Samochody elektryczne oraz hybrydowe – są obecnie promowane jako przyjazne środowisku, i choć jeszcze sporo trzeba się nagłowić, żeby nie ustępowały spalinowym pod względem dynamiki jazdy, zasięgu czy prędkości nie mówiąc już o dostępności stacji ładowania i czasowi jaki jest konieczny do naładowania akumulatorów, do samochody te znajdują nabywców, choć raczej bardziej pasowałoby określenie „inwestorów”, bo przecież ta niewielka grupa przedsiębiorstw które zdecydowały się na zakup, de facto współfinansują w ten sposób badania nad napędem elektrycznym. Napędem który ma wiele niezaprzeczalnych zalet. Chyba największą, jest to, że silnik elektryczny może pracować na niemal dowolnych obrotach dostarczając wybrany moment obrotowy. Nie potrzebujemy więc skrzyni biegów ani ciężkich (lub drogich w przypadku dwumasowych) kół zamachowych. Silniki możemy umieścić w zasadzie w felgach, więc odpadają przeguby i mechanizmy różnicowe. Sterować silnikami możemy elektronicznie, a przy odrobinie wysiłku mogą działać jako hamulce elektrodynamiczne2. Niewielki komputerek może sterować kontrolą trakcji a napęd na cztery koła nie wiąże się z koniecznością rozkładania napędu. Same zalety. Do tego silniki elektryczne są stosunkowo ciche. To co słyszymy – to szum powietrza i łożysk. Nie potrzebujemy tłumika, katalizatora i filtra cząstek stałych – a dwa ostatnie – to kosztowne elementy które się co jakiś czas wymienia. Silniki te poza tym wszystkim nie emitują spalin, a w przypadku bezkomutatorowych – nawet odrobiny ozonu. Jest tylko jedne zasadniczy problem – zasilanie, a właściwie nie tyle zasilanie, co zapewnienie zasilania w ruchu – czyli zmagazynowania anergii i to w dość sporych ilościach.
Mówimy tu o ilości energii na poziomie setek kilowatogodzin. Jeśli chcemy korzystać z mocy naszego samochodu – potrzebujemy średnio przynajmniej 20kW. Pamiętajmy przy tym, że ładowanie akumulatorów jest czasochłonne, wypadałoby, że by pojedyncze ładowanie wystarczyło na dłuższy czas – powiedzmy – 10 godzin (co przy średniej prędkości 60km/h daje zasięg około 600km – uzyskiwany bez najmniejszych problemów przez samochody benzynowe. Daje to nam energię 200kWh, którą musimy zgromadzić w akumulatorze. Akumulator samochodowy o napięciu 12V posiada zazwyczaj pojemność która wobec takich potrzeb naprawdę nie zachwyca – ma około 50-60 Ah, co po przemnożeniu przez napięcie (P=UI; W=UIt) – dostajemy zawrotne 700Wh czyli 0,7kWh. Możemy zaoszczędzić energię odzyskując ja przy hamowaniu, ale i tak jesteśmy co najmniej dwa rzędy wielkości poniżej potrzeb. Musimy więc takich akumulatorów zabrać wiele, i do tego wykonanych w innej technologii – bo akumulatory ołowiowe są bardzo ciężkie, i niezbyt dobrze znoszą głębokie rozładowanie. Ale zarówno akumulatory litowe jak i polimerowe mają wady – po zużyciu są niezwykle niebezpieczne dla środowiska. Czy więc jest to tak ekologiczne? A jeśli tak – to czy na pewno opłacalne.
Wspomniałem o czasie ładowania akumulatorów i Ti także pojawiają się problemy techniczne. Jeśli chcemy akumulator naładować szybko – musimy go ładować dużym prądem. Policzmy: mamy 200kWh, w akumulatorach o sumarycznym napięciu – powiedzmy dla uproszczenia 200V3. To nam daje ładunek (ładunek jaki przepłynął – to iloczyn prądu i czasu) 1kAh. Czyli jeśli ładować będziemy cała godzinę – prąd ładowania będzie wynosił 1000A. Jeśli samochód podłączamy do ładowania przez cały czas gdy nie jeździ, będziemy go ładowali 14 godzin, i prąd ładowania spadnie do bagatela ponad 70A. Wydaje się niewiele? Ciekawe kto będzie miał takie przyłącza, bo na mieszkanie nie daje się więcej niż 25A.
Z tych powodów wierzę raczej w elektryczne skutery, przeznaczone na krótkie dojazdy do centrum czy do pracy, niż na samochodu jakie znamy z naszych ulic.
Z prądem jest jeszcze jeden, często przy okazji dyskusji i napędzie elektrycznym, problem – prąd trzeba wyprodukować, a to też nie jest całkiem czyste.
Źródła odnawialne zaspokajają obecnie tylko kolka procent zapotrzebowania na prąd. Elektrownie słoneczne i wiatrowe są dopiero w fazie rozwoju, i znamy ich obecne ograniczenia. Są drogie i produkują niewiele prądu. Elektrownie wodne nie wszędzie można postawić, choć prąd dobrze transportuje się na duże odległości. Paliwa nieodnawialne natomiast kiedyś się skończą i nie ma co liczyć na powtórną przeróbkę drewna na węgiel, bo w międzyczasie wyewoluowały bakterie które dobrze sobie radzą z celulozą. Jednak sporym problemem są dodatkowe koszty wyprodukowania prądu. Mogą być one niewielkie – drobne zmiany rozkładu temperatury – jak w przypadku ogniw słonecznych, niewielkie zmiany kierunków i siły wiatru – bo farmy wiatrowe, podobnie jak drzewa, stawiają opór, po zmiany w mikroklimacie – bo elektrownie wodne wymagają dużych spiętrzeń, a więc sporych magazynów wody – która działa jak cieplny kondensator, po zanieczyszczenie atmosfery – w przypadku elektrowni węglowych i gazowych, i zatrucie oceanów – co prawda opóźnione, ale w końcu żaden pojemnik nie wytrzyma wystarczająco długo, a odpady radioaktywne są także trujące. Zużyte ogniwa słoneczne czy elementy prądnic czy żywice użyte do budowy łopat wirników turbin wiatrowych także nie są obojętne dla środowiska.
Dlatego jak słyszę o tym, że energia elektryczna, użyta do zasilania samochodu jest czysta, to wiem, że niektórzy w to wierzą, ale tak naprawdę oznacza to, że brudzi się gdzie indziej. Gdzieś gdzie nas nie ma, więc nie powinno nas to obchodzić. Tylko, że to już nie jest ekologia.
Może więc zostać przy tradycyjnych silnikach spalinowych, ale zmienić rodzaj paliwa. Bardzo dobrym kandydatem jest wodór, przy którego spalaniu uzyskuje się parę wodną. Może to jest przyszłość – żadnej sadzy. Żadnych spalin. Tylko smugi stygnącej pary kondensujące w chłodnym powietrzu.
Część druga wieku pary i elektryczności.
Lecz obawiam się raczej, że nie będą one tolerowane przez branże paliwowe oparte na paliwach kopalnych. A samochody elektryczne – tak – bo utratę klientów indywidualnych powetują sobie na większym zapotrzebowaniu elektrowni. Ale to tylko moja osobista paranoja4.