Samochody z napędem elektrycznym – zalety
22 lipca 2010 | Kategoria: Technologia | Tagi: auto, maszyna, minimalizacja, napęd, prąd, samochód, zaleta
Ze względu na bardzo nieciekawą sytuację ekologiczną naszego globu producenci samochodów poszukują nowych, bardziej ekologicznych rozwiązań, które pozwolą na zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska poprze mniejszą emisję substancji szkodliwych i toksycznych. Jednym z takich rozwiązań są samochody z napędem elektrycznym. Nie da się ukryć, że samochody tego typu posiadają bardzo wiele zalet. Pierwszą z nich jest łatwość sterowania tego typu pojazdów, co właśnie zapewnia silnik elektryczny, gdyż efektywność konwersji energii elektrycznej na ruch sięga w nim dziewięćdziesięciu procent. Ponadto cechą charakterystyczna napędów elektrycznych jest wysoki moment obrotowy stosowanych w nich silników, czego konsekwencją jest możliwość wyeliminowania skrzyni biegów. Samochody posiadające napęd elektryczny pracują zdecydowanie ciszej niż pojazdy tradycyjne. No i nie eliminują substancji szkodliwych dla środowiska, dlatego też rosnące ich zastosowanie przyczynia się do minimalizacji efektów globalnego ocieplenia. Próby wyprodukowania na masową skalę samochodów z napędem elektrycznym są spowodowane tym, że energia elektryczna jest bardziej dostępna niż ropa naftowa, której zapasy niestety się wyczerpują, a co za tym idzie ceny energii elektrycznej są bardziej przewidywalne niż ceny ropy naftowej i jej pochodnych. Oczywiście wykorzystanie energii elektrycznej do napędzania pojazdów pozwala państwu na ograniczenie zależności od krajów będących dostawcami ropy naftowej. Dla użytkowników samochodów elektrycznych ich największą zaletą są oczywiście niskie koszty eksploatacji, w porównaniu z tradycyjnymi samochodami z silnikami spalinowymi, warto wspomnieć, że także brak obiegu oleju w samochodach elektrycznych oraz chłodzenie przy użyciu powietrza przyczynia się do obniżenia kosztów. Technologia samochodowych napędów elektrycznych jest stale udoskonalana, dzięki czemu możliwe jest produkowanie napędów coraz bardziej wydajnych, efektywnych i ekologicznych. Na rynku dostępne są już między innymi samochody, w których energia elektryczna odzyskiwana jest w trakcie hamowania samochodu. Warto jest także wspomnieć o większym bezpieczeństwie podróżowania pojazdami elektrycznymi, gdyż w przypadku wystąpienia wypadku nie ma zagrożenia wybuchu i poparzenia pasażerów. Jeżeli budowa nadwozia będzie dalej udoskonalana może się okazać, że w przyszłości samochody z napędem elektrycznym będą najbezpieczniejszymi środkami transportu. Wraz z postępem technicznym i technologicznym samochody z napędem elektrycznym będą coraz bardziej udoskonalane. Wydaje się, że to właśnie one mogą być pojazdami przyszłości, gdyż sytuacja będzie wymuszała przejście do bardziej ekologicznych środków transportu, a także do bardziej ekologicznych zastosowań we wszystkich innych dziedzinach życia. W związku z tym warto jest się już teraz zainteresować ekologicznymi pojazdami. Żyjemy w czasach, w których naprawdę ważne jest dbanie o naszą planetę, jeżeli chcemy aby następne pokolenia również mogły korzystać z jej uroków.
Mianem samochodów hybrydowych określane są samochody posiadające napęd hybrydowy, czyli napęd, który jest połączeniem dwóch różnych rodzajów napędu. Pierwszym samochodem, który został wyprodukowany, a następnie sprzedawany seryjnie była Toyota Prius. Jej masowa produkcja rozpoczęta została w 1997 roku. Istnieją różne rodzaje napędów hybrydowych jednak najpowszechniejszym połączeniem jest zestawienie tradycyjnego i powszechnie stosowanego w samochodach silnika spalinowego z silnikiem elektrycznym. Napęd hybrydowy może pracować w różnych kombinacjach, oznacza to, że oba silniki mogą pracować jednocześnie, lub może pracować tylko jeden z nich. Zazwyczaj silnik elektryczny wykorzystywany jest podczas jazdy samochodem w mieście, kiedy osiągane są niewielkie prędkości, natomiast poza miastem, gdzie dopuszczalne prędkości są zdecydowanie wyższe wykorzystywany jest silnik spalinowy. Napędy hybrydowe samochodów osobowych możemy podzielić na trzy rodzaje, pierwszym z nich są napędy hybrydowe równoległe, czyli takie, w których możliwa jest praca obu silników – spalinowego i elektrycznego – w tym samym czasie, natomiast gdy samochód hamuje silnik elektryczny pełni w takim układzie funkcję generatora. W napędach równoległych silnik spalinowy posiada mechaniczne połączenie z kołami samochodu. Kolejnym rodzajem są silniki szeregowe. Ich praca polega na tym, że silnik spalinowy pracuje cały czas w optymalnych dla niego warunkach, podczas tej pracy napędzany jest generator prądu tworzący prąd na potrzeby pracy silnika elektrycznego. Energia w ten sposób wyprodukowana jest bezpośrednio przekazywana do silnika elektrycznego, a jeżeli występuje jej nadmiar, to gromadzony jest on w akumulatorach i może być wykorzystany, gdy wystąpi takie zapotrzebowanie. Ostatnią grupą napędów hybrydowych są napędy szeregowo-równoległe, jak zapewne się domyślamy napędy tego typu stanowią połączenie napędu równoległego i napędu szeregowego. Napędy hybrydowe stosowane coraz częściej w samochodach osobowych posiadają zarówno wady jak i zalety. Wśród zalet wymienić możemy przede wszystkim widoczne zmniejszenie zużycia paliwa niezbędnego do pracy pojazdu, kolejną bardzo istotną w obecnych czasach zaletą jest to, że napędy hybrydowe są zdecydowanie bardziej ekologiczne – emisja spalin przez takie układy została znacznie zminimalizowana. Wśród zalet samochodów hybrydowych wymienia się także mniejszą emisję hałasu w porównaniu do samochodów tradycyjnych. Niestety napędy hybrydowe posiadają także wady. Pierwszą z nich jest niewątpliwie większa masa samochodów posiadających napęd hybrydowy. Poza tym montaż napędu tego typu powoduje także zwiększenie wymiarów takiego auta. Wadą jest także kompilacja, która ma miejsce ponieważ w samochodach hybrydowych stosowane są akumulatory. Nie da się ukryć, że największą wadą samochodów hybrydowych z punktu widzenia osób, które zamierzają je kupić jest ich relatywnie wyższa cena w porównaniu do tego samego typu samochodów zaopatrzonych w tradycyjny napęd spalinowy.
Jak wszyscy powszechnie wiemy samochody zaopatrzone są w akumulatory. Jednak wiele osób, które niespecjalnie zna się na motoryzacji zapewne zastanawia się jaką rolę owe akumulatory w samochodach pełnią. Akumulatory wykorzystywane w samochodach są ogniwami chemicznymi, ich zadaniem jest magazynowanie niezbędnej do pracy samochodu energii elektrycznej. Akumulatory są skonstruowane w taki sposób, że możliwe jest ich wielokrotne użytkowanie, co oznacza, że mogą one wiele razy ulegać rozładowaniu i ponownemu naładowaniu. W związku z tym w pracy akumulatora samochodowego wyróżnić możemy dwa cykle. Pierwszym z nich jest cykl, w którym zadaniem akumulatora jest dostarczanie energii elektrycznej do urządzeń znajdujących się w samochodzie, które właśnie takiej energii potrzebują. Drugim cyklem pracy akumulatora samochodowego jest cykl, w który owy akumulator ulega ponownemu ładowaniu – uzupełniane są wtedy straty energii elektrycznej powstałe podczas pracy akumulatora. Podczas ładowania do akumulatora doprowadzana jest energia elektryczna, która na potrzeby magazynowania w owym ogniwie chemicznym ulega przekształceniu w energię chemiczną. Jak już wcześniej wspomniano akumulatory samochodowe są ogniwami chemicznymi, a mówiąc bardziej szczegółowo baterią takich ogniw (zazwyczaj jest ich sześć i połączone są w sposób szeregowy). Ogniwo chemiczne charakteryzuje się określoną budową, jego główne elementy stanowią elektrolit oraz anoda i katoda. W standardowym akumulatorze wykorzystywanym w naszych samochodach elektrolitem jest kwas siarkowy, kwas ten ma stężenie w wysokości trzydziestu siedmiu procent i dodawane są do niego różnego rodzaju substancje. Obecnie coraz powszechniej stosowane są w akumulatorach elektrolity żelowe, takie rozwiązanie sprawia, że akumulatory samochodowe są bardziej bezpieczne, gdyż wyeliminowana zostaje w ten sposób możliwość wycieku elektrolitu na zewnątrz akumulatora. Stworzenie elektrolitu żelowego nie jest skomplikowane i polega ono jedynie na dodaniu do kwasu siarkowego środka o właściwościach żelujących. Jeżeli chodzi o anodę, to jest ona naładowana ujemnie w momencie pracy akumulatora, a dodatni podczas gdy jest on ładowany. Materiał, z którego jest wykonana anoda to najczęściej metaliczny ołów. Katoda natomiast naładowana jest ujemnie w trakcie ładowania akumulatora, a dodatnio w momencie gdy akumulator pracuje – czyli jest źródłem energii elektrycznej. Katody akumulatorów samochodowych wykonywane są w większości przypadków z dwutlenku ołowiu. Prawidłowo użytkowane akumulatory nigdy nie ulegają całkowitemu rozładowaniu. Niedopuszczenie do całkowitego rozładowania akumulatora samochodowego jest bardzo ważne, ponieważ jeżeli cos takiego nastąpi, to akumulator już nigdy nie będzie w stanie odzyskać swojej pierwotnej sprawności. To samo dzieje się w drugą stronę – trzeba także uważać aby akumulator nie uległ przeładowaniu, gdyż może być to bardzo niebezpieczne – przeładowanie akumulatora w niesprzyjających warunkach doprowadzić może do jego wybuchu.