Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

Elektrická auta mají teoreticky navrch díky efektivitě svých motorů, zejména současné akumulátory je ale vzhledem ke všem svým limitům táhnou dolů v takové míře, že ve výsledku nejsou pro většinu využití vhodné ani efektivní.

Jasně největším nedostatkem současných elektrických jsou používané akumulátory. Ty dnešní jsou drahé, velké, těžké, složité i energeticky nestálé. Přebytek záporných faktorů se odráží v obtížné proveditelnosti elektrické revoluce v dopravě tak, jak si ji vysnili někteří politici.

Právě kvůli nim mají spalovací motory stále nepřekonatelné výhody, které náš přítel Jason Fenske z Engineering Explained nedávno konkretizoval, když srovnal fyzikální parametry jednotlivých zdrojů energie. Jeden galon (3,8 litru) benzínu obsahuje více energie než baterie první generace Nissanu Leaf. Byť od té doby vzrostla, energetická hustota dnes nejlepších baterií je stále 13x nižší než u benzínu. Jinak řečeno - k nahrazení necelých 4 litrů tekuté pohonné hmoty je třeba prostor o objemu 139 nápojových plechovek, tedy 46,3 litru.

Hmotnostní rozdíly jsou ještě horší. Jeden galon benzínu váží 2,7 kilogramu a přinese cca 33,7 kWh energie, kdežto současné Li-Ion baterie mohou dodat jen 240 Wh v jednom kilogramu. Ekvivalentní paket článků tak musí vážit 140 kg, tedy asi 50x tolik. Už z těchto dvou srovnání vychází, že bateriový pohon má velmi omezený rozsah využití.

Pochopitelně, elektromobilům hraje do karet vyšší účinnost - u benzínového agregátu Jason počítá s účinností mezi 35 až 40 %, zatímco moderní elektromotor zvládá fungovat v režimu přibližně 90% efektivity. Ani v takovém případě se ale oba zdroje energie nevyrovnají, a to ani když vedle superefektivní Tesly Model S postavíte supervýkonné Bugatti Chiron. I tomu stačí galon benzínu na ujetí 18 kilometrů, Tesla na stejnou vzdálenost potřebuje akumulátory o objemu 16 demonstračních plechovek. I Bugatti tedy stačí o třetinu prostoru méně, a to Jason pořád počítá jen se samotnými bateriovými články - ochranný obal akumulátoru, spoje či systém jeho chlazení jej učiní ještě podstatě větším a těžším.

I pokud tedy vezmeme v úvahu rozdílnou efektivitu různých pohonů, jsou akumulátory asi 5x objemnější a 20x těžší než srovnatelná palivová nádrž. A to Jason říká, že kalkuluje s dnes nejlepšími akumulátory na trhu (těmi od Tesly), nikoli průměrnými bateriemi - v jejich případě by byla situace ještě horší. Energetická hustota fosilních paliv je pořád stejná a byť efektivita spalovacích motorů se v závislosti na jízdním režimu mění, citelně horší je pouze při velmi rychlé jízdě, kterou na silnicích nepraktikuje téměř nikdo.

Ani efektivita elektrických aut ale není stálá. Do karet jim nehraje zejména teplota okolního prostředí, která mění vlastnosti zásob energie. Zima bere elektromobilům až 40 % jejich dojezdu, stejné podmínky ovšem tolik nevadí spalovacím motorům, které navíc nepotřebují elektřinu na ohřej kabiny, využijí zbytkového tepla. V zimních podmínkách je tak i celková efektivita provozu elektrického auta nepřesvědčivá.

Nejde tu ale jen o dojezd jako takový, ale i o možnosti jeho zvýšení a dopady s tím spojené. Citelné zvýšení dojezdu na jednu nádrž benzínu navíc podstatné hmotnostní dopady jako podobné rozšíření úložiště elektrických zásob. Přidání 100 kilometrů dojezdu vyžaduje například u elektrického Hyundai Ioniq 15 kWh neboli 64 kilogramů baterií navíc, což efektivitu fungování vozu dále zhoršuje. Benzínovému vozidlu dotankování ekvivalentního množství energie přitíží o jednotky kilogramů. Navíc pár litrů dotankujete v řádu sekund, 15 kWh budete z běžné zásuvky doplňovat skoro celou noc.

Fenske se tím snaží říci, že s efektivitou elektrických aut to vůbec není tak jednoduché, jak se může zdát z pouhého rozdílu v efektivitě samotných motorů a zejména akumulátory jsou dnes pro rozvoj elektromobilů velmi limitující. V podstatě jim dávají jediné alespoň trochu smysluplné využití v co nejmenších osobních autech, i tam ale vzhledem ke svým jiným omezením (zejména době dobíjení) neobstojí před řadou dnes obvyklých využití osobního auta. A v náklaďácích už nebudou fungovat vůbec.

Například u kamionu s nosností 36 tun (federální maximum v USA) a koeficientem aerodynamického odporu vzduchu Cd 0,4 vychází energie potřebná k překonání 500 mil (806 kilometrů) silnic na celkových 950 kWh. Se započítáním účinnosti elektromotorů je potřeba 1 000 kWh, což odpovídá bateriím o hmotnosti čtyř tun. Jen uložení energie by sebralo kamionu cca 11 % z celkové hmotnosti, a to vše v ideálních podmínkách bez protivětru, kopců, časté akcelerace, degradace techniky apod. Respektováním všech okolností by baterky váhově narostly na omračující cifru 6,8 až 9 tun.

Ztrátou čtvrtiny možného zatížení soupravy přichází dopravce o možnost naložit návěs těžším nákladem. Úbytek kapacity snižuje tržby neboli zdražuje každý kilometr jízdy elektrického nákladního automobilu. Dokud nebude zásadně vylepšena hustota elektrického zdroje, šance na efektivní rozšíření elektromobilů neexistuje - u nákladních aut prakticky vůbec, u osobních aut jen za cenu akceptování omezené praktické využitelnosti, neboť současné baterky nejsou jen moc velké a těžké, ale je i nemožné je dostatečně rychle dobít, kdekoli to bude potřeba.

Zdroj: Engineering Explained@Youtube

Mirek Mazal