Projížďka novými elektroautomobily

Nové technologie, klesající ceny a čím dál tím větší nabídka modelů činí z automobilů s elektrickým pohonem stále zajímavější alternativu ke klasickým spalovacím vozům.
MICHAEL SPECHT, MICHAL BAREŠ

MICHAEL SPECHT
Automobilový inženýr pracoval jako testovací redaktor a hlavní reportér automobilového časopisu. Nyní působí jako novinář na volné noze.

Elektroautomobily se řídí skoro stejně jako klasické vozy se spalovacími motory. Stačí otočit klíčkem, šlápnout na plyn, a můžete jet. Při rozjezdu se však neozve hučení motoru a za jízdy uslyšíte pouze šum větru. Malý sportovní vůz VW E-up! reaguje tak, jak bychom od sportovně laděného vozu čekali, při jeho řízení ale nebudete muset ani šlapat na spojku, ani používat řadicí páku. Řidič má v tomto prvním sériově vyráběném elektrickém automobilu VW, který se začne prodávat již příští rok, pocit, jako by řídil stroj z vědecko-fantastického filmu. Přestože vůz nevytváří žádné emise, zážitek z jízdy je stoprocentní. Spalovací motor se náhle jeví jako anachronismus.
Automobil s elektrickým motorem je hotový, alespoň z technologického hlediska. Již dnes jsou k dispozici některé modely, jako například Mitsubishi i-MiEW, Nissan Leaf, Opel Ampera, Renault Fluence, a příští rok se začne prodávat i VW E-up! Zakrátko se má na trhu také objevit první elektrický Mercedes Smart Fortwo (Electric Drive III). Vývoj a výzkum hybridních nebo čistě elektrických automobilů probíhá u všech velkých výrobců, takže během několika následujících let se můžeme těšit na rychlý rozvoj této technologie a s tím spojený strmý pád cen těchto vozů. Vývoj nového elektrického smartu trval déle než čtyři roky a čekají na něj již stovky zákazníků, kteří si jej předobjednali. Za cenu okolo 475 000 Kč jde o aktuálně nejlevnější elektrický automobil. Kromě pořizovací ceny musí majitelé počítat i s měsíčním nájmem baterií. Výrobcem udávaný dojezd na plně nabité akumulátory je 140 km, což znamená, že takový automobil je vhodný především pro městský provoz a není určen na delší cesty. Právě velká města ale potřebují očistu životního prostředí nejvíce.
Na rozšíření elektromobilů, které kvůli kratšímu maximálnímu dojezdu bývají využívány jen jako druhé vozy, má zásadní vliv prodejní cena a kapacita baterie. Zatím poměrně vysoká prodejní cena je dána nejen vyšší cenou baterií a elektronických součástek těchto automobilů, ale hlavně malým objemem produkce.
Není divu, že výrobci automobilů usilovně pracují na lepších a levnějších bateriích i na vývoji dostupnějších komponent. Silná konkurence hrozí z Asie, obzvlášť z Číny. Ne všichni výrobci ale spoléhají v první vlně na asijskou levnou výrobu. Pozitivní na technologickém vývoji elektromobilů je fakt, že řada výzkumných středisek vzniká i v Evropě.
Hlavním problémem elektricky poháněných automobilů bude zpočátku kapacita, rychlost nabíjení a typ baterie. U modelů, které se blíží sériové výrobě nebo se již prodávají, se setkáváme s lithiumiontovými akumulátory. Netrpí žádným paměťovým efektem, na konci životnosti je lze snadno recyklovat a podle velikosti a typu automobilu stačí jejich kapacita na dojezd v rozmezí 120 až 160 kilometrů, což je vzdálenost, která stačí pro 90 procent každodenních jízd. Hlavní nevýhodu Li-Ion článků je jejich vysoká cena. Automobily střední třídy (velikost Škody Octavie) potřebují k dosažení zmíněného dojezdu akumulátory cca za 375 000 Kč, což znamená, že jedna kWh kapacity akumulátorů přijde cca na 20 000 Kč. Pokud by se ale těchto akumulátorů vyrábělo více, lze očekávat výrazný pokles ceny: v případě větší sériové produkce lze v dohledu několika let čekat až pětinásobný pokles ceny.
V květnu minulého roku se v Americe přihodila nemilá příhoda, která pošramotila image bezpečnosti elektrických automobilů. Po crash testu se vzňal vůz Chevrolet Volt, který se v Evropě prodává pod názvem Opel Ampera. Ihned se začaly ozývat kritiky zaměřené hlavně na bezpečnost akumulátorů. Všichni ale přece vědí, že lithiumiontové baterie mohou být při špatném používání nebezpečné a v některých situacích mohou i shořet či explodovat. Problém se zmíněným automobilem vznikl, když jej v rámci testu otočili po dobu pěti minut na střechu. Požár však nevznikl okamžitě, nýbrž celé tři týdny po testu. Podle společnosti General Motors vznikl problém kvůli reakci chladicí kapaliny, která po vodiči přitekla až k baterii, a po jejím dlouhodobém působení došlo k požáru. V reálném světě by ale v žádné opravně nenechali stát několik týdnů elektromobil s plně nabitým akumulátorem, který zůstal při nehodě otočený na střechu. Po každé havárii by měla být baterie samozřejmě okamžitě odpojena.

Lehké a výkonné baterie

Stávající lithiové baterie mají špatný poměr mezi kapacitou a hmotností, dlouho se nabíjejí a jsou citlivé na teplotní výkyvy. Výrobci tedy horečně pracují na vývoji nových generací. Jednou z variant jsou známé lithiumpolymerové baterie, které mají stejnou kapacitu jako baterie typu Li-Ion, ale váží o polovinu méně. Společnost DBM Energy vyvinula nový typ lithiummetalpolymerových (LMP) baterií, které používají v porovnání s Li-Ion bateriemi pouze desetinu lithia.
Ještě mnohem lehčí jsou baterie kombinující lithium a oxid siřičitý, jejichž hromadné nasazení bude podle výzkumných týmů možné od roku 2020 a díky kterým se dojezd elektromobilů prodlouží cca na 300 kilometrů. Zásadní průlom pak mají představovat lithiumvzduchové akumulátory, jejichž praktické nasazení do provozu lze očekávat do dvanácti let. Jejich katoda bude tvořena kyslíkem z ovzduší a jako anoda poslouží kovové lithium. Díky tomu budou baterie lehčí a kompaktnější. Do doby, kdy je bude možné nasadit do běžného provozu, je ale třeba vyřešit malý problém. Vlhkost vzduchu může totiž vést k výbušné reakci. Lithiumvzduchové baterie tedy budou s největší pravděpodobností vybaveny membránou, která k lithiu propustí kyslík ze vzduchu, ale spolehlivě zabrání přístupu vlhkosti. Pokud vše proběhne správně, mohly by mít tyto akumulátory desetkrát vyšší hustotu energie než současné baterie a umožnily by dojezd elektromobilu až do vzdálenosti 500 km.
Vysokou hmotnost akumulátorů dnes kompenzují výrobci prostřednictvím lehkých materiálů. Nejdále je v tomto ohledu BMW i3. Zatímco většina elektromotorem poháněných vozidel je postavena víceméně na konstrukci klasických spalovacích modelů, BMW i3 bylo od prvních nákresů na rýsovacích prknech vyvinuto jako elektromobil. Rám i kapota jsou složeny z ultralehkých uhlíkových vláken, které se běžně používají v letectví nebo u vozů formule 1.
Jednou z největších překážek výraznějšího rozšíření elektricky poháněných automobilů je obava, že jim někde uprostřed divočiny dojde energie. V takovém případě se nebude možné spolehnout ani na pomoc ostatních řidičů, a nepomůže ani cesta s kanystrem k benzínce. Tento problém řeší někteří výrobci pomocí tzv. Range Extenderu (RE), tedy rozšiřovače dojezdu. Jedná se o malý spalovací motor, který se automaticky spustí v okamžiku, kdy hrozí vybití baterií. Pak pohání malý generátor, který za jízdy může akumulátor dobíjet. Prostřednictvím range extenderu lze tak i s elektromobilem dojet do vzdálenosti několika set kilometrů.

Alternativa: Palivové články

Dalším řešením problému s omezeným dojezdem je použití palivových článků, které vyrábějí elektřinu prostřednictvím reakce kyslíku a vodíku. Elektromobily vybavené palivovými články by bylo možné přirovnat k malým pojízdným elektrárnám. Díky vodíku uloženému v nádobách pod tlakem 700 barů disponují takové automobily dojezdem okolo 400 kilometrů, tedy do vzdálenosti, které dosáhnou elektromobily používající klasické akumulátory až po deseti letech dalšího vývoje. Prvním výrobcem, který ohlásil sériovou výrobu a prodej takových vozů, je Mercedes, který chce do tří let začít na volném trhu prodávat palivovými články vybavené modely řady Mercedes B.
Výroba vodíku prostřednictvím elektrolýzy nemá z ekologického hlediska moc smysl, protože vyžaduje poměrně velké množství elektrické energie, vyráběné povětšinou z neobnovitelných zdrojů. Mnohem výhodnější by bylo využití odpadního vodíku z biomasy či z průmyslových provozů a jeho distribuce prostřednictvím „vodíkovodů“.
Dotankování palivového článku trvá několik minut, takže je stejně rychlé jako u vozů s benzinovým či naftovým motorem, což je další výhoda této technologie oproti klasickým bateriovým elektromobilům, jejichž plné dobití zabere v domácí garáži šest až osm hodin. Existují i rychlonabíjecí stanice (například v Praze funguje ve zkušebním provozu rychlonabíjecí elektrobenzinka společnosti ABB, která se nachází ve Štětkově ulici v Praze 4, poblíž Kongresového centra), které dobijí automobily 400 volty do 80 % kapacity během 15 až 30 minut. Časté rychlonabíjení lithiových akumulátorů má ale negativní vliv na výdrž bateriových buněk, řešením tedy bude asi až vybudování infrastruktury stanic, kde bude možné vyměnit prázdný akumulátor za nabitý. Pokud ale nedojdou výrobci k nějaké dohodě vedoucí ke standardizaci rozměrů, uložení a uchycení akumulátorů, může se stát, že budete muset akumulátor měnit pouze ve výměnných stanicích daného výrobce. Vytvoření dobíjecí infrastruktury je extrémně finančně a logisticky složité a představuje tak v současnosti možná větší překážku hromadného používání elektromobilů než jejich vyšší cena a omezený dojezd.
AUTOR@CHIP.CZ


AKTUÁLNÍ MODELY: UŽ JE CELKEM NA VÝBĚR
SMART FORTWO ED III
-> Uvedení na trh: září 2012
 -> Cena: cca 475 000 Kč + pronájem baterie 126
-> Výkon: 55 kW
-> Dojezd: 140 km

MITSUBISHI I-MIEV
-> Uvedení na trh: prosinec 2011
-> Cena: cca 850 000 Kč
-> Výkon: 47 kW
-> Dojezd: 140 km

BMW I3
-> Uvedení na trh: 2013
-> Cena: cca 1 000 000 Kč
-> Výkon: 125 kW
-> Dojezd: 150 km

NISSAN LEAF
-> Uvedení na trh: duben 2012
-> Cena: cca 930 000 Kč
-> Výkon: 80 kW 0C5H/I2P0.1D2E C 0H1/IP2.0C1Z2
-> Dojezd: 175 km

OPEL AMPERA RE
-> Uvedení na trh: začátek roku 2012
-> Cena: cca 1 000 000 Kč
-> Výkon: 100 kW
-> Dojezd: 500 km (s rozšiřovačem dojezdu)

RENAULT FLUENCE Z. E.
-> Uvedení na trh: začátek roku 2012
-> Cena: cca 650 000 Kč
-> Výkon: 70 kW
-> Dojezd: 185 km 127 ČASOVÁ OSA: Elektromobily

Časová osa - Eelektromobily

1881
Trouvého Tříkolka
Historicky první zaznamenaný elektromobil sestavil v Paříži roku 1881 Gustave Trouvé, když osadil tříkolku anglické výroby vlastním elektromotorem.
1888
Elektrická drožka
První čtyřkolový elektromobil měl podobu elektricky poháněné drožky firmy Benz, která se tak obešla bez koňského spřežení. Trochu připomíná vozy, kterými jezdí Harry Potter a další studenti od bradavického expresu.
1900
Lohner-Porsche
Tento vůz byl vybaven elektromotorem Ottound a představuje první vozidlo s hybridním pohonem.
1992
Golf City Stromer
Na ostrově Ruegen proběhl závod 60 prototypů elektromobilů od pěti výrobců. Mezi nimi byla i elektrická verze VW Golfu, která však nebyla určena pro běžný prodej.
1994
Mercedes NECAR 1
Mercedes Benz 100 byl jedním z prvních vozů poháněných palivovými články. Nádrže na stlačený vodík zabíraly celý nákladní prostor této dodávky.
1996
GM EV1
Na základě amerického federálního zákonu Clean Air Act vznikl prototyp dvoumístného sportovního vozu značky General Motors. Bylo vyrobeno celkem asi 1 100 kusů.
2008
Tesla Roadster
Dvoumístný sportovní vůz Tesla byl vyroben v roce 2008 na základě slavného Lotusu Elise. Má dojezd okolo 400 km, výkon 185 kW, rychlost až 200 km a zrychlení z 0 na 100 km/h za 3,7 s. V Evropě jej bylo možné koupit v přepočtu cca za tři miliony korun, celkem se jich prodalo asi 2 100.
2010
Chevrolet Volt
General Motors představuje první sériově vyráběný elektromobil s rozšiřovačem dojezdu. V Evropě se prodává pod značkou Opel Ampera.


Co je dobré vědět před nákupem
Pokud uvažujete o nákupu elektricky poháněného automobilu, měli byste vzít v úvahu následující omezení a problémy, které tuto technologii provázejí
1. PRO KOHO JSOU ELEKTROMOBILY URČENÉ?
Ideální majitel elektromobilu bydlí na předměstí velkého města a má vlastní garáž, ve které jej lze přes noc pohodlně nabít. Nemá smysl tahat prodlužovačku ze čtvrtého patra činžovního domui.
2. PLÁNUJE SE VE VAŠEM OKOLÍ VÝSTAVBA DOBÍJECÍCH STANIC?
Městská infrastruktura se pravděpodobně v nejbližších letech nebude moc zaměřovat na výstavbu veřejných dobíjecích stanic. Soukromé komerční stanice zatím také nejsou, ale velké řetězce, obchodní centra, veřejné a firemní podzemní garáže se již na příchod elektromobilů připravují.
3. JAK DALEKO JEZDÍTE?
Elektricky poháněné automobily mají dnes zaručený dojezd okolo 100 kilometrů na jedno nabití, a to včetně zapnuté klimatizace či topení. V ideálním případě jsou tedy určeny pro majitele, kteří s nimi jezdí do práce či na nákupy a večer se zase vrátí do garáže.
4. JAK SLOŽITÉ JE DOBÍJENÍ?
Pokud máte přístup ke zdroji elektrické energie, tak je snadné. Elektromobily jsou vybaveny standardní zástrčkou, takže je lze připojit i v garáži. Kontrolní systém neustále hlídá dobíjení, takže nehrozí ani přebití baterie, ani zkrat.
5. JAKÉ JSOU PROVOZNÍ NÁKLADY?
Cena elektrické energie záleží na tom, kde a kdy ji odebíráte. Silový „noční“ proud je levnější než nabíjení ve špičce. Při průměrné ceně 4,75 Kč za jednu kWh a kapacitě akumulátoru 15 kWh pak přijde „naplnění“ baterie na cca 70 Kč (cena ve špičce). Při dojezdu 150 km na jedno nabití pak ujetí 100 km přijde na necelých 50 korun, takže 1 km stojí asi 50 haléřů. Provozní náklady jsou v porovnání s dieslovými úspornými vozy asi třetinové, při porovnání s běžnými benzinovými vozy pak asi pětinové. Při ujetí asi 150 000 km utratíte za pohonné hmoty v případě elektromobilu 75 000 Kč. Za pohonné hmoty úsporného naftového vozu zaplatíte při stejné kilometráži 225 000 Kč a za benzin pak 375 000 Kč (počítáme s cenou 35 Kč/l nafty při spotřebě 4,5 l/100 km a 37 Kč/l benzinu při spotřebě 7l/100 km).
6. JAKÉ JSOU DALŠÍ NÁKLADY?
Kromě povinného ručení a oprav v případě havárie téměř žádné. Elektromobily se obejdou bez pravidelné výměny oleje, svíček, kontroly převodovky i oprav zrezivělého výfuku. Již dnes jsou jejich elektromotory vyrobeny se stejnou životností, jako je životnost automobilu a nevyžadují prakticky žádnou údržbu.
7. VYPLATÍ SE S NÁKUPEM POČKAT?
Většině uživatelů bychom doporučili s nákupem ještě počkat. Z finančního hlediska se nákup elektromobilu nevyplatí ani v případě intenzivního využívání. Uspořené náklady za provoz a levnější údržba se nevyrovnají vysokým pořizovacím nákladům, a to nepočítáme s tím, že životnost elektromobilu (přesněji řečeno jeho akumulátoru) výrobci stanovují na cca 8 let. Situace v ČR je ale taková, jaká je, a auta se stářím okolo 10 let jsou stále považována za relativně mladá. Naprosto nevyhovující je infrastruktura dobíjecích stanic, státní podpora elektromobilů je veškerá žádná a jejich majitelé se nedočkají ani parkování zdarma na vyhrazených modrých zónách. Obáváme se, že běžnou realitou budou v naší republice elektromobily až za více než 10 let. Optimisticky řečeno.


Foto popis |  Elektromotor a generátor Při poklesu napětí akumulátoru pod 30 % kapacity se aktivuje benzinem poháněný motor, který pohání elektrický generátor dobíjející baterii. Dojezdová vzdálenost automobilu se tak zvýší na 500 km.
Foto popis |  Lithium-iontový akumulátor Opel Ampera kombinuje 16kWh akumulátor, na který ujede okolo 80 km, s rozšiřovačem dojezdu.