Άρθρο: Οι τεχνολογικές εξελίξεις για ηλεκτρικά και υβριδικά αυτοκίνητα

Των Ματθαίου Ισούκη*

Δημήτρη Παυλόπουλου**

Το Ηλεκτρικό Όχημα (ElectricVehicle ή EV ή ΗO) χρησιμοποιεί την ηλεκτρική ενέργεια που αποθηκεύεται σε επαναφορτιζόμενες συστοιχίες συσσωρευτών. Τα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν ηλεκτρικούς κινητήρες αντί των μηχανών εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ). Αντιθέτως, τα οχήματα που χρησιμοποιούν και τα δύο (ηλεκτρικές μηχανές και ΜΕΚ) καλούνται υβριδικά οχήματα και συνήθως δεν θεωρούνται καθαρά ΗΟ.

Τα οχήματα με τις μπαταρίες που μπορούν να φορτιστούν και να χρησιμοποιηθούν χωρίς ΜΕΚ καλούνται «βυσματωτά» ηλεκτρικά οχήματα, και είναι καθαρά ΗΟ, ενώ δεν καταναλώνουν καύσιμα.Τα ΗΟ είναι συνήθως αυτοκίνητα, ελαφριά φορτηγά, ποδήλατα, ηλεκτρικά μηχανικά δίκυκλα, μικρά οχήματα γκολφ, ανυψωτικά (forklifts) και παρόμοια.

Τα ΗΟ ήταν μεταξύ των αυτοκινήτων που εμφανίστηκαν από τις πρώτες μέρες της αυτοκίνησης και έχουν υψηλότερο συντελεστή ενεργειακής απόδοσης από όλα τα αυτοκίνητα με μηχανές εσωτερικής καύσης.

Πλεονεκτήματα και περιορισμοί

Σε σύγκριση με τα βενζινοκίνητα αυτοκίνητα, τα ΗΟ παρουσιάζουν πολλά εμφανή σημεία υπεροχής, αλλά και σημαντικούς περιορισμούς:

1.Δεν παράγουν κανενός είδους ρύπους εξάτμισης.

2.Προκαλούν την ελάχιστη δυνατή ρύπανση σε μακροχρόνια βάση, υπό τον όρο ότι χρησιμοποιούν ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Υπό αυτή την προϋπόθεση, μπορούν να μετριάσουν την παγκόσμια θέρμανση που προκαλείται από το φαινόμενο του θερμοκηπίου και να μειώσουν την εξάρτηση από το πετρέλαιο.

3.Είναι πιο αθόρυβα από τα αυτοκίνητα εσωτερικής καύσης.

4.Επιτυγχάνουν σχεδόν σταθερή ροπή από την ακινησία έως το μέγιστο όριο στροφών λειτουργίας.

5.Έχουν ευχέρεια να λειτουργούν σε πιο υψηλές στροφές από τους βενζινοκινητήρες, συχνά ακόμα και ως τις 14.000 στροφές / λεπτό.

6.Έχουν χαμηλότερο κόστος σε βάθος χρόνου, καθώς δεν επηρεάζονται από την κάθε τόσο αύξηση της τιμής της βενζίνης, αλλά και λόγω του χαμηλότερου κόστους σέρβις και συντήρησης. Τα EV χρειάζονται πολύ λιγότερο σέρβις και συντήρηση, καθώς δεν απαιτούν τις τακτικές αλλαγές λαδιών.

• δεν εκπέμπουν ρύπους, δεν έχουν σύστημα εξαγωγής καυσαερίων και διάταξη εξάτμισης, ούτε σιγαστήρα προ της εξάτμισης, ούτε καταλύτη ή φίλτρο καπνού.

• δεν απαιτούν αντικατάσταση ή έστω συντήρηση σε μηχανικά μέρη, όπως σύστημα ανάφλεξης, πιστόνια, βαλβίδες ή εκκεντροφόρους, διότι στα EV δεν υπάρχουν, ενώ οι μηχανές εσωτερικής καύσης έχουν πάνω από 100 κινούμενα μέρη.

• μπορούν να σχεδιαστούν έτσι ώστε να αυτο-φορτίζονται κατά τις επιβραδύνσεις του οχήματος (regenerativebraking), βελτιώνοντας έτσι τον δείκτη κατανάλωσης.

Παρακάτω παρατίθενται τα μειονεκτήματα τους:

1) Υψηλές δαπάνες κατασκευής, με αποτέλεσμα την υψηλή τιμή πώλησης.

2) Περιορισμένη απόσταση ταξιδιού μεταξύ κάθε επαναφόρτισης της μπαταρίας.

Στο παρελθόν κάθε 100 χιλιόμετρα χρειάζονταν επαναφόρτιση. Ωστόσο, τα πιο σύγχρονα μοντέλα επιτυγχάνουν αυτονομίες που ξεκινούν από 100 έως 120 χιλιόμετρα στα αυτοκίνητα πόλης και φτάνουν στα 250 – 300 χιλιόμετρα ή και παραπάνω, σε αυτοκίνητα μεγάλης ισχύος (TeslaModel S: 430 χλμ). Το σημερινό ρεκόρ ανήκει σε ένα σπορ ηλεκτροκίνητο TeslaRoadster, που κατάφερε να διανύσει 504 χιλιόμετρα (313 μίλια) με μία μόνο φόρτιση, με μέση ταχύτητα 56 χιλιόμετρα/ώρα (35 μίλια/ώρα) και είχε 5 χιλιόμετρα (3 μίλια) ακόμα αυτονομία όταν έφτασε στον τερματισμό. Το ρεκόρ επετεύχθη στις 27 Oκτωβρίου 2009, κατά τη διάρκεια του παγκόσμιου οικολογικού διαγωνισμού GlobalGreenChallenge, στην Αυστραλία.

3) Μεγάλος χρόνος επαναφόρτισης, συνήθως 6 ώρες για πλήρη επαναφόρτιση. Ωστόσο, αρκετά σύγχρονα μοντέλα μπορούν να φορτιστούν κατά 80% σε χρόνο λιγότερο της 1 ώρας.

4) Περιορισμένη διάρκεια ζωής μπαταριών, συνήθως 3 – 5 χρόνια. Παρ’ όλα αυτά, για το ChevroletVolt, η General Motors δίνει εγγύηση 8 έτη ή 100.000 μίλια (160.000 χιλιόμετρα) για τις μπαταρίες.

Ιστορικά, η περιορισμένη διάδοση των ηλεκτροκίνητων αυτοκινήτων έχει αποδοθεί στα παραπάνω μειονεκτήματα. Επιπλέον, έχουν υπάρξει βάσιμες ενδείξεις ότι οι μεγάλες πετρελαϊκές εταιρίες έχουν, κατά καιρούς, υπονομεύσει τις προσπάθειες παραγωγής αμιγώς ηλεκτρικών οχημάτων, λόγω του φόβου ότι η συνεπακόλουθη απεξάρτηση από το πετρέλαιο θα έθιγε τα συμφέροντά τους.

Το πλέον τρανταχτό ιστορικό παράδειγμα είναι το GeneralMotors EV1, που είχε κατασκευάσει σε 1.117 αντίτυπα η GeneralMotors από τον Δεκέμβριο του 1996 έως το 1999 και τελικώς κατέληξε σε μαζική ανάκληση. Η ίδια η General Motors μάλιστα, έχει κατηγορηθεί ότι σκόπιμα αυτο-υπονόμευε τότε το EV1, λόγω των πιέσεων που είχε δεχτεί από τις μεγάλες πετρελαϊκές εταιρίες, κατά τη διάρκεια της εξέλιξης του πρότζεκτ.

Τα τελευταία χρόνια πάντως, έχει διατεθεί ένας μικρός αριθμός μοντέλων παραγωγής, όπως το σπορ ηλεκτροκίνητο TeslaRoadster, το TeslaModel S, το NissanLeaf και τα τρίδυμα Mitsubishi i MiEV / PeugeotiOn / Citroën C-Zero, και έχει αναγγελθεί η παραγωγή αρκετών μελλοντικών μοντέλων, όπως το TeslaModel X και το TeslaModel III που κυκλοφόρησαν στα τέλη του 2015 και 2017.

Ακόμα και σήμερα ωστόσο, τα περισσότερα εξακολουθούν να είναι πρωτότυπα, ενώ ορισμένα επίσης, έχουν διατεθεί σε περιορισμένα αντίτυπα και όχι στο ευρύ κοινό.

Πρόσφατο παράδειγμα ήταν η ηλεκτροκίνητη έκδοση του SubaruStella, με μόλις 170 αντίτυπα, τα οποία πουλήθηκαν κυρίως σε εταιρείες ενοικιάσεων και κυβερνητικά στελέχη της Ιαπωνίας, από τα τέλη Ιουλίου 2009 έως τον Mάρτιο του 2010.

Υβριδικά-Ηλεκτρικά αυτοκίνητα

Μία επίσης ενδιάμεση εκδοχή, είναι και τα λεγόμενα Υβριδικά-Ηλεκτρικά αυτοκίνητα ή ΥΗΑ (ΗybridΕlectricvehicles). Τα μοντέλα αυτά χρησιμοποιούν ηλεκτρικό κινητήρα και μηχανή εσωτερικής καύσης, αλλά διαφέρουν από τα υβριδικά αυτοκίνητα στην εξής λεπτομέρεια:

• Τα υβριδικά αυτοκίνητα βασίζονται κατά κύριο λόγο στην μηχανή εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ), ενώ η ηλεκτρική μηχανή ενεργοποιείται μόνο σε χαμηλές ταχύτητες μέσα στην πόλη ή συμπληρωματικά με την ΜΕΚ σε έντονη επιτάχυνση, για την παροχή επιπλέον ισχύος.

• Αντίθετα, τα υβριδικά ηλεκτρικά αυτοκίνητα λειτουργούν ως καθαρά ηλεκτρικά αυτοκίνητα σε σύντομες διαδρομές και χρησιμοποιούν την ΜΕΚ μόνο για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, όταν απαιτείται αύξηση της αυτονομίας.

Ένα τέτοιο μοντέλο είναι το ChevroletVolt, που λανσαρίστηκε στις ΗΠΑ στα μέσα Δεκεμβρίου του 2010. Με τις μπαταρίες του ηλεκτροκινητήρα (ισχύος 149 hp) σε πλήρη φόρτιση, μπορεί να διανύσει έως και 40 μίλια (64 χλμ), δηλαδή επαρκή απόσταση για τις καθημερινές ανάγκες του 75% των Αμερικανών, που κατά μέσο όρο διανύει 33 μίλια (53 χλμ) την ημέρα.[12] Μετά τα 40 μίλια (64 χλμ), ένας μικρός 4-κύλινδρος κινητήρας βενζίνης 1.4 L της Opel, παράγει ηλεκτρισμό και τροφοδοτεί μία γεννήτρια (ισχύος 71 hp) η οποία δίνει στο Volt αυτονομίες πάνω από 300 μίλια (483 χλμ).

*Ματθαίος Ισούκης, Ηλεκτρολόγος Μηχανικός. Απόφοιτος Πανεπιστημίου Sheffield Αγγλίας. Τέως στέλεχος Πολυεθνικής Εταιρείας.

**Δημήτρης Παυλόπουλος, Μηχανολόγος Ηλεκτρολόγος, πρώην Πρόεδρος ΔΚΜ, πρώην Μέλος ΔΣ ΕΛΟΤ