Elektromos autó - hogyan működik?
Elektromos autó - Jelenleg sok szó esik az elektromos autókról és az általuk kínált előnyökről - alacsonyabb üzemeltetési költségek, sokkal kevesebb zaj, mint a benzin- vagy dízelmotoros vetélytársaknál, és alacsonyabb gépjárműadó is. És ha most vesz egyet, akkor a kormány plug-in járműtámogatásának köszönhetően akár kedvezményt is kaphat az új autó árából.
Mi az elektromos jármű (EV - Electric Vehicle)?
Ezt a kifejezést azokra az autókra használják, amelyek kizárólag elektromos árammal működnek, és ezért nem bocsátanak ki kipufogógáz-kibocsátást; vezető példa erre a Kia e-Niro, a 2019-es év elektromos autója. Az akkumulátoros elektromos járművek (BEV) néven is ismert járművek benzin- vagy dízelmotor helyett elektromos motorral rendelkeznek, amelyet akkumulátorok táplálnak, amelyeket például az autó konnektorba dugásával lehet feltölteni.
Hogyan működik az elektromos autó?
Minden elektromos autót egy villanymotor hajt, amely az energiát egy halom akkumulátorból nyeri. Az elektromos autó kezdeti időszakában ezek az akkumulátorok ólom-sav akkumulátorok voltak, de a modern elektromos autó lítium-ion akkumulátort használ, amely sokkal több energiát képes tárolni.
Ebben a történetben egy elektromos autó anatómiáját bontjuk le a legfontosabb összetevőkre: az akkumulátorokra, a vezérlőegységre és az elektromos motorra. Kitérünk az elektromos autók néhány jellemzőjére is, például a regeneratív fékezésre és a töltésre.
Akkumulátorok
Az akkumulátorok leggyakrabban az autóban alacsonyan helyezkednek el, és egyes esetekben a padló mentén futnak. Ez segít abban, hogy az autó súlypontja alacsonyan maradjon, és így a kanyarokban a stabil maradjon. Az akkumulátorok azonban nehezek, ezért a legtöbb elektromos autó súlya jóval nagyobb, mint a hagyományos autóké. A Renault Zoe például 1943 kg-ot nyom, míg a Ford Fiesta 1620 kg-ot.
Egy elektromos autó általában rendelkezik egy kiegészítő akkumulátorral is, amely az autó elektromos rendszerét látja el, ami azt jelenti, hogy az autó világítása és infotainment rendszere akkor is működik, ha a fő akkumulátorból kifogy az energia.
Az elektromos autókat jobban befolyásolja az időjárás, mint bármely más autótípust. Hidegebb időben valószínűleg jóval kisebb hatótávolság áll majd rendelkezésre, mint a melegebb hónapokban. Egy Nissan Leafet hideg időben érintő teszt során például 175km-t mérföldet sikerült megtenni - nyáron ennél jóval többre számíthat.
Elektromos motor
Az elektromos motor az autó kerekeinek meghajtására szolgál, és ha két motort használnak, amelyek közül egy-egy tengelyre kerül, akkor az elektromos autók négykerék-meghajtásúak is lehetnek. A Jaguar I-Pace például két villanymotorral és négykerékhajtással rendelkezik, míg a Nissan Leaf egy villanymotorral és elsőkerékhajtással.
Töltés
A legtöbb teljesen elektromos autót és plug-in hibridet a töltéshez be kell dugni a konnektorba, akár egy hagyományos háztartási konnektorból, akár egy falra szerelt töltőről, akár egy gyorstöltőről, amelyet leggyakrabban az autópálya-töltőállomásokon vagy a nagyvárosokban lehet látni. A jövőben az elektromos autót nem kell majd bedugni a konnektorba a töltéshez: ehelyett egy speciális táblára vagy területre kell majd hajtani, és az autó vezeték nélkül, induktív töltésként ismert folyamat révén töltődik majd. A Nissan például 2009 óta dolgozik az induktív töltési technológián.
Üzemanyagcellás járművek
Néhány elektromos autó hidrogén üzemanyagcellából nyer az áramot, és az ilyen autókat általában üzemanyagcellás járműveknek nevezik. A hidrogén üzemanyagcelláknak jelenleg számos különböző típusa létezik, de a legtöbbjük ugyanazon az elven működik, azaz a hidrogén és az oxigén összekeverésével villamos energiát és vizet állít elő. A Toyota Mirai és a Hyundai Nexo két példa a hidrogén üzemanyagcellás járművekre. Az üzemanyagcellás járműveket speciális töltőállomásokon kell feltölteni hidrogénnel, amelyekből Magyarországon nincs sok.
Mi az a hidrogén üzemanyagcellás jármű?
Mint említettük, ezek az autók egy üzemanyagcellában hidrogént és oxigént kevernek össze, hogy elektromos áramot termeljenek. Ritkák - a Toyota Mirai egyike a kevés megvásárolhatónak -, mert drágák, és nyilvános hidrogéntöltő állomás sincs sok.
A hidrogénüzemű autók feltöltése kevesebb mint öt percet vesz igénybe, hatótávolságuk nagyobb, mint az akkumulátoros-elektromos autóké, és kipufogógázukból csak víz kerül ki.
Ezért egyesek úgy vélik, hogy ezek jelentik a legjobb hosszú távú megoldást a zéró emissziós autózásra. A hidrogén előállításához és szállításához használt eljárások azonban összességében kevésbé környezetkímélővé teszik őket, mint a hagyományos elektromos autókat.
Vezérlőegység
Az elektromos autókban is van egy vezérlőegység, amely eldönti, hogy az akkumulátorokból mennyi energiát küldjön az elektromos motornak. Ha a vezérlő úgy működne, mint egy villanykapcsoló, és mindig csak be- vagy kikapcsolva lenne, akkor szinte lehetetlen lenne tartani a sebességet. Ezt segítendő a vezérlő másodpercenként több ezer alkalommal csepegteti az áramot az elektromos motorba a gázpedál helyzetétől függően, hogy egy normál autó vezetésének érzetét utánozza. Ennek ellenére az elektromos autók általában nagyon jól gyorsulnak, és ez azért van, mert az autó teljes nyomatéka - vagy húzóereje - rendelkezésre áll, amint Ön rálép a gázpedálra (ellenben a benzin vagy dízelüzemű autókkal).
Regeneratív fékezés
Az elektromos autó képes visszanyerni a fékezéskor általában elveszített energia egy részét, és visszatáplálni azt a fő akkumulátorba, hogy növeljék a hatótávolságot. A gyakorlatban ez azt az érzést kelti, hogy az autó lelassul, amint felemeli a gázpedált. A legtöbb elektromos autóban testre szabható, hogy ez a hatás mennyire legyen erős, de egyes esetekben - például a Nissan Leaf esetében - gyakorlatilag egyetlen pedál használatával is vezethető az autó.
Mik az előnyei és hátrányai az elektromos autó akkumulátorainak vásárlásának és lízingjének?
A Nissan és a Renault kezdetben csak úgy árulta elektromos autóit, hogy az autó akkumulátorát nem megvásárolni, hanem lízingelni lehetett, hogy alacsonyan tartsák az elektromos autók árát. Ha a lízingelt akkumulátor kapacitása az eredeti 75%-a alá csökken, akkor ingyenesen kicserélik.
A Nissan 2017-ben, a ráncfelvarrott Leaf bevezetésekor elhagyta a lízingelési lehetőséget, és a Renault most már a Zoe-t is úgy kínálja, hogy az akkumulátorok benne vannak az árban.
Ha azonban használt EV-t keres, az autók többségében valószínűleg lízingelt akkumulátorok vannak. Ahelyett, hogy lízingelnénk az akkumulátorokat egy használt vásárlásnál, lehetőség van arra, hogy az akkumulátort rögtön az autóval együtt megvásároljuk - láttunk olyan beszámolókat, amelyek szerint az emberek négyéves autót vásároltak, és körülbelül 1,5 millió forintot fizettek pluszban az akkumulátor megvásárlásáért is.
Az új EV akkumulátorok lízingelésének költségei attól függően változnak, hogy az autó hány kilométert fog megtenni.
Az akkumulátor élettartama attól függ, hogy mennyit töltik. Az akkumulátorok élettartamát meghosszabbíthatja, ha csak 80 %-ra tölti őket, és igyekszik elkerülni, hogy túl gyakran 50% alá csökkenjen a töltöttségük.
Útmutatónkban többet megtudhat az elektromos autó akkumulátorok élettartamának meghosszabbításáról.
A különböző autógyártók különböző időtávú garanciát biztosítanak autóik akkumulátoraira. A Nissan és a Toyota akku garancia például nyolc évig vagy 160 000 km-ig.
Mi az a kilowattóra?
Egy elektromos autó akkumulátorának kapacitását kilowattórában (kWh) mérik. Például a Tesla Model S 75D 75 kWh-s akkumulátorral rendelkezik. A valós hatótávolsága körülbelül 370 kilométer, ami azt jelenti, hogy száz kilométerenként (átlagosan) 20,2 kWh villamos energiát használ el.
Mi az amperóra?
Az akkumulátorokat esetenként amperórával (Ah) jelölik. Az amperóra a fogyasztók számára azt mutatja meg, hogy egy akkumulátor pontosan egy órán keresztül mekkora áramerősséget képes biztosítani.
A BMW i3 legújabb verziójának kapacitása 120 Ah, ami 42 kWh-nak felel meg.
Miből készülnek az elektromos autó akkumulátorok?
A legtöbb elektromos és hibrid autó akkumulátora lítium-ionból készül, és ugyanúgy működik, mint a háztartási készülékek, mobiltelefonok és laptopok akkumulátorai. Kapacitásuk idővel csökken, de nem radikálisan. Nyolc év napi használat után az eredeti kapacitás 80%-a várható. Aggodalomra ad okot az ilyen akkumulátorokhoz szükséges anyagok beszerzésének hosszú távú fenntarthatósága.
Mik azok a lítium-ion akkumulátorok?
Az elektromos járműveket már évek óta lítium-ion akkumulátorok hajtják, amelyek hasonlóak a laptopokban, mobiltelefonokban és más szórakoztató elektronikai eszközökben használt akkumulátorokhoz. Ezek belsejében folyékony elektrolit található, ami nehézzé és magas hőmérsékleten instabillá teszi őket. Mivel az egyes akkumulátorok önmagukban nem tudnak elég energiát biztosítani, több elemet kell sorba kötni, ami tovább növeli a súlyt. Az akkumulátorcsomagok tervezésének, gyártásának és beszerelésének költségei az elektromos járművek teljes költségének jelentős részét teszik ki.
Akárcsak a mobiltelefonokat, az elektromos járművek lítium-ion akkumulátorait is fel kell tölteni. Az elektromos járművek akkumulátorainak feltöltési sebessége magától a járműtől, a használt akkumulátorok típusától és a töltési infrastruktúrától függ. A nyilvános töltőállomások általában a 2. vagy a 3. szintű kategóriába tartoznak, és mindkettő sokkal gyorsabban képes feltölteni egy elektromos járművet, mint egy hagyományos háztartási konnektor. Az 1. és 2. szintű töltők váltakozó áramú áramot szolgáltatnak a fedélzeti töltőnek, amelyet egyenáramúvá alakítanak át az akkumulátor töltéséhez. A 3. szint, amelyet DC gyorstöltésnek is nevezhetünk, megkerüli a fedélzeti generátort, és helyette közvetlenül és sokkal gyorsabban tölti az akkumulátort. Idővel azonban mind az akkumulátor kapacitása, mind a csúcstöltési sebesség elérésének képessége csökken.
Mik azok a szilárdtest akkumulátorok?
A következő nagy lépés a szilárdtest-akkumulátorokra való áttérésnek tűnik. A szilárdtest-akkumulátorok rövidebb töltési időt és nagyobb hatótávolságot biztosíthatnak, mint a lítium-ion akkumulátorok, ugyanakkor kisebbek és potenciálisan olcsóbbak lehetnek. Emellett hosszabb élettartamúak és biztonságosabbak is lennének. Ezekkel egy elekromos autó 800 kilométeres hatótávolságot egyszerűen elérhetne.
Miben különböznek a szilárdtest-akkumulátorok
A szilárdtest-akkumulátorok, ahogy a neve is mutatja, nem tartalmaznak olyan folyékony elektrolitot, amely a lítium-ion akkumulátorok belsejében található. Helyette szilárd elektrolitot használnak, amely lehet üveg, kerámia vagy más anyag. A szilárdtest-akkumulátorok általános felépítése egyébként nagyon hasonló a hagyományos lítium-ion akkumulátorokéhoz, de mivel nincs szükség folyadékra, az akkumulátorok sokkal sűrűbbek és kompaktabbak lehetnek. Anélkül, hogy túl mélyen belemerülnénk a belső működésükbe, a szilárdtest-akkumulátorok ugyanúgy fogyasztanak energiát és töltődnek fel, mint a hagyományos lítium-ionos egységek.