Elektromobilita včera, dnes a zítra

elektromobilita

Elektromobilita včera, dnes a zítra Ing. Josef Košťál, redakce Elektro

Elektromobilita včera Lidé již od pradávna toužili mít nějaký dopravní prostředek, který by jim usnadnil přemísťování věcí i  sebe samých. Současně však také toužili být rychlejší než ostatní živočichové, ať už pro lov zvířat nebo pro záchranu vlastního života před predátory. Pravěcí lidé neustále putovali a migrovaly i celé pravěké etnické skupiny. Nejstarším prostředkem, který paleolitickým lidem usnadňoval přepravu, byl jednoduchý smyk a později sáně – tažnou silou ale byl ještě sám člověk. V 6. až 5. století př. n. l. vznikla významná dopravní infrastruktura – silnice v  Perské říši. Pravděpodobně v Sumeru někdy na konci doby kamenné bylo vynalezeno kolo jako pružný prvek vozu a z konce 4. tisíciletí př. n. l. také pocházejí první doklady o používání vozů – byly čtyřkolé s loukoťovými nebo plnými koly. Keltští válečníci používali vozy dvoukolé – na oppidu*) v Hrazanech byly například zjištěny koleje od vozu s rozchodem kol 120 cm. Do vozů byl nejprve zapřahán hlavně hovězí dobytek; koně se začali k tahu využívat až od druhého tisíciletí př. n. l., kdy se obecně rozšířil způsob zápřahu přes plece. Dalším neméně důležitým fenoménem (kromě vynalezení kola a vozu s koly a vy-

tvoření potřebných komunikací pro jejich pohyb) bylo v roce 1800 sestrojení prvního stálého elektrického zdroje Alessandrem Voltou (1745–1827) v  podobě galvanického článku a  vynález rotačního elektrického stroje – elektromotoru, jehož funkční model zřejmě vůbec jako první sestrojil a spustil v roce 1821 Michael Faraday (1791–1867). V  novodobé historii, tj. asi od konce 19. století se lidé po celém světě cílevědomě snažili tehdy klasický vůz tažený koňmi nahradit jinou než koňskou silou. Z pohledu použití primární energie pohonu se zdá, že elektromobily jsou o více než půl století starší než benzínové či parní automobily. Již v roce 1828 sestavil slovenský fyzik a konstruktér Štefan Anian Jedlík první model vozíku s elektromotorem (obr. 1). V roce 1835 nizozemský prof. Sibrandus Stratingh a  jeho asistent Christopher Becker sestroji*)

4

li první elektromobil a  o  čtyři roky později (1839) se to povedlo také skotskému obchodníkovi Robertovi Andersonovi (obr. 2). Teprve po téměř půl století za prvním elektromobilem byl ve Francii v  roce1884 vyroben zřejmě nejstarší automobil na parní

části vozu. Po úspěšných testech s tímto elektromobilem v ulicích Prahy se Křižík rozhodl pro konstrukci druhého vylepšeného modelu s řetězovým pohonem zadních kol. Tato druhá verze Křižíkova elektromobilu měla již volant, brzdový a akcelerační pedál a byla na-

Obr. 1. První model vozíku s elektromotorem z roku 1828 sestavil slovenský fyzik a konstruktér Štefan Anian Jedlík

Angela Merkel: Elektromobilům patří budoucnost

Obr. 2. V roce 1839 dokončil skotský obchodník Robert Anderson elektrické vozidlo

pohon na světě De Dion-Bouton et Trapardoux, který dosahoval rychlosti až 60 km·h–1. O rok později, v roce 1885, vyrobil pan Benz motorovou tříkolku, kterou v lednu 1886 přihlásil na patentovém úřadu pod názvem Benz Patent-Motorwagen (obr. 3). Elektromobily se na přelomu devatenáctého a dvacátého století velmi rozšířily v USA. První elektromobil zde začal jezdit již v roce 1893 (obr. 4). Ale ani naši předkové v Čechách nezaspali tento první boom elektro­mobility. Mezi první konstruktéry elektromobilu na světě patřil český elektrotechnik a vynálezce dr. Ing. František Křižík (1847–1941), který v roce 1895 dokončil svůj první elektromobil s  pohonem elektromotorem s  výkonem 3,7 kW přes planetové soukolí na zadní nápravu (obr. 5). Tento vůz mohl řidič směrově ovládat ruční pákou, elektromotor se uváděl do chodu pedálem a akumulátory byly uloženy v zadní

Obr. 3. Symbióza špičkové techniky a tradice – Benz Patent-Wagen z roku 1886 a Mercedes-Benz F-Cell Roadster z roku 2009

víc vybavena pásovou brzdou na předlohovou hřídel. Došlo i na třetí – hybridní model Křižíkova elektromobilu, který byl poháněn dvěma elektromotory s výkonem 2× 2,2 kW působícími na zadní kola. Aby prodloužil dojezdovou vzdálenost, umístil do tohoto vozu také benzínový motor pohánějící dynamo, které do-

Oppidum – je obecně opevněné sídliště s výraznými rysy města. V užším historickém smyslu se tímto pojmem rozumí výšinné opevněné sídliště Keltů.

příloha časopisů Elektro a Automa 2011

elektromobilita bíjelo akumulátory. S  podobným hybridním řešením benzino-elektrického pohonu přišel později ve Vídni konstruktér Jakub Loh­ner s konstruktérem Ferdinandem Porschem (obr. 6). Ve světě další vývoj a pokusy s elektromobily pokračovaly a nechyběly ani rekordy. Tak např. 17. ledna 1899 Belgičan Camille Jenatzy překonal s elektromobilem Jamais Contente

publikaci Automobily roku 1904 se lze dočíst zajímavou informaci: „…přijde den, kdy bude mít svůj vlastní automobil i každý chuďas; pomůže mu zkrátit cestu mezi jeho domovem na předměstí a pracovištěm ve městě. Dům bez automobilu bude naprostou výjimkou a auto se stane nepostradatelným doplňkem moderní civilizace.“ Jak pravdivá slova ze současného pohledu. Důkazem, že ani fotovoltaika není ničím novým, je první elektromobil na fotovol­ taický pohon Baker electric z  roku 1912, který měl sluneční články umístěny na střeše vozu (obr. 8). V Čechách se před 1. světovou válkou rozhodovalo, zda řešit dopravu koňmi či benzínem. Po válce prořídl stav koní, a tak se otázka způsobu dopravy u  nás změnila na rozhodování mezi benzínem a elektřinou – v té

Obr. 4. První elektromobil postavený v  USA v roce 1893

Obr. 6. Hybridní benzino-elektrický vůz Lohner-Porsche Mixte vyvinutý v roce 1901 – zde ve čtyřmístné variantě s pohonem všech kol

Obr. 5. Křižíkův elektromobil z roku 1895

(Nikdy Spokojená) jako první na světě rychlost 100 km·h–1. V  téže době, v roce 1899, před­vedl ruský elektrotechnik I. V. Romanov v Petrohradě svůj „elektrický kočár“ pro dvě osoby s akčním rádiem 60 km a nejvyšší rychlostí 35 km·h–1. V roce 1904 jsou již v USA nabízeny katalogově elektromobily v několika typech i verzích pohonů – od benzinových, přes parní až po elektrické (obr. 7). Z této doby se také traduje slogan, který velmi dobře vystihuje dobové nadšení pro automobily: „Koně umírají, automobily ne!“ Tak nastal soumrak koní jako dopravního silničního prostředku. Zato tehdejší hit doby – automobil prožíval neuvěřitelný boom – nabízel volnost a  možnost nezávisle cestovat kamkoliv. Každý typ silničního vozidla, ať elektrický, parní nebo benzinový, měl v  té době své skalní příznivce a jejich počet velmi rychle rostl. V dobovém tisku se objevovaly prognózy vývoje automobilismu. V americké

příloha časopisů Elektro a Automa 2011

době ale již připadal např. v USA na 28 obyvatel jeden automobil. U nás se předpokládalo, že by po uskutečněné motorizaci (v třicátých letech dvacátého století) připadalo jedno vozidlo na 200 obyvatel. Tato koncepce měla však velké ekonomické omezení v podobě ne-

V  Německu mají elektromobily zelenou. V současné době se ulicemi Německa pro­ hání asi 1 500 elektromobilů. Do roku 2020 by jich mělo jezdit až tisíckrát více, minimál­ ně jeden milion a do roku 2030 dokonce šest milionů. Takový je alespoň program součas­ né německé vlády pro oblast elektromobility. Důkazem tohoto je i podpora spolkové vlády v podobě uvolnění dvou miliard eur na vý­

zkum udržitelné mobility v  Německu. K  to­ muto účelu založila také německá vláda spo­ lečně s automobilovým průmyslem Národní platformu pro elektromobilitu, která se za­ bývá úzce souvisejícími tématy, jakými jsou např. školicí a pracovní místa v rámci elek­ tromobility nebo vhodná infrastruktura nabí­ jecích stanic. Po celém Německu běží přes dvě stě projektů podporovaných z konjunk­ turního balíčku s  celkovým rozpočtem 130 mil. eur. Hlavními body německého vládní­ ho programu pro elektromobilitu jsou osvo­ bození motorových vozidel od silniční daně na deset let u těch vozidel, které budou mít emise CO2 pod 50 g/km (při zakoupení do 31. prosince 2015), výměna státní poznáva­ cí značky – řidiči (majiteli) druhého elektro­ mobilu postačí jen jedna poznávací značka a jedno pojistné, dále zvláštní parkovací plo­ chy a úlevy na zákazech vjezdu, možnost po­ užívat pruhy vymezené pro autobusy aj. Ně­ mecká spolková vláda jde sama příkladem a její vozový park přejde postupně celý na čisté elektromobily.

Tab. 1. Počet elektrických vozidel v některých státech Evropy v roce 1914 Elektrické vozidlo Země osobní nákladní tříkolka Německo 862 554 275 Anglie 201 62 25 Rakousko 134 117 16

úměrných nákladů na benzin, což byla tehdy velmi drahá dovážená komodita. Tuto nevýhodu řešilo elektrické vozidlo – elektromobil, který však byl v  Čechách poměrně neznámým jevem na rozdíl od sousedních států (viz tab. 1), a především v USA, kde bylo v  té době v  provozu již na 50 000 elektrických vozidel. Z tab. 1 je patrné, že západoevropské země tehdy chápaly výhody této druhé vlny elektrizace automobilové dopravy a věřily v její další prosazování. Elektromobilita totiž již tehdy řešila zatěžování životního prostředí výfukovými plyny a hlukem, stejně jako ekonomickou neúnosnost za nákup benzinu. Benzinových čerpadel bylo tehdy u nás stejně málo

celkem 1 691 288 267

jako nabíjecích stanic. Kromě toho bylo již v  této době odborníkům jasné, že elektrické nabíjecí stanice jsou dobrými odběrateli elektrické energie a  také dobrými partnery pro energetiku, neboť jejich zátěž lze snadno přesunout do energetických sedel (s výhodnější sazbou), a tím dosáhnout hospodárnějšího využití elektrárenských strojů a zařízení. Navíc v té době zapadaly skvěle do velkolepé koncepce na elektrizaci mladého Československa. Z tehdejších statistik lze vyčíst poměr poruchovosti mezi čistým elektromobilem a vozidlem se spalovacím motorem 1 : 2, tedy v neprospěch benzinu díky složitosti celého jeho systému. Nevýhodou elektromobilu byl však (a stále je) jeho malý akční rá­dius –

5

elektromobilita tehdy asi 80 km – v tomto smyslu byl již v té době elektromobil uvažován především pro městskou dopravu. Nevýhodou benzinu je malá účinnost jeho proměny na užitečnou mechanickou práci – asi 20 %, nicméně dojezd vozidla se spalovacím motorem je téměř neomezený a benzínový vůz má i velmi dobrou zatížitelnost. Tedy nejen ropné lobby, ale i  neomezený dojezd

šeno kabelem připevněným ke vznášejícímu se balónu. Další pokusy o  zavedení elektromobilů do běžného provozu v  Československu byly podniknuty např. koncem 60. let minulého století, kdy Výzkumný ústav elek-

Barack Obama: Chci vidět do roku 2015 jeden milion elektro­ mobilů na amerických silnicích Obr. 7. Otevřený čtyřsedadlový elektrický vůz Buffalo Tonneau z  roku 1904 – dva elektromotory na zadní nápravě 2× 3,7 kW, desková 40článková baterie, rozvor kol 2,13 m, hmotnost ca 1 633 kg, cena 5 000 USD

Obr. 9. Osobní elektrický městský automobil EMA 1 – pohon zadní nápravy přes převodovku dvěma stejnosměrnými elektromotory se sériovým buzením, rychlost 50 km·h–1, akční rádius 30 až 50 km

6

Obr. 11. Tatra Beta z roku 2005 na zkušebním okruhu v Kopřivnici Nejdelší dojezd elektromobilu. Vědci z Fraun­ hoferova ústavu (Freiburg) a profesoři a stu­ denti z Univerzity pro aplikovaný výzkum (Of­ fenburg) vzbudili nedávno velký zájem veřej­ nosti. V říjnu 2010 se totiž zúčastnili soutěže South African Solar Challenge 2010, kde představili svého rekordmana – úsporný a su­

Obr. 8. Baker electric se slunečními články na střeše z roku 1912

a možnost přepravovat těžké náklady rozhodly o řešení silniční dopravy benzinem a elektrická doprava téměř zcela u nás vymizela. V  roce 1927 jezdilo již např. v Anglii 1 899 876 automobilů z  toho 1 363 vozidel s elektrickým pohonem. V témže roce (1927) si u nás nechal vsetínský elektrotechnik, vynálezce a továrník Josef Sousedík patentovat elektrický automobil s hybridním pohonem. Elektrický akční rádius Sousedíkova elektromobilu byl asi 60 km při rychlosti 70 až 80 km/h, hybridní dojezd vozidla byl však téměř neomezený. V roce 1939 až 1943 testoval Sousedík v terénu také prototyp čistého elektromobilu. Objevovaly se také technické rarity, jako např. elektrický traktor s  pluhem, který sestrojili bratři Marza. Jeho napájení bylo ře-

(obr. 9) a čtyři funkční modely užitkového elektromobilu (valník, dodávka a mikrobus) EMA 2 (obr. 10). Jejich testování v  městském provozu bylo úspěšné a na svou dobu byly technicky i designově velmi zajímavé, přesto se – na základě politického rozhodnutí Husákovy vlády – nedostaly do sériové výroby a tento projekt skončil asi v roce 1973. V období po politické změně obdržela automobilka Liaz v prvním čtvrtletí roku 1992 nabídku firmy Dioss na vývoj elektromobilu, který by bylo možné v co nejkratší době zavést do sériové výroby a ekonomicky vyrábět 3 000 až 5 000 kusů ročně. Mělo jít o čtyřmístný automobil Liaz 01.02 XGJ s celohliníkovou karoserií, podvozkovými orgány Škoda a pohonem Dioss – střídavý asynchronní elektromotor, procesorem řízený měnič, olověné resp. nikl-kadmiové baterie. Cílem bylo zkonstruovat ekologický a prostorný osobní automobil, který by byl základem pro další varianty, včetně užitkové verze.

Obr. 10. EMA 2 jako dodávka

trických strojů točivých v  Brně ve spolupráci s katedrou spalovacích motorů a motorových vozidel brněnské techniky začal v roce 1968 pracovat na vývoji prvního československého elektrického městského automobilu – EMA. Popudem k tomuto kroku bylo stále se zhoršující ovzduší v městských aglomeracích, které bylo plné smogu vlivem výfukových plynů z aut bez katalyzátorů (tehdy ještě žádné nebyly). Byly vyrobeny dva typy těchto vozů, a to dva funkční modely osobního elektromobilu EMA 1

perlehký protop elektromobilu nazvaného Schluckspecht E. Auta, která jezdí na čistou elektřinu, by měla být jak lehká, tak bezpečná. Tohoto se řídili také vědci při vyvíjení inovační karosérii tohoto vozidla, kde je použit mj. také hliník. Schluckspecht E dokázal na jedno plné nabití baterie překonat vzdálenost 626,6 km, což osvědčila nejen Mezinárodní automobilo­ vá federace (FIA – Fédération Internationale l‘Automobile), ale také jásající diváci.

příloha časopisů Elektro a Automa 2011

elektromobilita Obr. 12. Koncepce pohonu čistých elektromobilů

Současné elektromobily jsou postaveny zpra­ vidla na koncepci vozidel se spalovacími mo­ tory, a mají proto centrální elektrický pohon

budoucí elektromobily mají dva nebo čtyři centrální pohony

Indukční dobíjení. Zajímavé a netradiční ře­ šení, které v budoucnu umožní dobíjet aku­ mulátorové baterie elektromobilů pohodlně i bez použití připojovacího kabelu, předsta­ vila společnost Siemens Corporate Techno­ logy AG na veletrhu Hannover Messe 2011. Novou technologii bezdotykového dobíje­ ní vyvíjejí pracovníci společnosti Siemens ve spolupráci s automobilkou BMW v rámci

eventuálně se prosadí nábojové elektromotory

Obr. 13. Nabíjecí systém pro elektromobilitu budoucnosti od společnosti Lapp Group

nabíjecí systém – vyhovuje normě VDE pro konektorová zaříze­ ní pro nabíjení elektro­ mobilů, – nehořlavé vedení podle IEC 60332-1 (-2), – odolný proti oleji, – teplotní rozsah   –40 až 90 °C

patentované vysokonapě­ ťové propojení – max. 800 V/400 A, – teplotní rozsah do 180 °C, – těsnost podle třídy kry­ tí IP69K, – odolnost proti vibracím, mechanickému a che­ mickému poškození

Elektromobilita dnes Po roce 2000 byla v automobilovém průmyslu odstartována třetí generace elektrického automobilu, a to nejen ve světě, ale také u nás (obr. 11). Současné elektromobily jsou zpravidla postaveny na koncepci vozidel se spalovacím motorem, a mají proto centrální pohon s diferenciálem. Elektrická vozidla budoucnosti budou mít tzv. skateboardovou/sendvičovou konstrukci se dvěma nebo čtyřmi decentrálními pohony. Možná, že se prosadí i nábojové elektromotory, které jsou umístěny přímo na náboji kola a představují další stupně volnosti pro designéry (obr. 12). U  čistě elektrického vozidla jsou oproti vozidlům se spalovacím motorem hlavní části

příloha časopisů Elektro a Automa 2011

interní propojovací vedení pro baterie Lithium-ion – kabelová sada pro akumulá­ tor energie, – kabelový svazek proudového senzoru, kabelový svazek vy­ sokonapěťového konektoru, kabelový svazek konektoru CSE, konektor DC/DC, kabe­ lový svazek palubní sítě, – silikonový obstřik, – teplotně odolná vedení ETFE

hnací soustavy velmi jednoduché. Jde především o baterii s řídicím systémem a nabíjecím zařízením (obr. 13), elektropohon, resp. pohony, výkonovou elektroniku (měnič DC/DC, střídač), silovou kabeláž a propojovací techniku (napětí do 1 000 V, proudy do 250 A, frekvence u šířkově-pulzní modulace do 20 kHz, elektromagnetická kompatibilita u vedení, konektorů a šroubení – certifikace ECE-R10, kabelové průchodky s  krytím IP69K, funkční bezpečnost, hodnocení ISO 26262 ASIL aj.). Zvláštní požadavky jsou u elektromobilů kladeny na jejich jednotlivé součásti. Jde především o malé konstrukční rozměry a hmotnost, funkční bezpečnost, chování při výpadku a poruše, teplovzdornost, těsnost, odolnost proti nárazům a vibracím, technická a elektrická bezpečnost, ochrana proti požáru aj.

vývojového projektu Indukční nabíjení elek­ trických vozidel (Induktives Laden von Elektrofahrzeugen), podporovaného Spolkovým ministerstvem životního prostředí BMU (Bundesministerium für Umwelt). Velkou výhodou je, že bezdotykové dobíjecí stanice mohou být téměř neviditelně začleněny do každé­ ho prostředí, a jsou tudíž bezpečné a velmi odolné proti opotřebení, poškození i vanda­ lismu. Plně automatizovaný systém bezka­ belového dobíjení přitom bude možné vyu­ žívat i při krátkých zastávkách, např. již při čekání vozů na stanovištích taxislužby. Účin­ nost přenosu výkonu z elektrické rozvodné sítě přes všechny komponenty až na svorky baterie je přitom více než 90 %.

Nejen Evropa, ale i celý svět zažívá v posledních několika letech boom elektromobility, a  to i  přes hlasy některých odpůrců či pochybovačů. Elektromobilita je však obecně přijímána nejširší vrstvou obyvatel napříč společenskými třídami a vzděláním velmi pozitivně. Větší pochopení pro tento trend mají mladí lidé, kteří v elektromobilitě vidí nový životní styl, který je moderní, svěží, otevřený a přívětivý k životnímu prostředí. Elektromobilita nabízí využití elektřiny jako nejčistšího zdroje energie v osobní dopravě. Elektromobil je ideální auto pro dojíždění do práce – na jedno nabití ujede v průměru 100 km, má průměrnou spotřebu elektrické energie 13 kW·h/100 km, minimální náklady na údržbu díky tomu, že odpadají některé složité prvky (převodovka, spojka, rozvody, svíčky, palivový, olejový a chladicí okruh, výfuk) aj. Navíc elektromobily nehlučí a lokálně nekouří (celkové emise závisí na způsobu výroby elektřiny, tedy např. zda jde o uhlí nebo jádro či obnovitelné zdroje –

7

elektromobilita viz tab. 2). V současnosti vypouštějí vozidla se spalovacím motorem místně do ovzduší průměrně 161 g CO2/km. Pro podporu zavádění elektromobility existují již také finanční pobídky v podobě možnosti bezplatného dobíjení na parkovištích, nulové silniční daně, nižší sazby za povinné ručení aj. Elektromo-

bychom během této cesty minimálně čtyřikrát zastavit a dobíjet (za předpokladu, že by byla dostatečně rozvinutá nabíjecí infrastruktura) po dobu minimálně čtyř hodin, tj. asi 16 h na dobíjení, což činí 26 h celkové jízdní doby. Při každodenním dojíždění do práce na vzdálenost 10 km bude čistá jízdní doba

Tab. 2. Přehled emisí oxidu uhličitého pro jednotlivé druhy paliv Normovaná spotřeba v městském provozu Palivo na 100 km benzín 6,2 l nafta 4,7 l zemní plyn 5,3 kg elektřina z hnědého uhlí 19,6 kW·h elektřina z černého uhlí 19,6 kW·h německý elektrický mix 19,6 kW·h obnovitelná elektřina 19,6 kW·h

podíl třídy jízdních vzdáleností (%)

bil lze výhodně použít ve spolupráci s inteligentními sítěmi i  jako úložiště elektrické energie v době malého odběru (při přebytku elektřiny v síti) a jako zdroj v době velkého odběru (tj. při nedostatku elektřiny v  síti). Díky tomu je elektromobilita také příležitostí pro energetiku. Existuje mnoho věcných argumentů, které hovoří ve prospěch elektromobility. Jsou však také věcné důvody, které úspěch jejího zavedení zpochybňují. Jak je to tedy vlastně v současné době s elektromobilitou v porovnání s motorovými vozidly? Auto si kupujeme, abychom s ním mohli jezdit. Skutečností ale je, že si auto kupujeme, abychom s ním stáli – v průměru jez-

Emise CO2 (g/km) 147 125 118 216 176 101 8

v  běžném městském provozu asi 15 min jak pro benzinový vůz, tak pro elektromobil (není třeba tankovat ani benzin, ani elektřinu). U  vozidla se spalovacím motorem nás bude stát energie v podobě benzinu asi 24 Kč a v podobě elektřiny asi 6 Kč. Z  tohoto porovnání spotřeby pohonných hmot, resp. energií vyplývá, že benzinový provoz je při současných průměrných cenách čtyřikrát dražší než provoz elektrický. Požadavky na plnohodnotnou elektromobilitu jsou tedy především velký akční rá­dius elektromobilu, který je ale nyní v průměru jen asi 130 km. Ze statistik však vyplývá, že 60 % všech jízd automobilem je uskutečněno na kratší vzdálenost než 10 km (viz graf na obr. 14).

– představuje energetickou udržitelnost, – má pozitivní dopad na ekologii (lokálně nulové emise, minimální zatěžování hlukem), – jednodušší konstrukce vozidla a nenáročnost na údržbu, – může sloužit jako dodavatel i skladovatel elektřiny v chytré síti, – otevírá další možnosti pro výrobce, distribuci a služby, ale také pro elektrotechniky, servis a údržbu (nové specializace a kvalifikace např. pro bateriový management – viz obr. 15, nové koncepce pohonu, komponenty elektrické hnací soustavy, konstrukce vozu, automobilová informatika, testovací a  zkušební technika aj.). Proč se elektromobilita neprosadí: – realitě vzdálený požadavek na akční rá­dius, – cena za baterii, – hmotnost baterie, – životnost baterie, – kapacita baterie. Tab. 3. Technické údaje superbaterie Tesla pro řešení většího dojezdu Parametr energie napětí počet článků dojezd cena náhradní baterie hmotnost hustota energie náklady na náhradní baterii

Hodnota 53 kW·h 372 V 6 831 350 km 13 300 eur 450 kg 120 W·h·kg–1 250 eur/kW·h

100

Elektromobilita zítra

50

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 jízdní vzdálenosti (10kilometrové třídy)

Obr. 14. Statistika průměrných ujetých vzdáleností osobního vozu (pondělí až neděle)

díme s autem jednu až dvě hodiny denně, tj. 22 až 23 h auto stojí. Elektromobilem bychom chtěli cestovat také na větší vzdálenosti (např. na dovolenou). Pro cestu dlouhou 1 000 km bychom potřebovali čistou jízdní dobu asi 10 h. U benzínu by nás tato cesta stála**) při úsporné jízdě asi 2 400 Kč, tankovali bychom jen jednou (pokud bychom vyjeli z  plnou nádrží), a  to asi 15 min, tedy celková doba strávená na cestě by byla 10 h a 15 min. U elektromobilu bychom za elektrickou energii zaplatili asi 600 Kč a potřebovali

Proč se elektromobilita prosadí: – odpovídá skutečnému profilu využití, – umožňuje energeticko-politickou nezávislost, – má velkou energetickou účinnost (ukazatel W2W – od zdroje ke kolům – je u benzínového auta asi 15%, u elektromobilu 27 %), – zpětné získání energie (rekuperace) při brzdění a jízdě s kopce (zvyšuje se energetická účinnost, akční rádius a ekologická akceptovatelnost),

Zdá se, že nastal čas na radikální změnu. Lidstvo se nyní dostalo ve vývoji mobility především vlivem vyčerpatelnosti zdrojů a nadměrné tvorbě CO2 do stádia, kdy musí tuto situaci řešit. Elektromobilita nepředstavuje z technického hlediska žádný převratný objev a historicky vzato jde spíše o její znovuvzkříšení, tedy o jakési déja vu – byla zde a fungovala zde již před více než sto lety. V současné době po dvacátém „benzinovém“ století opět stojíme před rozhodnutím, zda benzínem či elektřinou. Výchozí pozice je však jiná. Před sto a více lety nikdo neřešil otázku životního prostředí, globálního oteplování ani vyčerpatelnosti zdrojů. Za tuto dobu se také výrazně změnila technologická a technická úroveň, změnil se přístup lidí k ekologii i chápání současného globálního světa. Nyní si je každý vědom toho, že čím zamořenější bude ovzduší naší planety, tím dražší bude čistý vzduch. Čím bude méně ropy a čím nákladnější bude její získávání, tím bude vzácnější, a tedy méně dostupná pro nejširší vrstvu obyvatel.

**)

Při tomto porovnání byly vzaty průměrné spotřeby a ceny za energie, a to u benzínu spotřeba 7 l/100 km při ceně za benzin 35 Kč/l a u elektrické energie spotřeba 13 kW·h/100 km při ceně elektřiny 4,50 Kč/kW·h.

8

příloha časopisů Elektro a Automa 2011

elektromobilita

bezpečnostní management monitorovací systém

teplotní management

energetický management

určení stavu baterií

nabíjení vybíjení

symetrizace článků

výkonové rozhraní

Siemens otevřel v Praze dvě nabíjecí stanice pro elektromobily. Společnost Sie­ mens otevřela 9. června 2011 u svého síd­ la v pražských Stodůlkách dvě nové nabíje­ cí stanice pro elektrická vozidla, u  kterých

Obr. 15. Management bateriových systémů sběr naměřených dat

Elektromobilita tedy představuje šanci k nápravě věcí. Stojíme na prahu nové cesty vedoucí k nezávislosti na ropě, a tím k trvalé udržitelnosti mobility. A každá cesta i ta nejdelší začíná prvním krokem. Tímto prvním krokem je využití elektromobilů pro městský provoz. Samozřejmě to nejde bez

komunikační rozhraní

ČEZ podporuje elektromobilitu. Energetická společnost ČEZ připravuje instalaci 35 dobíjecích stanic pro elektromobily. Pro jejich výstavbu a provoz se firma spojila s dvanácti partnery, realizace dalších 20 stanic do konce roku 2011 je v jednání. Do roku 2013 plánuje ČEZ postavit kolem 200 dobíjecích stanic. Mezi partnery, se kterými se pro projekt elektromobility ČEZ spojil, pa-

tří např. společnost ECE, která zajistila výstavbu pražského obchodního centra Arkády Pankrác, obchodní řetězce Kaufland a Tesco, řetězec rychlého občerstvení McDonald‘s, Inter Ikea Centre Group, Praha 16 – Radotín a obec Dolní Břežany. V areálech těchto firem, nákupních centrech a obcích budou stát první nabíjecí stanice pro elektromobily, které ČEZ připravuje. Většina jich je v Praze, některé ale také

si budou moci nyní uživatelé elektromobi­ lů bezplatně dobít svá „zelená“ vozidla. Sie­ mens je připraven dodávat své nabíjecí sta­ nice obchodním partnerům a instalovat je na veřejných prostranstvích či na parkovištích u  obchodních, kulturních a  společenských center nebo restaurací rychlého občerstve­ ní. Siemens se také zapojil do projektu Praha elektromobilní a představil vizi vzdálené bu­ doucnosti i své současné ryzí elektromobily Porsche 911 a Citroen C-Zero. Nově otevře­ né nabíjecí stanice Siemens pro standard­ ní dobíjení jsou kompatibilní se všemi typy současných elektromobilů světových auto­ mobilových výrobců a v současnosti je zde dobíjení zdarma.

příloha časopisů Elektro a Automa 2011

vlastně dá s touto novou kreativní svobodou skutečně dělat. Á propos: Už jste se svezli elektromobilem? Ten, kdo to zkusil, určitě potvrdí, že je to nevšední a velmi příjemný zážitek, který se však může stát i návykovým J.  iteratura: L [1] PAUČEK, E.: Benzínem nebo elektřinou? Elektrotechnický obzor č. 14, 5. dubna 1919, ročník VIII. [2] Benzín, pára, elektřina. The Automobiles of 1904. www.eurooldtimers.com www.elektromobily.org http://cs.wikipedia.org http://www.monotracer.ch http://www.fraunhofer.de

budou v západních a východních Čechách a na střední a jižní Moravě. Podle projektového manažera E-mobility z útvaru čistých technologií ČEZ, Ing. Tomáše Chmelíka, jsou logickými partnery nejen místa, kde lidé tráví volný čas, ale i municipality, pro které je rozvoj elektromobility důležitou součástí komunální politiky. Cena za odebranou elektřinu na dobíjení by v rámci prvních let tohoto projektu měla být jen symbolická, přičemž elektromobil při dojezdu 100 km spotřebuje asi 12 kW·h elektřiny, tj. přibližně 50 až 60 Kč.

aktuality

problémů – nabíjecí infrastruktura je v plenkách, současné baterie neumožňují dlouhý dojezd a prodražují cenu elektromobilů, které jsou tak i přes svou konstrukční jednoduchost mnohem dražší než jejich benzinoví současníci. Toto jsou však typické průvodní „dětské nemoci“, které se postupem doby

vyřeší, stejně jako před sto lety, když se zaváděla benzinová doprava. Těžké je nyní dlouhodobě prognostikovat, zda elektromobily zcela ovládnou silnice budoucnosti. Do budoucna však není vyloučena ani třetí cesta, která může vzejít z nových poznatků v oblasti vědy a techniky nebo také např. z objevu jiného „zázračného“ zdroje energie třeba z vesmíru. Jedno je však již nyní jisté: elektromobilita je současná realita a má strmě rostoucí trend. Elektromobilita je fenomén doby a skrývá v sobě mnoho nových možností a výzev hodných člověka 3. tisíciletí. Umožní vznik nových řemesel a služeb, nových specializací, nových možností uplatnit se na trhu práce. Prosadí se zde tzv. inteligentní mobilita využívající satelitní navigaci, komunikační a bezpečnostní systémy, parkovací asistenční služby, dálkové funkce aj. Více než sto let dominovala v  myslích konstruktérů vozidel pohonná jednotka se spalovacím motorem – byla vždy středem pozornosti, a  tím také vývoje. Elektromobilita však může představovat skutečnou novodobou revoluci v  designu a  konstrukci při vy­užití nejmodernějších technologií a  pokročilé techniky. Tvůrci budoucnosti budou muset teprve objevit, co všechno se

9