4 koła już nie będzie to najbiedniejsza wersja.

Te moce na dziś wyglądają na obłędne, ale sądzę, że przyjmą się bardzo szybko. Ludzie po prostu lubią przyspieszenie, a kiedy będzie je można zaoferować tanio i łatwo, to producenci to zrobią. A kiedy trochę więcej takich pojazdów się pojawi na ulicach, to spalinowe będą wyglądać… żałośnie.

Jak na razie nie bardzo w ogóle jest wybór takich pojazdów. Jeszcze nikt nie zrobił tego jak należy. Ale niektórzy są blisko. Renault na przykład pokazał na targach w Genewie prototyp mocnej wersji ZOE. Nowy model ZOE też jest pojazdem zbliżającym się do sensowności, ale nieco za mały i sporo za słabym. Za to obecnie jest oferowany z baterią 41 kWh, czyli minimalną jaką można uznać za rozsądną. Za to ten prototyp…. oprócz oczywiście wodotrysków typu nadwozie z włókna węglowego i koła 20 cali, to mamy silniki na obu osiach i łączną moc 340 kW (szersze opony na kołach 20 mogą tyle przenieść). Odbiór był ponoć entuzjastyczny. To byłby fajny samochodzik, ale gdyby ten układ napędowy po prostu wstawili do zwykłego ZOE, to byłby już całkiem dobry, normalny samochód, dla zwyczajnych ludzi. Lepszy niż jakikolwiek spalinowy tej wielkości.  A jakby co tu link do artykułu z targów.

Pozostaje jeszcze bardzo ważne pytanie o cenę

Ważne i ciekawe pytanie, bo odpowie jednocześnie na pytanie kiedy samochody elektryczne będą naprawdę konkurencyjne cenowo i kosztowo?

Otóż w biznesie samochodowym jest tak, że bezpośrednie koszty produkcji pojazdu powinny wynosić około 40% ceny sprzedaży. Reszta oczywiście nie jest zyskiem, a po prostu kosztami kapitałowymi, zarządu, etc. Z czego w przypadku pojazdów elektrycznych bateria może odpowiadać za połowę kosztów produkcji.

Z tych danych mamy bardzo, bardzo dokładną odpowiedź na pytanie: kiedy praktyczne samochody elektryczne będą kosztować tyle co spalinowe/będą opłacalne razem z kosztami eksploatacji/będą dostępne dla każdego/będą kosztować X dowolnej waluty.

Zwyczajnie podstawiamy aktualną cenę baterii i już nam wychodzi. Z tego typu kalkulacji dla Tesla Model 3 wychodzi, że koszt produkcji wynosi na pewno poniżej 120 dolarów/kWh pojemności, a ja podejrzewam, że wyraźnie mniej. Za takie kwoty można dziś kupić komercyjne ogniwa, z pewnymi wątpliwościami co do trwałości i jakości, to prawda, ale produkowane w znacznie mniej wydajnych instalacjach niż Gigafactory.

Tę odrobinę prostej arytmetyki pozostawię już Czytelnikom.

 

*Tak, wiem, mnóstwa innych czynników. Ale producent samochodu nie decyduje o wilgotności nawierzchni, temperaturze, stanie drogi, etc. A o szerokości opon- i owszem.

Reklamy

7 Komentarzy

  1. m0rwen pisze:

    Jakiś czas temu była mowa, o tym, że w małym kraju, gdzie średnia wieku auta podchodzi pod pełnoletność, racjonalną byłaby rewolucja w indywidualnym transporcie w postaci małych warsztacików dokonujących konwersji tego co już po drogach jeździ. Oczywiście po konwersji takie jeździdło nie będzie miało kształtu opisywanego powyżej. Widzisz jeszcze ten kierunek? W tej chwili nie obserwuję, żeby taka działalność rosła jak grzyby po deszczu. Ktoś oprócz Zbigniewa Kopcia robi to sensownie? Ludziska próbują montować silniki prądu zmiennego, nie widzę tego.

  2. @m0rwen
    Idea jest na pierwszy rzut oka bardzo dobra. Ale na drugi się robi znacznie więcej wątpliwości i nie wiem czy to dobry pomysł, a nawet skłaniam się, że nie.
    1. Ciągle jeszcze i przez jakiś czas tak będzie, kompletny zespół baterie + silnik elektryczny będzie cięższy niż spalinowy, a chyba zawsze będzie mieć większą objętość.
    2. Po przeróbce mamy pojazd cięższy niż oryginał i o innym rozkładzie masy.
    3. Połączenie cięższego pojazdu, innego rozkładu masy, tych samych hamulców (regeneracyjne pomoże, ale nie w awaryjnym hamowaniu) i starego nadwozia to proszenie się o problemy.
    4. Połączenie pkt 3 i elektrycznego silnika z ładną charakterystyka przyspieszenia, lubianą przez dwudziestolatków to gwarancja problemów.
    5. Masowe wystąpienie problemów z dwudziestolatkami wylatującymi z dróg w elektrycznych przeróbkach świetnie pogorszy ich odbiór społeczny i może spowodować wprowadzenie przepisów ograniczających dostępność elektryków i możliwość takich przeróbek.
    Choć z drugiej strony- kiedy mówimy o np. dostawczakach, to nie widzę praktycznie żadnych negatywów.

  3. m0rwen pisze:

    Z pewnością na dojazdach z pod miasta do pracy nie można oszczędzić tyle, co pracując w dostawczaku. Tu bym widział pole do tanich przeróbek, bo i wymagania funkcjonalne niewielkie. Doskonałą zachętą byłoby darmowe parkowanie dla elektryków, ale radni już zauważyli, że nie mają tyle miejsca w mieście. No i przecież nie będą sponsorować krezusów których stać na obecną ofertę EV.

    Przerobienie spaliniaka na pojazd którym można wypaść z drogi, raczej kosztowałoby trochę więcej niż włożenie do Seicento silnika z elektrycznego skutera. A droga przeróbka w kontekście fabrycznego EV, pewnie zaraz przestanie mieć rację bytu. Przechodzone EV już leżą na otomoto.

    Obecnie młodzież obrywa stawką ubezpieczyciela, pewnie i w tym wypadku mogłoby to tak zadziałać. Ale fakt, medialnie kiepsko by to wyglądało.

  4. m0rwen pisze:

    Dopiero spojrzałem w link — czyli prototyp Zoe ma zbliżone osiągi do Formuły E? Przy sporo większej wadze (w dużej części to większa bateria) jest też solidnie mocniejszy napęd — 460 vs 270hp. No ładnie.

  5. @m0rwen
    Chyba słabo napisałem. ZOE to jest dziś produkowany i dostępny samochód. Jest wielkości mniej- więcej Clio i chyba mocno pokrewny, choć nie jest elektryczna przeróbka Clio, tylko nowy samochód. Właśnie wchodzi jego druga wersja, która jest też oferowana z baterią 41 kWh. Moc silnika coś koło 60 kW
    Na targach pokazali wersję koncepcyjną tego z potężnym silnikiem, etc. Ideowo to jest coś w stylu starego Reno 5 RS. Trochę poetyckim językiem- dużo nie brakowało do zamieszek, jak się okazało, że nie można go kupić, więc Renault kilka dni temu zapowiedział, że jednak będzie coś takiego w produkcji.

  6. @Piotr34
    W skrócie- standardowa propagandówka lobby paliw kopalnych robiona przez postsowieckich pseudofachowców. I tyle. Nie doczytałem nawet do połowy, bo takie teksty widzę często, a ten jest wyjątkowo słaby.
    Mi się nie chce. Jak chcesz to weź i sprowadzaj każde zdanie, bo w każdym jest półprawda i manipulacja.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s

Follow rewolucja energetyczna on WordPress.com
%d blogerów lubi to: