Rozwój elektromobilności

Jak wszyscy dobrze wiemy zanieczyszczenie powietrza w dużych miastach przekracza wszystkie możliwe normy, nie tylko w Pekinie, Delii czy w Meksyku, ale również w Polsce w Krakowie, Warszawie czy miastach śląskich, gdzie jakość życia przez okresowo pojawiający się smog znacząco spada. Oczywiście w zimie jest to spowodowane stosowaniem nisko kalorycznych paliw, czy wręcz spalaniem odpadów, ale w okresach cieplejszych głównym powodem zanieczyszczeń są spaliny pochodzące od pojazdów spalinowych. Na całym świecie opracowywane są nowe koncepcje mobilności gwarantujące redukcję zanieczyszczeń powstających głownie na terenach o dużej koncentracji ludności. Bazują one głownie na wprowadzeniu ograniczeń dla użytkowników pojazdów spalinowych oraz benefitów dla posiadaczy samochodów elektrycznych. Przykładem mogą być obszary zamknięte w dużych miastach, do których mogą wjeżdżać jedynie pojazdy o niskiej emisji, czy darmowe parkingi i specjalne pasy ruchu dla samochodów elektrycznych. Kilka państw wprowadziło również ulgi podatkowe dla kupujących oraz posiadaczy pojazdów zasilanych ze źródeł odnawialnych.

Ponieważ zastąpienie wszystkich pojazdów spalinowych w miastach nie jest możliwe, dlatego przyjrzyjmy się rozwiązaniom naszych zachodnich sąsiadów. W celu zmniejszenia zanieczyszczenia w postaci cząstek stałych w niemieckich miastach już w 2008 utworzono strefy niskich emisji, które sukcesywnie są powiększane. Oznacza to, że obecnie w około 50 niemieckich miastach, do wyznaczonych stref wstęp mają jedynie pojazdy o niskiej emisji. W 2011 roku uruchomiono długoterminowy program rządowy wspierający mobilność elektryczną w Niemczech. Program ten koncentruje się na wspieraniu innowacji technologicznych oraz badań pozwalających rozwijać odpowiednie warunki dla mobilności elektrycznej. W tym kontekście, utworzono Narodową Platformę Elektromobilności (Nationale Plattform Elektromobilität (NPE)), która posiada dwa główne cele: ustanowienie Niemiec rynkiem wiodącym mobilności elektrycznej z milionem pojazdów elektrycznych do 2020 roku oraz uzyskaniem statusu głównego dostawcy komponentów w e-mobilności. NPE zaplanowało realizację tego planu w 3 etapach.

1) Przygotowanie rynku – planowane zakończenie do końca 2014 roku.

2) Wprowadzenie na rynek – planowane zakończenie do końca 2017 roku. W tym etapie planowane jest stosowanie niezbędnych środków pozwalających na wdrożenie nowych rozwiązań i zidentyfikowanie potencjalnych zastosowań dla e-mobilności

3) Ustanowienie mobilności elektrycznej jako gospodarczego odwzorowania rynku masowego – planowane od 2018 roku

Faza przygotowawcza został już zakończona i opisana szczegółowo w sprawozdaniu NPE.

Można w nim przeczytać, że podstawowe wymagania zostały rzeczywiście osiągnięte, jednak aby zrealizować ambitne cele do 2020roku, kolejne działania należy rozpocząć bardzo szybko. Przeprowadzone różnego rodzaju analizy i badania dotyczące zachowania przyszłych i obecnych użytkowników pozwoliły zidentyfikować warunki brzegowe oraz systemy motywacyjne pozwalające na szybkie wdrożenie rozwiązań w 2 etapie, określając przy okazji sumę inwestycji przeznaczoną na kontynuowanie rozpoczętych inicjatyw badawczych i rozwojowych w wysokości 2,2 mld euro.

Różnorodność modeli samochodów elektrycznych stale rośnie wraz z zaangażowaniem przemysłu w ich opracowywanie, wzmacniając tym samym pozycję Niemiec na rynku tych pojazdów obejmując również sektor infrastruktury odpowiedzialnej za ładowanie akumulatorów tych pojazdów. Przy bliższym spojrzeniu na rozwój tej branży można zauważyć różne podejścia do osiągniecia wcześniej wyznaczonego celu. Wiele projektów koncentruje się na dopasowaniu obecnej konstrukcji pojazdów do zasilania elektrycznego, w których to silnik spalinowy zostaje zamieniony na silnik elektryczny z zestawem akumulatorów. Pozostałe projekty dotyczą zupełnie nowego podejścia do opracowania konstrukcji samochodu elektrycznego przeznaczonego do wytwarzania w procesie seryjnym. Dzięki temu możliwe było stworzenie listy zalet i wad przedstawionych na poniższym rysunku.

Chociaż te koncepcje różnią się w zalążku, w obu strategiach najbardziej istotnym czynnikiem jest zmniejszenie masy pojazdu. Znaczenie lekkiej konstrukcji zauważalne jest również w klasycznych konstrukcjach pojazdów, gdzie stale wzrastająca masa pojazdu ze względu na zastosowanie dodatkowych urządzeń poprawiających bezpieczeństwo i wygodę pasażera determinuje konieczność zwiększenia siły napędowej.

Spirala ta może zostać zatrzymana dzięki zastosowaniu nowoczesnych materiałów kompozytowych głównie polimerowych wzmocnionych włóknami, materiałów hybrydowych, metali lekkich i wysokowytrzymałych stali. Konieczne jest zatem zatrzymanie dalszego wzrostu masy całkowitej pojazdów i opracowanie nowych rozwiązań gwarantujących niższą masę kolejnych wersji.

Takie podejście ma bezpośredni wpływ nie tylko na zasięg pojazdów, ale również na wielkość akumulatorów i moc zastosowanych jednostek napędowych. Zmniejszenie masy akumulatorów bezpośrednio zmniejsza obciążenie elementów konstrukcyjnych, co z kolei bezpośrednio zwiększa potencjał drzemiący w zastosowanych lekkich rozwiązań.

Wraz z obniżeniem masy całkowitej, moc napędową również maleje, co skutkuje zmniejszeniem zapotrzebowania na energię elektryczną. Takie podejście pozwala zrozumieć problem w zupełnie innym świetle, pokazując, że zastosowanie nowych lekkich materiałów nie tylko obniża masę pojazdu, ale również wymusza rozwiązania integrujące funkcjonalność, z efektywnym wykorzystaniem zasobów i automatyzacją procesu wytwarzania.

A jak wygląda platforma w Polsce?

Tekst powstał na bazie opracowania TU Dresden