În ultimii ani, mașinile electrice înregistrează creșteri progresive de vânzări, stârnind interesul tot mai multor șoferi. Producători auto precum BMW, Mercedes Benz, Renault, Skoda, Tesla sau Volkswagen construiesc în prezent vehicule electrice inovatoare, cu autonomii și specificații tehnice din ce în ce mai bune.
Totuși, mașinile electrice nu au fost întotdeauna atât de dorite. Istoria lor, prezentată în rândurile de mai jos, ne va arăta cum mașina electrică nu a încetat niciodată să lupte pentru un loc pe șosele, de la apariție până în prezent, în ciuda numeroaselor impedimente.
Pentru început, ce sunt și cum funcționează mașinile electrice?
Pe scurt, mașinile electrice (EV) sunt vehicule care folosesc unul sau mai multe motoare electrice pentru propulsie. Acestea funcționează prin conectarea la un punct de încărcare și prin preluarea energiei electrice din rețea.
Majoritatea vehiculelor electrice folosesc baterii litiu-ion, care au o densitate de energie mai mare, o durată de viață mai lungă și o putere mai mare decât majoritatea celorlalte baterii practice. Acestea înmagazinează energia electrică necesară funcționării motorului electric. Capacitatea bateriilor dictează autonomia (distanța parcursă între două încărcări), care este influențată și de viteză, stil de condus, suprafață de deplasare sau condiții meteo.
În funcție de sursa de energie folosită de motor, există patru tipuri de vehicule electrice:
- Vehicul electric cu baterie (BEV) – alimentat complet de electricitate.
- Vehicul electric hibrid (HEV) – combină un sistem convențional de motor cu ardere internă (de obicei pe benzină) cu un sistem de propulsie electric. Prezența sistemului de propulsie electric are scopul de a obține fie o economie de combustibil mai bună decât un vehicul convențional, fie o performanță mai bună.
- Vehicul electric hibrid plug-in (PHEV) – utilizează atât un motor cu ardere internă, cât și o baterie încărcată de la o priză externă. Aceasta înseamnă că bateria vehiculului poate fi încărcată mai degrabă cu electricitate decât cu motorul.
- Vehicul electric cu pile de combustie (FCEV) – energia electrică este produsă din energie chimică. De exemplu, un FCEV cu hidrogen. În prezent, numărul vehiculelor FCEV este redus din cauza infrastructurii slab dezvoltate (număr redus de stații speciale).
Bateriile mașinilor electrice au nevoie de o sursă electrică exterioară pentru încărcare: stație/priză de încărcare. O analiză GreenCommunity a situației infrastructurii de încărcare a mașinilor electrice din România poate fi accesată aici.
Mașinile electrice există de aproape 200 de ani
Cu toate că par invenții ale timpurilor moderne, născocite de ingineri îmbrăcați în halate albe, în niște laboratoare desprinse din filmele științifico-fantastice, vehiculele electrice există de, surprinzător, aproape 200 de ani.
Punctul de pornire al electromobilității este sinonim cu prima jumătate a secolului al XIX-lea. La acel moment existau deja motoarele cu abur, dar modul de operare a acestora era unul dificil: aveau nevoie de o perioadă lungă de încălzire înainte de a fi folosite și trebuiau alimentate în mod constant cu apă și cărbuni. Tocmai de aceea, erau utilizate preponderent în industrie, pentru a pune în mișcare trenuri, nave ori utilaje ale fabricilor sau minelor.
Caii și căruțele reprezentau principalul mod de transport al oamenilor. Însă, niște inovatori din Ungaria, Scoția și Statele Unite ale Americii s-au gândit la viitor și au început să creeze unele dintre primele vehicule electrice la scară mică, pentru a le facilita deplasările.
Povestea începe în anul 1828…
Povestea vehiculelor electrice pornește încă din anul 1828, cu 48 de ani înaintea apariției primului motor pe benzină. Atunci, Ányos Jedlik, un inventator maghiar, a construit un dispozitiv electromagnetic pe care l-a atașat unui vehicul (asemănător unei trăsuri) de mici dimensiuni. Versiunea foarte primitivă avea doar un baston pentru manevrarea direcție și nu a atras niciodată prea multă atenție din partea publicului. Motorul nu producea o cantitate semnificativă de putere pentru ca vehiculul să atingă o viteză cel puțin decentă, iar prototipul în sine avea multe defecte de natură mecanică.
Patru ani mai târziu, în 1832, inventatorul scoțian Robert Anderson a dezvoltat prima trăsură electrică, care putea călători cu o viteză de circa 12 kilometri pe oră. Acesta și-a construit vehiculul alimentat electric în Aberdeen, un oraș-port din nordul Scoției. Prototipul era greu de manevrat, dar silențios, iar bateria era de unică folosință.
Oricât de impresionante și revoluționare erau aceste prototipuri electrice, nu aveau surse de energie reîncărcabilă autonome și, prin urmare, aveau utilitate limitată ca mod de transport. Tocmai de aceea, la acel moment nu le-a fost acordată o atenție prea mare.
Apariția bateriei reîncărcabile plumb-acid face ideea mașinii electrice mai viabilă
În 1859, fizicianul francez Gaston Planté inventează bateria reîncărcabilă plumb-acid, făcând ideea mașinii electrice mai viabilă. Un alt francez, Camille Alphonse Faure, a adus îmbunătățiri tehnologice și a crescut semnificativ capacitatea bateriei, în 1881. Această dezvoltare a permis producția de baterii la scară industrială și începutul unui frumos periplu în lumea mobilității electrice.
Inventatorul britanic Thomas Parker, care a electrificat și metroul londonez, avea să construiască prima mașină electrică de producție, în 1884. Aceasta folosea baterii reîncărcabile de mare capacitate, special concepute de Parker. Vehiculul era echipat cu frâne hidraulice pe toate cele patru roți, o caracteristică inovatoare la acea vreme.
În 1890, William Morrison, un chimist născut în Scoția, dar care emigrase și se stabilise în Des Moines, Iowa (SUA), a cerut un brevet pentru trăsura electrică pe care o construise probabil încă din 1887. Morrison a avut o pasiune pentru a inventa și a fost fascinat de electricitate încă de când era copil.
Cu tracțiune față, 4 cai putere și o viteză maximă raportată de aproximativ 32 km/h, trăsura avea 24 de celule de baterie care trebuiau reîncărcate la fiecare 80 de kilometri. Morrison a făcut senzație la Târgul Mondial din Chicago din 1893.
Toate aceste evoluții tehnologice au făcut ca industria mașinilor electrice să prindă având puternic la începutul secolului XX. Acestea erau din ce în ce mai ușor de condus, nu emanau gaze poluante urât mirositoare și nu erau zgomotoase, spre deosebire de motoarele cu combustie internă, apărute recent.
“La Jamais Contente” a spart bariera de 100 km/h
Mașinile electrice și-au dovedit curajul și la primele competiții auto organizate în acele vremuri. În primăvara anului 1899, inginerul și pilotul de curse belgian Camille Jenatzy a stabilit un record de viteză pe drum de 105,88 km/h, devenind prima persoană care a mers vreodată cu mai mult de 100 de kilometri pe oră. El a realizat această ispravă într-o mașină pe care a proiectat-o el însuși, poreclită “La Jamais Contente” (“Niciodată Mulțumit”).
Prototipul în formă de torpilă era propulsat de o pereche de motoare electrice cu acționare directă de 25 kW, fiecare antrenând puntea spate printr-un lanț. Acestea funcționau la 200 de volți și consumau 124 de amperi fiecare, producând o putere totală de aproximativ 68 cai putere.
Vehiculul era realizat dintr-un aliaj ușor, numit partinium, compus dintr-un amestec de aluminiu, wolfram și magneziu. Bateriile au reprezentat aproape jumătate din greutatea totală a mașinii, în jur de 750 kg.
Prima mașină proiectată de Ferdinand Porsche a fost…electrică?
Interesant de menționat este faptul că prima mașina proiectată de Ferdinand Porsche, ulterior fondatorul companiei cu același nume, a fost electrică. Prototipul cu numele “Egger-Lohner C.2 Phaeton” a fost proiectat în 1898 și era alimentat de un motor electric octogonal, cu trei până la cinci cai putere, atingând o viteză maximă de 25 km/h.
Tot Porsche este cel care a proiectat și prima mașină hibrid funcțională din lume, “Semper Vivus” (nume provenit din latină, unde înseamnă “întotdeauna în viață”), în anul 1900. Tehnologia a avut aplicații și dincolo de sfera vehiculelor electrice. Porsche a extins autonomia mașinii nefolosind o baterie ca sursă de energie, ci folosind un motor cu ardere pentru a conduce un generator și, astfel, a alimenta butucul roții cu energie electrică. Un an mai târziu, versiunea pregătită pentru producție a luat naștere sub numele de Lohner-Porsche „Mixte”.
Cu toate acestea, Porsche a demonstrat și de ce mobilitatea electrică a eșuat de-a lungul deceniilor: în ciuda puterii sale modeste, mașina cântărea aproape două tone. Lipsa infrastructurii de încărcare și autonomia scăzută au pus capăt electromobilității pentru o lungă perioadă de timp.
Henry Ford încununează triumful motoarelor cu ardere internă și blochează succesul electromobilității
În anul 1908, fondatorul industriei americane de automobile, Henry Ford, introduce emblematicul Ford Model T, cel mai popular model al acelor ani și primul automobil produs în masă din istorie. Vehiculul a fost gândit pentru a fi accesibil ca preț, simplu de condus și fiabil. Și, cel mai important, să fie propulsat de un motor termic.
La acea vreme au început să fie descoperite numeroase zăcăminte de țiței, iar prețul scăzut al petrolului și transformarea relativ simpla a acestuia în combustibil a eclipsat rapid propulsia electrica, dezavantajata de autonomia absolut inacceptabila. În plus, electricitatea nu era încă disponibilă pe scară largă în afara centrelor orașelor, limitând sever piața mașinilor legate de această infrastructură. Șoferii puteau transporta cutii de rezervă de benzină pentru călătorii lungi, dar bateriile de rezervă erau mult mai grele pentru a putea fi transportate.
Henry Ford descoperise rețeta unei afaceri de succes: cum rețeaua de drumuri era într-o continua expansiune, oamenii își doreau mașini fiabile, care să fie capabile să ruleze cu viteze decente, autonomii mulțumitoare și timp scăzut de alimentare. Iar Ford T bifa cu brio toate aceste cerințe, reușind să capteze interesul cât mai multor șoferi.
În anul 1912 este introdus demarorul electric, contribuind la creșterea fulminantă a vânzărilor de vehicule pe benzină.
Vehiculele electrice, până de curând aflate într-un val al popularității, au pierdut detașat competiția cu vehiculele convenționale, urmând ca până în 1935 să dispară complet din peisajul auto. Benzina a câștigat bătălia tehnologică înainte de al Doilea Război Mondial, iar majoritatea producătorilor de mașini electrice fie s-au “convertit” la arderea internă, fie și-au încetat activitatea.
Criza de petrol din anii `70 redeschide subiectul mașinilor electrice
Anii 1970 sunt marcați de o criză energetică de proporții: lumea occidentală, în special Statele Unite, Canada, Europa de Vest, Australia și Noua Zeelandă s-au confruntat cu deficite substanțiale de petrol, precum și cu prețuri ridicate. Astfel, alternativele electrice au început din nou să stârnească interesul producătorilor auto.
Cea mai mare descoperire a avut loc în 1973, când chimistul britanic M. Stanley Whittingham a inventat prima baterie litiu-ion reîncărcabilă din lume. Aceeași pe care o regăsim astăzi în telefonul mobil, diferite electrocasnice sau vehiculele electrice.
Mașinile electrice ajung tocmai pe Lună
În ultimele trei misiuni ale programului american Apollo (15, 16 și 17), în perioada 1971 și 1972, NASA a contractat Boeing pentru a produce un vehicul special, capabil să ruleze tocmai pe Lună. Electricul a fost alegerea evidentă pentru un astfel de mediu.
Divizia Delco a companiei americane General Motors a fost un subcontractant major pentru sistemul de control și motoarele vehiculului, numit Lunar Roving. Acesta era proiectat să funcționeze în vidul de gravitație scăzută al Lunii și să fie capabil să traverseze suprafața lunară. Mașinăria electrică pe patru roți avea o masă de 210 kilograme și era capabilă să transporte o sarcină utilă suplimentară de 490 de kilograme.
Patru LRV-uri au fost construite la un cost de 38 de milioane de dolari, depășind cu mult proiecția inițială de 19 milioane de dolari.
Condusă de nouă ori (trei excursii în fiecare dintre cele trei misiuni lunare), a fost una dintre cele mai ieșite din comun „mașini” electrice construite vreodată.
Mașina electrică EV1 de la General Motors impulsionează piața mașinilor electrice, la finalul secolului trecut
În anii 90`, mașinile electrice intră din nou în joc, începând să capteze interesul câtorva producători auto care le-au simțit potențialul. Pe de-o parte, tot mai multe studii începeau să demonstreze efectele negative produse asupra mediului de poluarea motoarelor convenționale. Pe de altă parte, tehnologia avansase într-un ritm accelerat, iar bateriile nu mai cântăreau câteva tone, ca în cazul primelor mașini electrice.
În anul 1996, compania americană producătoare de autoturisme General Motors lansează EV1, un vehicul electric produs în masă, care a fost proiectat și dezvoltat de la zero.
Mașinile din prima generație au fost alimentate de baterii plumb-acid și aveau o autonomie stabilită de 110 până la 160 de kilometri. Au fost produse 660 de mașini, vopsite în verde închis, roșu și argintiu.
În cazul celei de a doua generații (457 de unități fabricate) , produsă între 1999 și 2002, îmbunătățirile majore au inclus costuri de producție mai mici, funcționare mai silențioasă, reducere extinsă a greutății și apariția unei baterii nichel-hidrură metalică (NiMH), care putea garanta o autonomie de 160-230 km între încărcări.
Mașinile EV1 erau disponibile doar printr-un contract limitat de închiriere, inițial pentru locuitorii orașelor Los Angeles, California, Phoenix și Arizona. Acestea nu erau disponibile pentru cumpărare și puteau fi întreținute numai la reprezentanțele desemnate.
Programul EV1 a fost ulterior întrerupt în 2002, iar toate mașinile de pe șosea au fost preluate înapoi de companie, în condițiile contractului de închiriere, chiriașii neavând opțiunea de a-și achiziționa mașinile de la GM.
Majoritatea EV1-urilor luate înapoi au fost zdrobite, aproximativ 40 fiind livrate muzeelor și institutelor de învățământ.
Întreruperea lui EV1 rămâne controversată, pasionații de mașini electrice, grupurile de interes de mediu și foștii chiriași ai vehiculului EV1 acuzând GM că și-a auto-sabotat programul de mașini electrice pentru a evita potențialele pierderi în vânzările de piese de schimb (vânzări forțate de reglementările guvernamentale), învinuind totodată și industria petrolieră pentru că au conspirat pentru a ține mașinile electrice departe de drum.
Constructorul de automobile electrice din Silicon Valley își pune amprenta în istoria mașinilor electrice
În anul 2008, compania americană Tesla Motors a anunțat lansarea unei mașini electrice sport de lux, numită Tesla Roadster. A fost prima mașină de serie din istorie în care s-au folosit celule de baterie litiu-ion și prima mașină complet electrică de producție care a parcurs mai mult de 320 de kilometri cu o încărcare.
Tesla a vândut aproximativ 2.450 de Roadster-uri în peste 30 de țări, marcând un real succes. Alți producători auto au început să tragă cu ochiul spre evoluția fulminantă a electromobilității, începând să ticluiască planuri pentru propriile prototipuri pe baterii.
Producătorul din SUA se remarcă și prin cea mai bine vândută mașină electrică din istorie, Tesla Model 3, depășind în anul 2020 bariera de 1.000.000 de unități produse.
Viitorul pare că este rezervat motorizărilor electrice, care au devenit un rival important al motoarelor convenționale
Utilizarea excesivă a combustibililor fosili și schimbările climatice tot mai severe produse de emisiile de CO2 evidențiază nevoia urgentă de a adopta modalități sustenabile de transport. Marii producătorii auto anunță rând pe rând că în anii următori vor pune capăt producției de motoare diesel sau pe benzină, axându-se pe dezvoltarea motorizărilor electrice. Deciziile reflectă angajamentele stricte pe care aceștia și le asumă cu privire la un viitor al mobilității sustenabile, dar și conformarea la politicile europene privitoare la revizuirea standardelor de performanță ale emisiile de CO2.
Amintim că Parlamentul European a decis, în urma votului în plen din data de 6 iulie, că începând cu anul 2035 producătorii auto nu vor mai putea produce nicio mașină cu motor diesel sau pe benzină (detalii aici).
În aceste condiții, viitorul pare că este rezervat motorizărilor electrice. Cu o infrastructură a stațiilor de încărcare într-o plină expansiune și autonomia bateriilor în creștere, viitoarele vehicule electrice ne vor transporta, fără îndoială, mai eficient decât în prezent.
Sursă foto articol: sylv1rob1 / Shutterstock.com
