Elektromos autó

A legjelentősebb korlátozó tényező az energiatárolás. A leginkább elterjedt és legolcsóbb savas ólomakkumulátorok 30Wh energiát tudnak tárolni 1 kg-ban. A korszerűnek számító lítium alapú akkumulátorok energiasűrűsége sem nagyobb 100÷150 Wh/kg-nál, szemben a benzin 12.000 Wh/kg értékével. Ha egy átlagos tanknyi üzemanyagban lévő energiát szeretnénk magunkkal vinni, akkor lítium akkumulátorokból kb. 5 tonnányit, ólomakkumulátorból ennek legalább háromszorosát kellene cipelnünk végig az út során. Valójában azért nem ennyire sötét a kép, mert az elektromos meghajtás hatásfoka lényegesen jobb, mint a benzin vagy dízelmotorral szerelt járgányoké. Egy átlagos átépített gépkocsi fogyasztása 10÷15.000 Wh/100km, vagyis benzinre vetítve 1÷1.5 literes fogyasztást kapunk. A savas akkumulátorokkal egy töltéssel elérhető hatótávolság 100km körüli lehet, amihez 300÷400 kg akkumulátort kell beépíteni. Lítium akkumulátorból egy hasonló méretű akkumulátorpakk 350÷400 km-es hatótávolságot tesz lehetővé, ami már az igények jelentős részét kielégíti.

A beépítésre kerülő motor teljesítményét illetően első látásra úgy tűnhet nincs korlátozó tényező. A motorválasztékot illetően ez valóban így is van. A korlátozást ismételten az akkumulátor jelenti. Az akkumulátorban tárolt energiát ugyanis nem vehetjük ki tetszőleges sebességgel. A gépkocsi meghajtó savas ólomakkumulátorok kapacitását általában 10 óra alatti kisütésre (0.1C) adják meg. Ha az energiát 1 óra alatt akarnánk kivenni (1C) akkor már csak a 0.1C-re megadott kapacitás 60%-a áll rendelkezésünkre. Általános méretezési szabályként elmondható, hogy a névleges motorteljesítmény kétszeresére kell választani az akkumulátor kapacitást. Egy 4kW-os motorhoz 8kWh-nyi akkumulátor kapacitás az ideális. Jellemzően az elektromos motorok rövid ideig (1÷2 perc) névleges teljesítményűk 2÷2.5 -szeresét is le tudják adni, ami a gyorsítások szempontjából igen lényeges. Ekkor az áramfelvételük is természetesen megnő. Az említett akkumulátor kapacitást meghatározó méretezési szabálytól lefelé történő jelentős eltérés megakadályozhatja ennek a nagyobb teljesítménynek az elérését. Ezért a minimum érték nem lehet kevesebb, mint a névleges motorteljesítmény, vagyis egy 4kW-os motorhoz minimum 4 kWh-nyi akkumulátor kapacitást kell választanunk. A lítium akkumulátorok ebből a szempontból is sokkal kedvezőbb tulajdonságokkal rendelkeznek: Folyamatosan 3C-vel kisüthetők, rövid időre akár 10C-vel is terhelhetők. Így a minimum korlát is lényegesen alacsonyabb lehet. Például egy 30kW-os motorhoz ( ami rövid ideig 60-70kW teljesítmény leadására is képes ), elegendő 10kWh-nyi lítium akkumulátor kapacitást beépíteni.

A nagy távolságokra történő használatot leginkább a töltés időszükséglete korlátozza. A teljesen lemerült ólomakkumulátorok feltöltéséhez 10 óra szükséges.
A lítium akkumulátor esetében 3 óra 20 perc is elegendő.
A fenti korlátok figyelembevételével tehát először azt kell eldöntenünk milyen követelményeket támasztunk elektromos autónkkal szemben.
A választék a 3÷4 kW-os motorral szerelt, 50 km/óra végsebesség körüli, 50÷60 km hatótávolságú városi mopedautótól az 50÷60 kW-os motorú, 150÷200 km/óra végsebességű, 3÷400 km hatótávú, szinte kompromisszummentes aszfaltszaggatóig terjed.

Figyelembe véve az akkumulátorok töltés-kisütés ciklusának, valamint az akkumulátortöltőnek a veszteségeit, 100 km megtételéhez mintegy 15÷20 kWh villamos energiát kell felhasználnunk a hálózatból. Ha a normál tarifával számolunk, akkor ez mintegy 570÷760 Ft költséget jelent. Ez jelenlegi árakon 2÷2.5 liter benzin árának felel meg. Ha lehetőségünk van kapcsolt (úgynevezett éjszakai) árammal végezni a töltést még kedvezőbb a helyzet. A kapcsolt áram ára ugyanis csak 60÷65%-a (kb. 22 Ft/kWh) a bármikor rendelkezésre álló áraménak, így a tankolás 1÷1.5 liter benzin árából oldható meg 100 km-re. Ebben az esetben még külön öröm, hogy nagy valószínűséggel megújuló energiaforrásból előállított áramot használtunk. A megújuló energiaforrások használatának elterjedését leginkább akadályozó tényező, hogy az áramszolgáltatók nem tudnak mit kezdeni a fogyasztási völgyidőszakokban termelődő szél és napenergiából előállított árammal. Ezen a gondon segíthet az áramszolgáltató által vezérelt fogyasztók használata, amivel mi is hozzájárulhatunk a környezet megóvásához.

Maga az elektromos motor lényegesen egyszerűbb, kevesebb alkatrészt tartalmaz, mint a benzin vagy diesel motor. Üzemi hőmérséklete is jóval alacsonyabb azokénál.
Karbantartási igénye lényegesen kisebb, javítása egyszerűbb. Szénkefés DC motor használatánál csak a szénkefék időnkénti ( 50÷100 ezer km-enkénti) cseréjével kell számolni.
Elektromos gépkocsiknál a legnagyobb tehertétel az akkumulátorok véges élettartama miatt jelentkező csereköltség. Az ólomakkumulátoroknál 5-600 töltési ciklus után csökken a kapacitás 80% alá. Ez 100 km-es hatótávra méretezett akkumulátorok esetén 50÷60 ezer km-enkénti akkumulátorcserét tesz szükségessé. 2006-ban jelentek meg a legújabb fejlesztésű LiFePO4 akkumulátorok amelyek több mint 2000 töltési ciklust tudnak teljesíteni, így a csereperiódus 200.000 km feletti.

Az elektromos autó károsanyag kibocsátása nulla. Energiát azonban használ, amit elő kell állítani. Vajon ez több vagy kevesebb, mint amit egy benzines jármű igényelne? Az elektromos motor hatásfoka széles tartományban 80% körüli. Az akkumulátorok töltés-kisütési ciklusa hozzávetőlegesen 75%-os. Az eredő hatásfok tehát 60% körüli szemben a benzinmotorok 15% körüli hatásfokával. Ráadásul ezt az energiát megújuló forrásokból is elő lehet állítani. Ha mégis fosszilis tüzelőanyagokból állítanánk elő ezt az energiát, akkor is kevésbé károsítjuk a környezetünket. A szén és gázerőművek hatásfoka 30% körüli, a termelt 70%-nyi hőenergiát is legtöbbször hasznosítani lehet, nem beszélve arról, hogy a károsanyag kibocsátás nem a zsúfolt városban a babakocsik szintjén történik.