Alternatywne sposoby ładowania samochodów elektrycznych

Range extender albo awaryjna ładowarka na… diesla

Zaczniemy od pomostu pomiędzy samochodami elektrycznymi a spalinowymi. Jakiś czas temu media obiegło zdjęcie samochodu Tesla z Kijowa, który miał zamontowaną z tyłu prądnicę. Właściciel elektryka doskonale wiedział, że łatwiej będzie mu zdobyć olej napędowy (może zaopatrzył się wcześniej), niż odpowiednią ilość prądu elektrycznego w wojennych warunkach.

Prądnice takie można kupić w każdym sklepie ogrodniczym. W Polsce kosztują od 1000 do 3000 złotych. Przydają się jako zasilanie awaryjne w razie, gdy dojdzie do wichury albo awarii i zabraknie prądu. Zamiast siedzieć po ciemku i patrzeć z żalem, jak dobro w zamrażarce się rozpuszcza, wystarczy uruchomić tę maszynę. To mały silnik spalinowy na olej napędowy, który napędza prądnicę. Można go użyć do zasilania instalacji elektrycznej w domu i do ładowania auta elektrycznego. Generuje prąd o parametrach identycznych, jak w standardowym gniazdku. Potrzebuje tylko paliwa.

Takie urządzenia, ale w znacznie większej skali (też zasilane olejem albo benzyną), montuje się na pickupach pomocy drogowej, w USA. Kiedy dojdzie do rozładowania „elektryka”, wzywa się pomoc drogową, która ładuje baterię tak, żeby kierowca „elektryka” mógł się dotoczyć do najbliższej ładowarki. Albo do pełna, co trwa kilkadziesiąt minut. Oczywiście, takie rozwiązanie, gdzie diesel ładuje „umarłego” elektryka zawsze wywołuje salwy śmiechu wśród przeciwników samochodów elektrycznych.

Warto wspomnieć też o range extenderach - wynalazku podobnym do tego, który zastosował właściciel Tesli z Kijowa, tylko zamontowany fabrycznie i przez producenta auta. To po prostu mały silnik diesla, napędzający prądnicę, z maleńkim zbiornikiem paliwa (5 – 15 litrów). W razie rozładowania baterii zwiększa zasięg auta, żeby móc nim dojechać do stacji ładowania.

Nie potrzebujesz wallboxa, bo masz prostownik

Gdzie jest najwięcej samochodów elektrycznych? W Chinach.

Produkuje się tam samochody elektryczne, wynalazki przypominające samochody z napędem elektrycznym i rowery elektryczne z dachem i ścianami z tworzywa. Są bardzo tanie, w przeliczeniu taki mini samochód elektryczny można kupić za mniej niż 10 tys. złotych. Gdzie tkwi haczyk?

Pojazd jest pokryty tworzywem, a do jego napędu służy prosty silnik elektryczny na prąd stały. Źródłem zasilania są akumulatory trakcyjne, albo zwykłe akumulatory samochodowe (takie, jak akumulator rozruchowy). Upycha się ich, ile wejdzie, aby osiągnąć zasięg kilkudziesięciu kilometrów. Oczywiście na papierze, z małym obciążeniem i najlepiej z górki.

Taki pojazd nie potrzebuje wallboxa z dociągniętą „siłą” do domu, nie potrzebuje stacji szybkiego ładowania. Ładuje się go prostownikiem, tylko rozbudowanym. Takim, jakim w tej chwili doładowujemy akumulatory rozruchowe z instalacji 230 V. Ładowanie trwa kilkanaście godzin.

Fotowoltaika do ładowania samochodu elektrycznego – jeżdżę za darmo!

W teorii i w reklamach wszystko wygląda pięknie: masz własną elektrownię na domu, wykorzystujesz panele fotowoltaiczne na dachu, albo umieszczone na ziemi, samodzielnie produkujesz prąd do zasilania instalacji w domu i do ładowania auta. Sytuacja idealna: nie wydajesz na paliwo, nie produkujesz zanieczyszczeń.

Samochód elektryczny zużywa średnio (zgodnie z danymi fabrycznymi) ok. 20 kWh/100 km (w optymalnych warunkach, ale przyjmijmy, że tak jest), zatem na przejechanie jednego kilometra potrzebuje 0,20kWh. Jeśli kierowca pokonuje rocznie (średnio) 15.000 km, to jego elektryk powinien zużyć rocznie 3000 kWh. Wynika z tego, że wystarczy zamontować panele fotowoltaiczne o mocy 3 kW, aby móc za darmo jeździć samochodem. Czyli np. 8 paneli po 400 W, z których każdy kosztuje średnio 800 zł.

Oczywiście, same panele to nie jedyny wydatek. Potrzebny jest sterownik, akumulatory do magazynowania energii, przewody, konstrukcja do zamontowania. Łącznie koszt takiej instalacji może wynieść kilkanaście tysięcy złotych.

Zgodnie z wyliczeniami, trzy panele fotowoltaiczne o mocy 400W, powinny być w stanie wyprodukować 1kW prądu. Ale… wtedy, gdy temperatura zewnętrzna wynosi 25 st. Celsjusza, nasłonecznienie paneli wynosi 1000 W/m2, prędkość wiatru wynosi do 1m/s, a panele są zamontowane idealnie pod słońce i nachylone pod kątem 30 – 40 stopni, są czyste, a niebo jest przejrzyste i bezchmurne.

Idealne warunki do pracy instalacji fotowoltaicznej, zapewniające jej sprawne funkcjonowanie i ładowanie auta można uzyskać na równiku. I też nie zawsze. W naszym kraju rozkład nasłonecznienia wynosi: w styczniu 27 kWh/m2, w marcu 67, w czerwcu 162, w sierpniu 131, a w grudniu 25.

Wymiana baterii rozładowanej na naładowaną

Na koniec rozwiązanie, które zostało rozpropagowane w Chinach, a obecnie wkracza do Europy za sprawą chińskiej firmy NIO. To producent samochodów elektrycznych (tych drogich, nie mających nic wspólnego ze wspomnianymi wcześniej tanimi), a także specjalnych stacji wymiany baterii litowo – jonowych. Mają one wielkość dwustanowiskowego garażu i są obsługiwane przez ludzi, choć sam proces odbywa się automatycznie. Idea nawiązuje do tego, co kiedyś chciało zrobić Renault, potem pewna izraelska spółka, a nawet Tesla, ale zrezygnowała. Zgodnie z założeniem, kierowca miał podjeżdżać na stację, zostawiać tu rozładowane baterie i zabierać naładowane. Powiedzieć łatwo. Tylko jak to zrobić? Przecież bateria litowo – jonowa w samochodzie elektrycznym jest ogromna, waży kilkaset kilogramów i nie składa się z oddzielnych modułów.

NIO rozwiązało ten problem. Samochód podjeżdża do stacji wymiany baterii, a kierowca na wielkim ekranie dotykowym (zamontowanym pośrodku deski rozdzielczej, jak w Tesli) wybiera opcję wymiany baterii. Kontaktuje się z firmą, pobierane są dane dotyczące pojazdu, następnie opłata z konta klienta (niestety, nie wiadomo, ile ona wynosi). Auto jest kierowane automatycznie (poprzez wskazania na ekranie dotykowym) do stanowiska wewnątrz stacji wymiany baterii. Po odpowiednim ustawieniu pojazdu przez kierowcę, położenie auta jest jeszcze automatycznie korygowane. Wtedy do akcji przystępują roboty. Odkręcają od spodu osłonę baterii litowo – jonowej i rozłączają przewody elektryczne, układu chłodzenia itd. Rozładowana bateria jest odkręcana i na specjalnej windzie transportowana w dół, w jej miejsce montowana jest naładowana bateria. Cała operacja trwa kilka minut, zatem o wiele krócej, niż ładowanie pojazdu.

Czy takie rozwiązanie się przyjmie? Jeśli inni producenci aut je zaakceptują i zaczną stosować, a sama elektromobilność faktycznie rozwinie skrzydła, to w miastach będzie tak, jak obecnie z automatami paczkowymi. W różnych dzielnicach będą stały automaty do wymiany baterii różnych producentów.

A dlaczego nie jeden, do wymiany baterii w autach wielu marek? Albowiem każde auto jest inne, ma inną wielkość i inną baterię. Gdyby producenci dogadali się ze sobą…

To wtedy sprawdziłby się najgorszy koszmar. Wszystkie samochody byłyby do siebie podobne, miałyby taka samą wielkość, takie same baterie, różniłyby się jedynie znaczkiem na masce i wersją oprogramowania, a także nieco innym kształtem blach.

Michał Lisiak