Výhody a nevýhody elektromobilů: Proč třeba nepotřebují převodovku? A jak je to s jejich účinností?
Ofenzíva elektromobilů se blíží, což dokazují hlasy z automobilek. Třeba Škoda má v plánu uvést do roku 2025, tedy za pouhých osm let, hned deset elektrifikovaných nových modelů. Jenže elektrická auta, jakkoliv se už na silnicích objevují, mají pro řadové motoristy stále příchuť něčeho zvláštního a nedostižného. Mnozí si navíc myslí, že elektromobil je technicky velmi složitý stroj. Opak je však pravdou. Elektromobil je dokonce jednodušší než vozidlo se spalovacím motorem. Pokud patříte k těm motoristům, kteří nemají v elektromobilitě stále jasno, tak právě vám jsou určeny tyto řádky.
Elektromotor je jednodušší
Pístový motor pracuje na principu převodu přímočarého pohybu pístu na otáčivý pohyb klikového hřídele. Jde tedy o složený pohyb. K tomu potřebuje kromě ojnic také klikový mechanismus. Elektromotor má tu výhodu, že si vystačí jen s rotačním pohybem. Tím u něj odpadá složitý a hlavně mechanicky ztrátový mechanismus. I proto mají elektromotory vyšší účinnost než spalovací motory.
Druhou předností je, že elektromotor funguje současně také v roli generátoru střídavého proudu. Nepotřebuje tudíž dodatečné zařízení na výrobu proudu, například alternátor (jako spalovací motor). Navíc elektrický proud vyrábí takzvanou rekuperací, tedy při zpomalování vozidla. Takže vlastně využívá energii, která by jinak přišla vniveč.
Elektromotor se při jízdě chová jinak než spalovací motor
Pokud budeme hodnotit jízdní projev, tak elektromotor nabízí úplně jinou momentovou a výkonovou charakteristiku než spalovací motor. U spalovacího motoru se točivý moment, který se mírou tažné síly zvyšuje s rostoucími otáčkami, stejně jako výkon. Naopak elektromotor nabízí nejvyšší točivý moment - a tedy sílu, už prakticky od nulových otáček. S jejich zvyšováním pak točivý moment klesá. Elektromotor tedy disponuje laicky řečeno nejvyšší silou v nejnižších otáčkách. Tím je zajištěn předpoklad pro svižný rozjezd. Také, pokud by se porovnávalo tažení těžkého předmětu a zanedbali bychom ostatní vlivy, byl by elektromotor ve výhodě.
Že tomu tak je, dokazují lokomotivy. I ty dieselové jsou ve skutečnosti diesel-elektrické, takže u nich spalovací naftový motor funguje pouze jako pohon generátoru elektrického proudu. Samotnou trakci u nich zajišťují elektromotory.
Elektromotor nepotřebuje převodovku
V porovnání se spalovacím motorem má elektromotor velký rozsah pracovních otáček. Na rozdíl od spalovacího motoru, který má otáčkový rozsah poměrně úzký, pro praktické využití ještě užší, nepotřebuje elektromotor vícestupňovou převodovku. V praxi mu tak stačí pouze redukční převod v součinnosti s koncovým převodem a tedy diferenciálem poháněné nápravy. Díky tomu je celý hnací řetězec efektivnější a hlavně jednodušší.
Jak se určuje výkon elektromotoru a jak je to se spotřebou
U spalovacího motoru se jeho výkon vypočítává z točivého momentu, který se měří na válcovém dynamometru. U elektromotoru ale není určení jeho výkonu zase tak jednoduché. V tomto případě totiž nejde pouze o výkon elektromotoru jako takového, ale současně do toho spadá také výkon akumulátoru, který elektromotor napájí. A v tom mohou být výrazné odlišnosti.
Tento fakt ovšem usnadňuje výrobu elektromobilů, neboť pro různě velká a jinak zaměřená auta (sportovní, cestovní, malý vůz, SUV) lze použít stejný elektromotor, ale odlišného výkonu napříč různými modely lze dosáhnout za pomoci různých baterií. Spotřeba elektrické energie se u elektromotorů udává v kilowatthodinách na 100 km (kWh/100 km).
Jaká je životnost a servisní náklady elektromotoru v porovnání se spalovacím motorem
Výhody elektromotoru jsou také v servisních nárocích. Elektromotor nevyžaduje na rozdíl od spalovacího agregátu pravidelné výměny oleje. A dále nepoužívá různé čističe (sací, palivový a olejový), které se musejí pravidelně měnit. Kdysi docházelo u elektromotorů k opotřebení kartáčů. Moderní elektromotory jsou již bezkartáčové, takže jejich životnost sice není úplně neomezená, ale lze ji považovat za dlouhou. Tady hodně záleží na vyvážení rotoru, na konstrukci elektromotoru a také na kvalitě ložisek rotoru.
Existují různé druhy elektromotorů. Pro elektromobily se v současné době nejvíce používají synchronní třífázové elektromotory s permanentním magnetem (buzením). Nedílnou součástí elektromotoru je jeho ovládací jednotka, která reguluje otáčky elektromotoru zjednodušeně řečeno změnou napětí nebo přiváděného proudu.
Elektromobil je starší než vůz se spalovacím motorem
První elektromobil vznikl už v roce 1835, tedy dlouhých 48 let před prvním autem s benzinovým motorem, s nímž přišel Karl Benz. Na přelomu 19. a 20. století pracovali na elektromobilech mnozí vynálezci, například i Čech František Křižík. Dle dostupných údajů jezdilo v USA v roce 1900 více elektromobilů než aut se spalovacím motorem.
Tehdy se však nepoužívaly jiné než těžké olověné baterie, takže dojezd těchto aut byl velmi krátký. Od té doby se toto podařilo výrazně vylepšit díky novým technologiím, zejména akumulátorům typu lithium-ion. Stále ne však na úroveň spalovacích motorů, nehledě na to, že čas potřebný k nabití baterií je výrazně delší, než naplnění nádrže auta benzinem či naftou.