Kolegové ze serveru auto nám na začátku týdne představili elektrickou verzi Škody Octavia (více zde), která na první pohled upřímně příjemně překvapila mnoha detaily, včetně ovládání pohonného systému. Přesto neškodí podívat se do minulosti, co dnešní generace elektromobilů přináší nového a v čem naopak své předchůdce nedokázaly překonat.
Při návratu do minulosti nemusíme šetřit. Vezměme to rovnou jedno století zpět, na přelom prvního a druhého desetiletí 20. století. Většina z nás by asi byla překvapena. Komunita kolem "elektrických povozů" žila velmi podobnými otázkami a tématy jako dnes. Na pořadu dne byla rekuperace energie, stanice na výměnu baterií, vývoj účinnějších motorů a v první řadě lepší baterie. Téměř jako dnes.
Jeden zásadní rozdíl byl ovšem k vidění: o elektromobilech se jen nemluvilo. Na ulicích byly vidět častěji než v dnešní době.
Pomalejší časy
Jednou z příčin byl fakt, že elektromobily před sto lety stačily své době. Jezdilo se převážně po městech, protože meziměstská silniční síť v podstatě neexistovala. K tomu účely elektromobily vyhovovaly rychlostí i dojezdem.
Ba co víc, jejich výkony byly úctyhodné i z dnešního hlediska. Pokud byste měli opravdu velké peníze a chtěli si koupit elektromobil s pořádným dojezdem, sáhnete nejspíše po modelu Tesla Roadster. S ním se dá dojet dokonce nějakých 350 kilometrů. Absolutní rekord tohoto vozu z roku 2009 je dokonce 501 kilometrů bez nabití (průměrnou rychlostí 55 km/h, aby se spotřebovalo méně energie).
Pokud ale hledáte praktičtější auto než superdrahý sportovní kabriolet, musíte se spokojit s dojezdem řádově kolem 150 kilometrů. A to není jisté. V praktických podmínkách (v zimě, s nutností osvětlení atp.) bude tento dojezd často nižší. Celkem vzato, před stoletím byste na tom - tedy jen z hlediska dojezdu - byli možná lépe.
V zimě roku 1908 vyrazil na třítýdenní zkušební jízdu po amerických silnicích vůz Fritchle Model A Victoria. Ne do zkušebny, ale přímo na silnice. A v zimě, která dnešním i tehdejším elektromobilům ukrajuje z dojezdu. Přesto vůz ujel na jedno dobití v průměru vzdálenost 140 kilometrů. Nejdelší ujetá vzdálenost byla 170 kilometrů.
A to frichtle nebyl absolutní rekordman. Automobily vybavené lepšími typy akumulátorů měly i lepší dojezd. Příkladem může být vůz Detroit Electric, který během jedné zdokumentované jízdy ujel bez dobíjení 211 mil, tedy 340 kilometrů. Dobře si vedl i v městském provozu: Detroit Electric vydržel při zkouškách jezdit týden v běžném městském provozu hodinu a půl až dvě denně. Najel celkem 190 kilometrů na jediné dobití, trvající údajně sedm a půl hodiny.
Lepší výkony byly ovšem v tomto případě vykoupeny vyššími náklady na pořízení vozu. Stroj byl vybaven nikloželeznými akumulátory (nikl pro kladnou elektrodu a železo pro zápornou) z Edisonovy dílny, které stály 600 dolarů navíc k základní ceně vozu, která sama o sobě činila 2 500 dolarů.
V přepočtu na dnešní ceny (pravda, opravdu jen orientačním) můžeme říci, že 600 dolarů je zhruba něco přes čtvrt milionu korun. Ovšem skutečnost asi lépe ilustruje informace, že Ford T se spalovacím motorem stál zhruba ve stejné době (v roce 1911) 850 dolarů. A o dva roky později už to bylo jenom 550 dolarů a cena dále klesala. To cena baterií ne.
Silnice, smrt elektromobilu
Brzy se projevily i další potíže. Elektromobilům poněkud paradoxně uškodilo rozšiřování silniční sítě. V metropolích nebyl malý dojezd takovou nevýhodou a vynikl také tichý provoz. Když se silnice vydaly vstříc otevřené krajině, přestaly elektromobily stačit. U benzinových typů stačilo zvětšit nádrž. Elektromobily při jízdě konstantní rychlostí proti vozům se spalovacím motorem nic neušetří. Nejlépe fungují v městském provozu, kde se také nejvíce projeví dobíjení baterií při brzdění. V roce 1914 tedy sice Ford ještě mluvil o možném spuštění sériové výroby elektromobilů, ale zároveň prodal 308 162 kusů modelu T. V roce 1915 to bylo přes půl milionu a elektromobilech se už nemluvilo.
Ale v té době už v Evropě zuřila první světová válka, na jejímž začátku Paříž zachránila před Němci armáda benzinových taxíků. Na zemi, vodě i ve vzduchu proti sobě bojovaly stroje poháněné téměř výhradně ropnými palivy a přístup spojenců k ropě z mimoevropských zásob (hlavně USA, ne ještě ze Středního východu) jim poskytl strategickou výhodu.
Kilometry a kila navíc
Elektromobily se od té doby nevzpamatovaly. Dokonce se po sto letech může zdát, že stojí na místě, když se jejich dojezd prakticky nezměnil. Jak to inženýři z minulého století dokázali? Proč jejich automobily dokázaly totéž, co dnešní vozy?
Odpověď můžete najít v údajích, které jsme zatím zamlčeli: při výše zmiňovaných týdenních zkouškách Detroitu Electric v městském provozu jel automobil průměrnou rychlostí necelých 20 kilometrů za hodinu. Na dnešní poměry směšnou. Kdyby se ovšem pohyboval dvakrát rychleji, tedy ve městě dnes běžných 40 km/h, fyzika nám říká, že by spotřeboval při stejné vzdálenosti spotřeboval čtyřikrát tolik energie na překonání odporu vzduchu. A to je významná složka odporu, které vůz musí překonávat.
Což také znamená, že mimo město se rozdíl mezi dnešními a starými elektromobily ještě zvětší, protože tady se dnešní vozy pohybují mnohem rychleji. Nikdo z nás by asi dnes neměl trpělivost jet po dálnici D1 dvacetikilometrovou rychlostí (byť každému z nás se to asi někdy stalo) a ani zkoušky dojezdu už s takovými rychlostmi nepočítají. Elektromobily proto musí umět jezdit podstatně rychleji než vozy z doby před sto lety.
U elektrické octavie je maximální rychlost například 135 km/h. Ovšem i když se pohybuje jenom rychlostí poloviční, spotřeba energie na kilometr je několikanásobně vyšší než u Detroitu Electric před sto lety. Dnešní vozy sice mají nejméně dvakrát (pick-upy) až čtyřikrát nižší koeficient aerodynamického odporu, to však nárůst spotřeby energie při vyšších rychlostech nedokáže zcela eliminovat.
Významným faktorem je rostoucí hmotnost a velikost vozidel (která ovlivňuje aerodynamický odpor). Velká část tohoto trendu souvisí se zvyšováním bezpečnosti, ale rozhodující díl mají na svědomí zákazníci. A ti mají rádi velká auta. U elektromobilů se to dokazuje těžko, protože trh s nimi je tak malý, ale neplatí to jenom u nich. Dobře to ve své nové práci ilustruje Christopher Knittel z MIT (zatím jen pracovní verze textu pro American Economic Review je dostupná zdarma zde. Díky J. Pazderovi z Osel.cz, který si jí všiml.)
Knittel z veřejně dostupných údajů došel k závěru, že od 80. let se spotřeba motorů snížila o polovinu (dnes tedy odvedou stejnou práci s polovinou paliva). Ovšem skutečná spotřeba vozů se snížila zhruba o 15 procent. Rozdíl, tedy třetinu spotřeby (sic), spolkne záliba zákazníků v "pořádných autech".
U elektromobilů je to podobné. Rozdíl je snad jedině v tom, že na rozdíl od spalovacích motorů došlo k pokroku v bateriích hlavně v posledních necelých dvaceti letech s rozmachem přenosné elektroniky. Dnešní baterie jsou tak čtyřikrát až desetkrát výkonnější než před sto lety. Třeba u lithiových baterií Nissanu Leaf činí kapacita 150 watthodin na kilogram (Wh/kg) baterie proti 10-15 Wh/kg u olověných a 40 Wh/kg u nikloželezných baterií z roku 1911. Více o bateriích jsme psali v tomto článku. Ovšem frichtle vážil 950 kilogramů, nová Škoda Octava má 1 670 kilogramů. Výrazně lehčí a už sériově vyráběný Nissan Leaf váží zhruba 1 270 kg. (Zhruba 400 kilogramů z hmotnosti frichtlu jde na vrub baterie, u Škodovky je 315 kilogramů.)
Jistou roli hraje i to, že dnešní vozy používají ve většině případů podstatně širší pneumatiky. Valivý odpor může být až několikanásobný proti starým vozům. Někteří výrobci na to už zareagovali tím, že elektromobily standardně vybavují užšími pneumatikami než většinu svých ostatních vozů. A v neposlední řadě jsou dnešní vozy vybaveny celou řadou dalšího vybavení, které vyžaduje pro svůj pohon svůj díl z energie na palubě. Od výkonnějších světel přes topení, rádia, elektricky ovládaná okénka, zrcátka atp. až palubní počítače, navigace a podobné drobnosti.
Proti dojezdu se tak u moderních elektromobilů spikla celá řada drobných faktorů. I přes nesporný pokrok v oblasti skladování energie (tedy baterií) i účinnosti motorů nás tedy nedovezou o mnoho dále než jejich staletí pradědečci. Dostaneme se tam však rychleji (to především), bezpečněji a s větším pohodlím. Ve světě, kde platí fyzikální zákony, se ovšem za tyto věci musí platit.
Jsou elektromobily od přírody levnější?Elektrický motor je účinnější v převodu svého "paliva" na energii pro pohon vozidla. U spalovacích motorů se využije dnes maximálně třetina energie paliva, zbytek se uvolní jako teplo (které se samozřejmě může také využít třeba na topení). Elektrický motor může může mít účinnost kolem 80 procent. Dnes je díky tomu a především daním na fosilní paliva elektřina na kilometr výrazně levnější palivo než benzin. Náklady se mohou pohybovat snadno pod korunu na kilometr, zatímco s fosilními palivy se i při sebeúspornější jízdě v podstatě nemůžete dostat pod dvě koruny za kilometr (a obvykle to bude dvakrát tolik). Před sto lety to tak nebylo. USA, které byly v té době zemí s největším počtem automobilů, tak měly kolem roku 1910 až nadbytek vlastní ropy. K dostání bylo i za sedm centů za galon (tj. za 3,8 litru). Plná nádrž Fordu T (10 galonů, tj. 38 litrů) vás tak vyšla na 70 centů, a tedy naším hrubým převodem asi na něco přes tři sta dnešních korun. Automobil na ní mohl ujet zhruba 250 kilometrů. Podle dobových materiálů byla cena nabití Detroit Electric v roce 1911 dolar a 42 centů, psal Scientific American (PDF článku najdete zde). Po převodu na dnešní ceny to činí přes 800 korun. Což tedy znamená, že elektřina je jediná "ingredience", která za poslední století zlevnila. V dnešních českých cenách pro domácnost by patrně nabití stejného elektromobilu vyšlo na méně než pár desítek korun. |
