Přichází věk elektromobility?
27. 1. 2012
Opakují se dějiny? V případě úžasného vynálezu – automobilu, nejspíše ano. Když se před více než stoletím auta objevila, stály vedle sebe rovnocenně pohony se spalovacím motorem, na páru a na elektřinu. Objev levné ropy však určil vývoj na celé jedno století. Zdá se, že dnes již nastupuje elektrický pohon do říše automobilů podruhé. Spolu s našimi průvodci si vyzkoušíme, jaké služby elektromobil nabízí, jaké podmínky jsou pro začínající elektromobilitu u nás a jinde ve světě, ale také jaká omezení, k nimž patří nedostatek dobíjecích míst i potřeba výkonnějších a levnějších baterií, jeho rychlému rozšíření mezi uživateli zatím stále ještě brání. Ve svém pokusu nás Michael seznámí s podivuhodným kovem lithiem, které je dnes součástí moderních akumulátorů. Přes porovnání obou druhů pohonu se dostaneme k pohledu celoplanetárnímu. K nutnosti nahradit stále dražší ropu. Ale především k naléhavé nutnosti rychle omezit další růst emisí ze spalovacích motorů.
Tento PORT je o změně. O přerodu, který zatím nesměle vstupuje do báječného světa motorových vozidel. Do světa automobilů a motocyklů, které jsou všude kolem nás. Na která jsme si zvykli, zamilovali si je, bez nichž se už neobejdeme. Je to pořad o zásadní změně, kterou musíme projít my sami i se svými auty a motorkami. Abychom zabránili mnohem drastičtější změně celého našeho světa, kterou si sami zatím stále úspěšně, a sebevražedně připravujeme. Změně klimatu.
Michael: Rozhodl jsem se, že právě teď skončím moje století benzínu.
Filip: Znáte Michaela. Když se rozhodne, tak to platí.
Michael: Dneškem opouštím minulost a vstupuji do budoucnosti. Do doby elektrické.
Filip: Přesně tak. Michael aspoň na dva týdny nechá stát v garáži svůj automobil s benzínovým motorem a začne jezdit tímhle elektromobilem.
Z filmu: Dámy a pánové. Shromáždili jsme se zde, abychom uctili ztrátu něčeho, co nám bylo drahé. Jsme tu dnes, abychom se rozloučili s osobitým přítelem. Abychom se rozloučili s myšlenkou. Někdo by mohl říci, že když jsme se zde sešli, abychom truchlili nad ztrátou automobilu, zašli jsme příliš daleko.
Michael: Mě totiž zajímá, zda i elektromobil poskytuje stejné služby, jako ta naše stará auta na naftu anebo benzín.
Filip: Jak se s ním dá jezdit po městě, do práce,…
Michael: … vozit děti do školy, jezdit na nákupy.
Filip: Nebo někam dál, na výlet mimo Prahu.
Michael: Třeba k příbuzným.
Filip: Do Británie.
Michael: Ne. Ale až na Moravu ano.
Filip: Tak jeď, ne?
Michael: Tak jo, jedem.
Filip: Počkej, nemáš nastartováno.
Michael: Mám. Ticho, ne?
Ano. Všechny nás překvapil už první dojem – elektromobil odjíždí opravdu tiše. S jemným vrčením. A v kabině panuje opravdu neobvyklé ticho.
Jaké označení přísluší naší Zemi? Modrá planeta? Planeta života? Planeta lidí? Zcela na místě je však jiné: planeta automobilů. Dnes jezdí na světě už více než jedna miliarda motorových vozidel. Jejich spalovací motory mají na náš život i životní prostředí stále výraznější negativní dopady.
Všechno to začalo už před více než sto lety. Tehdy stály vedle sebe rovnocenně tři druhy pohonu. Byla tu osvědčená pára, vyzkoušená na železnici i na lodích. K ní přibyly automobily poháněné elektřinou. I přes těžké olověné akumulátory se těšily velké popularitě. Byly tiché, snadno se udržovaly a nevypouštěly nežádoucí emise a zápach. Magickou hranici sta kilometrů v hodině překonal roku 1899 právě elektromobil. A pak tu byly motory spalovací. Zpočátku byly značně neohrabané, poruchové a byla obtíž se sháněním paliva. Nejprve bylo k dostání v lékárnách.
Michael si nakonec zkušebního elektromobilu Citroen Zero příliš neužil. Úlohu testovací řidičky s radostí převzala jeho žena Petruška. Ostatně to tak s Michaelem plánovali. Elektromobil jako druhé auto do rodiny, vhodné pro pojížďky po městě. Doprovázíme je při běžných, každodenních rituálech. Cesta do školky. Nyní, koncem listopadu však noční teploty klesly pod nulu.
Michael se večer samozřejmě postaral o dobití lithium iontových baterií. Po devíti hodinách je osmdesát osm článků nabito. A stačila k tomu obyčejná zásuvka. Jenže ještě před odjezdem Petruška pouští v autě topení. A to je pěkný žrout elektřiny. K tomu osvětlení a ventilátor. Původních sto padesát kilometrů maximálního dojezdu se během chvíle snižuje o dobrých dvacet až třicet kilometrů.
Pro menší nákupy místo za zadními sedadly Zera postačuje. Pro velkonákup se zadní sedadla musejí sklopit. Obsluha vozu je jednoduchá. Plyn a brzda, žádné řazení. Petruška to během dvou dnů zvládla dokonale. Elektromotor s výkonem 49 kW dává vozidlu, těžkému přes jednu tunu, nečekaně dobrou dynamiku.
Město Detroit na břehu stejnojmenné řeky se stal hlavním městem amerického automobilového průmyslu. Před sto lety v něm sídlila i firma Detroit Electric, která vyráběla populární modely elektromobilů. Ve stejné době také v Praze slavný inženýr elektrotechniky, František Křižík, postavil nejen první pražskou tramvajovou linku, ale i elektromobil. Podobně jako jeho kolega a rival – Emil Kolben.
Dvacáté století nebylo zdaleka jen érou benzínu a nafty. V mnoha zemích se v továrnách i pro městský rozvoz používaly elektrické vozy. Také slavný Ferdinand Porsche zkoušel na svých sporťácích elektrický pohon. Náš první moderní městský elektromobil EMA 1 vznikl roku 1969 a na svou dobu měl velice moderní vzhled i pokrokovou konstrukci. Elektrický pohon zkoušelo mnoho předních automobilek, vznikalo mnoho malých vozítek i úprav běžných automobilů.
Vracíme se k příběhu z úvodu našeho pořadu. Toto je EV1, první masově vyráběný elektromobil světa. Vyvinul jej americký automobilový koncern General Motors na základě studie z roku 1990, zvané Impact. Od začátku byl koncipován jako plnohodnotný elektromobil a mezi Američany vzbudil mimořádnou pozornost: „Pro uživatele představuje velký krok kupředu. Mám na mysli ty, kdo jezdíte do práce a z práce a neujedete denně více než 120 mil.“ Prohlašoval při oficiálním představení nového modelu sám generální ředitel koncernu General Motors.
Studie Impact svou technickou vyspělostí a vhodností pro sériovou výrobu zapůsobila na vedení kalifornského výboru pro čistotu ovzduší natolik, že podniklo bezprecedentní krok. Přijalo vyhlášku o nulových emisích. Vyhláška byla jednoduchá. Pokud chtějí výrobci automobilů nadále prodávat své vozy v Kalifornii, alespoň část z nich musí být bez emisí.
Uživatelka 1 vozu EV1: V tom autě se spojilo všechno, co je americké: bylo cool, bylo rychlé, bylo sexy. Prostě když jsem to auto dostala, řekla jsem si bezva.
Uživatelka 2 vozu EV1: Bylo za velice rozumné peníze. Mezi 250 až 500 dolary měsíčně.
Elektromobily EV1 ovšem nebyly ke koupi. Byly poskytovány jen na leasing. Přesto se tyto vozy setkaly s obrovským zájmem veřejnosti především ve velkých městech na pobřeží Kalifornie.
Uživatel vozu EV1: Věřte nebo ne, tenhle pekáč jezdí tak rychle, že to je klidně i na pokutu.
Michael: Nechal jsme auto celou noc nabíjet. Takže věřím tomu, že mám baterie plné elektronů. Tak to můžu odpojit. Tak jedem na výlet.
Ano, náš velký válečný plán byl zjistit, zda s tímto elektromobilem můžeme podniknout také delší cestu mimo město a za jakých podmínek. Tentokrát se na cestu vypravila celá rodina. I s pejskem. Na výlet svým elektromobilem se chystala i jedna rodina z předměstí Detroitu už před sto lety. Dostatečně proto nabili olověné akumulátory svého Detroit Electric Broughamu. Provokativní nápis na zádi o tom, že „máme nabito za 15 minut“, ovšem platí v případě, že je k dispozici rychlonabíjení: stejnosměrný proud až 125 Ampérů při napětí 400 Voltů.
Zde je elektromobil Detroit roku 1919 vysoko v horách u vrcholu Mt. Rainier. Tyto vozy ujely na jedno nabití až osmdesát mil, tedy asi sto dvacet kilometrů. Původně se Michael chtěl vydat za příbuznými své ženy až do Zlína. Jak jsme spočítali, musel by elektromobil v podmínkách chladného počasí a jízdě po dálnici vyšší rychlostí dobíjet nejméně třikrát. Jak jsme zjistili z mapky dobíjecích stanic v České republice, dostupné na internetu, na celé dálnici D1 bylo v té době pouze jediné rychlodobíjecí místo asi v polovině dráhy mezi Prahou a Brnem. To bylo málo. Na zbývajících místech by dobíjení trvalo vždy několik hodin. A to při cestování s dvěma malými dětmi nebylo přijatelné.
Dnes je už počet rychlodobíjecích míst – alespoň na dálnici D1 – mnohem vyšší. Přesto kratší dojezd zůstává jedním z hlavních nedostatků dnešních elektromobilů. Proto jsme nakonec cíl dnešní cesty změnili.
Michael: Cílem dnešního výletu je tento krásný barokní zámek v Liblicích. A důvody proč? Krásné zahrady, krásné počasí, krásný zámek. A také den svatého Martina. Uvnitř bude spousta zajímavých akcí. Další důvod je, že tu mohu nabít auto zadarmo. Tady kabel zastrčím. Propojím s autem. Ano Marku, jdeme na to.
A zatímco Michael s rodinou míří na dnešní Martinské hody na zámku, elektrické autíčko obnovuje své síly pro zpáteční cestu.
Filip: Rychlodobíjení jsme na našich cestách za elektromobilitou poznali na jižní Moravě, v Hulíně. Dobíjecí stojan tu mají ve firmě EVC Group, která se věnuje přestavbě benzínových a naftových automobilů, především škodovek, na elektromobily.
Tak jsme s Filipem poprvé dobíjeli elektrický Roomster. Ale to, jak probíhá ten „chirurgický zákrok“, který mění umouněného, trochu zapáchajícího a hlučícího benzíňáka na čistý a tichý elektrický vůz, vám ukážeme v některém z příštích Portů.
Klíčem k rozvoji elektromobilů jsou lehké baterie s vyšší kapacitou. Lithium často slyšíme před slovem baterie. Lithiové baterie. Ale v čem je to lithium tak zvláštní. A především – co to lithium vlastně je? Lithium je samozřejmě prvek. Jeden z nejlehčích a nejstarších v našem vesmíru. Spolu s heliem a kyslíkem lithium vzniklo kdysi dávno při velkém třesku. Jen pro představu: Jeden kilogram zemské kůry obsahuje asi 20 mg lithia. V tabulce nejhojněji se vyskytujícím prvků na Zemi jej najdete na dvacátém pátém místě.
Michael: Přestože se lithium nachází hojně na celé Zemi, nevyskytuje se v přírodě jako prvek. To proto, že je velice reaktivní. A tak jej nacházíme ve sloučeninách lithia, v iontových sloučeninách, v nichž lithium nese kladný náboj.
Filip: Ionty lithia najdete v několika minerálech.
Michael: Ale protože jeho ionty jsou dobře rozpustné ve vodě, najdeme je hlavně v oceánech a mořích.
První, co Michaela a především děti upoutalo na liblickém zámku při čekání na posvícenskou husu, byla ovšem cimbálovka.
Michael: Lithium a sloučeniny z něj našly široké uplatnění v průmyslu. Nejdeme jej například ve varném skle nebo v keramice. Jeho pevnost a váha z něj činí ideální součást slitin v leteckém průmyslu. Lithium je nejlehčím ze všech kovů. A má nejnižší hustotu ze všech prvků, ze všech prvků, které za pokojové teploty nejsou plyny. Pro srovnání: další nejlehčí prvek, draslík, je o ohromujících šedesát procent hustší, než lithium. A díky této výjimečné vlastnosti, spojené s mimořádnou stálostí iontových sloučenin lithia, se baterie vyrábějí jako lithiové nebo lithiumiontové. Vždy jsem měl pro lithium slabost. Je to prvek, který je vždy na hranici sebezničení. Chemii lithia vládne jeho elektronová stavba. V jeho vnějším elektronovém obalu. Je pouze jediný elektron. Docela osamělý. A tento elektron rád utíká pryč. Vytváří se kationt. Proto lithium velice dobře vede teplo, elektřinu, je velmi reaktivní a dokonce hořlavé.
Filip: Cože? Velice hořlavý a reaktivní? To mi připomíná Michaelův experiment.
Michael: Dobrý chemik je živý chemik. Proto bezpečnost především.
Ano, toto oblíbené Michaelovo heslo se dnes vrchovatě naplní.
Michael: One lithium battery and some pliers.
Jedna lithiová baterie a kleště.
Filip: Tato baterie neobsahuje ionty lithia, ale skutečně prvek lithium. Právě proto se Michael snaží dostat dovnitř. Ale pozor: může to být velice nebezpečné. Baterie totiž může explodovat. Můžu pomoct? Radši ne, viď?
Posvícenský oběd za doprovodu cimbálovky je za námi a je čas vydat se na cestu domů. Michael strávil příjemné dvě hodiny v zámecké restauraci v Liblicích. Během té doby se jeho elektromobil dobil o zhruba dvacet kilometrů.
Michael: Viděl´s to?
Filip: Baterii totiž můžete zkratovat. A tím dochází k velkému zahřátí. Opatrně.
Proniknutí k lithiu uvnitř malé baterie se změnilo na jeden z nejnáročnějších testů Michaelovy dovednosti.
Michael: Jeden špatný pohyb, a je to …
Filip: Exploduje …
Michael: To je fakt jako Mission Impossible, James Bond…
Po dlouhých minutách úsilí je dole teprve klobouček kovového obalu. Jak ale dostat ven smotek dvou elektrod s tenkou vrstvičkou lithia?
Michael: To nebude jen tak.
Souboj s obalem baterie pokračuje. Konečně. Elektrody jsou venku. Cesta ke kovovému lithiu je volná. Jeho kovový lesk se na vzduchu rychle ztrácí. Lithium okamžitě reaguje s kyslíkem a vzdušnou vlhkostí.Vidíte důkaz, že lithium je lehčí než voda. Tento kov s vodou bouřlivě reaguje. Vzniká hydroxid lithný a uvolňuje se přitom vodík. Bohužel příliš málo na to, aby vzplál.
K zapálení lithia Michael bere propan-butanový hořák. Světové zásoby lithia se odhadují na třináct miliónů tun. To by postačilo k výrobě lithiových baterií pro dvě miliardy elektromobilů jako je třeba nový Nissan Leaf. Elektromobilita, to však nejsou pouze elektromobily.
Filip: Jé, hele, to je ono.
Tereza: Tak co, umíš jezdit na kole, Filipe?
Filip: To víš, že jo.
Tereza: Máš natrénováno?
Filip: Jistě.
V ústraní zájmů médií se tiše ale ve světě rychle prosazují také elektrická kola.
Tereza: Elektrokola. Tak které bychom si mohli půjčit?
Mgr. Jakub Ditrich, Ekolo.cz: No půjčete si klidně všechny. Ale záleží na tom, na co byste je chtěla.
Tereza: My budeme s Filipem závodit. Budeme závodit do kopce. Tak potřebujeme. Co by třeba pro mě jako pro ženu bylo nejlepší?
Mgr. Jakub Ditrich, Ekolo.cz: No, tak jestli ten kopec bude někde v přírodě, bylo by dobré asi terénní kolo, jestli to bude ve městě, tak takové městské kolo s nízkým nástupem, ale protože vy nemáte na sobě sukni,
Tereza: Já jsem vybavená.
Mgr. Jakub Ditrich, Ekolo.cz: Vy jste vybavená. Tak by bylo možná ideální mít skládací elektrokolo. Protože jste na tom daleko mrštnější.
Tereza: Ano, ale čistě fyzikálně. To má daleko menší kola. Takže já se víc našlapu, když si Filip vezme to s velkými koly …
Mgr. Jakub Ditrich, Ekolo.cz: Pravda to je, ale v městském provozu oceníte malá kola a hlavně si to kdykoli můžete složit. Takže když se budete hmoždit někam do výtahu, oceníte, že to kolo je maličké.
Tereza: Tak co, ještě můžeš?
Filip: Prosím tě, dobrý …
Tereza: No pojď, pojď, Filipe, aby ses nám neuhnal.
Filip: Jak to děláš, proboha?
Filip: Elektrokolo je podle mne geniální v tom, že do kopce nemusím šlapat. Že za vás šlape elektromotor. A kde tady je? Já ho nikde nevidím.
Mgr. Jakub Ditrich, Ekolo.cz: Elektromotor je třeba tady vzadu. Vy tedy šlapete, on vám pomáhá do té jízdy. Ne že by se ten jezdec vozil sám. Ale ten elektromotor může být uprostřed kola, nebo v předním náboji. Záleží na typu kola.
Tereza: No Filipem pojď, pojď. Zaber.
Filip: To mě zabije.
Tereza: Tak kde je?
Filip: Ježíšmarjá. Kde je ten konec, Terezo? A je to ještě vůbec kolo, když to má elektromotor?
Mgr. Jakub Ditrich, Ekolo.cz: No, kolo to je do té míry, dokud ten motor má 250 Wattů výkonu. Jakmile je to cokoli navíc, už je to elektroskútr, elektromotorka atd.
Tereza: Filipe, co je? Ty jsi píchnul?
Filip: Jo…
Tereza: Ty tam nemáš ten elektromotorek. Tak proto …
Mgr. Jakub Ditrich, Ekolo.cz: Zdroj je baterka, která může být umístěna tady nebo na nosiči. Jsou kola, která mají baterii schovanou v rámu. Vy si ji můžete vzít do ruky a zjistit, že tak těžká není. Je to stejná baterka, jaká se používá u mobilních telefonů, u laptopů atd. Stejná chemie. Vlastně nakonec i elektromobily mají stejnou baterku, akorát trošku větší.
Tereza: Dobrý den, my bychom prosili jedno kolo s motorkem tady pro Filipa.
Mgr. Jakub Ditrich, Ekolo.cz: Tak tady je jedno z půjčovny.
Filip: Já vám děkuju.
Tereza: Máš? Tak pojď a jedem dolů.
Filip: No to by se ti líbilo. Já si to chci taky zkusit. Pojď, šlapeme nahoru. A jedem. Jak se to dělá. Šlápne se a …
Tereza: Nevím, co má. To jede do kopce stejně jako z kopce.
Filip: Jééé. No to je super. A jóóó.
Tereza: To je poježdění.
Filip: Tomu říkám pohodička.
Tereza: Lidi, elektrokola, To je famózní věc.
Mgr. Jakub Ditrich, Ekolo.cz: Tahle baterka má v sobě takovéto články. Tomu se říká prizmatické. Ty jsou takové klasické, placaté, jako známe třeba z mobilních telefonů. Jsou baterky, které mají kulové články, to jsou takové trošku větší tužkové baterky, které jsou tam poskládané. Všechny funkce baterky obstarává takováto destička, tištěný spoj, ve které je elektronika, která řídí nabíjení a vybíjení té baterky, aby se nepodbila, nepřebila, aby fungovala co nejdelší dobu.
Tereza: Odborníci uvádějí, že dobrá lithiová baterie má životnost až tisíc nabíjecích cyklů. Pro laika je to poněkud mlhavá představa. Docela srozumitelné je však to, že na jednu baterii ujedete průměrně dvacet pět tisíc kilometrů.
Filip: Zatímco u nás se poněkud nesměle rozjíždí půjčování elektrokol …
… v Paříži už od konce loňského roku funguje půjčování elektromobilů. Na dvě stě padesát stanic po celé Paříži nabízí dvou i čtyřmístné elektromobily. Na půl hodiny za pět euro. Rodiny a studenti mají slevu. Hned několik typů elektromobilů už nabízí firma Renault. Tento dostal jméno Zoe. Pozadu nechtějí zůstat ani Němci. Tohle je elektrická A jednička firmy Audi. Japonský Nissan Leaf. Loni získal titul evropský i světový vůz roku. Vůbec poprvé v historii tento titul připadl elektromobilu. Americký elektromobil Tesla. Po prvním modelu – sportovním Roadsteru – nyní přichází velký typ S. Má dojezd až čtyři sta osmdesát kilometrů. Do světa elektromobilů vstoupila i největší klasika mezi luxusními vozy. Ohromný experimentální Rolls Royce Phantom ujede na jedno nabití až dvě stě kilometrů.
Cestou elektromobility se vydala také naše mladoboleslavská automobilka. Od ledna testuje deset vozů Škoda Octavia Green E line. Sto osmdesát lithiumiontových článků ukrývá až 26,5 kilowatthodiny celkové energie. Ta jí umožňuje dojezd až sto padesát kilometrů. První skutečný elektromobil představí Škoda Auto do dvou let.
Je 24. března 2005. V kalifornských městech začíná velké drama. Týká se opět revolučních elektromobilů EV1, výrobků General Motors. V ulicích se objevují velké kamiony a od všech uživatelů tyto elektromobily stahují a odvážejí. Automobilisté se bouří, protestují. Brání odvozu, dokonce jsou zatýkáni. Za obranu svých elektromobilů. General Motors prohlašuje, že elektromobil EV1 nesplnil očekávání marketingu. Na obou jeho generacích vyrobených v letech 1996 až 2003 se projevovaly technické nedostatky, očekávání nesplnily původní ani nově vyvinuté baterie.
Nezávislí pozorovatelé i odborníci však přicházejí s odlišným závěrem. Velcí výrobci poprvé v praxi zjistili, že veřejnost má zájem o čisté a úsporné vozy, které by při masové rozšíření omezily produkci dosavadních automobilů na fosilní paliva. V pozadí celého případu elektromobilů EV1 stojí komerční zájmy obřích koncernů. A nejen automobilových, ale také – nebo především naftových.
Na naší planetě se mění klima. Je už jisté, že k tomu výrazně přispívá naše průmyslová civilizace. Značným dílem i emise miliardy automobilů. Jedním z účinných řešení je přechod k elektromobilitě. Je spojen v mnoha problémy a nevyjasněnými otázkami. Jim se budeme věnovat v dalších vydáních našeho PORTu. Přechod k elektromobilitě je nutností. Je třeba omezit výskyt mikročástic ve vzduchu, které vedou k úmrtí statisíců lidí ročně, výrazně omezit emise skleníkového oxidu uhličitého. Další oteplování by vedlo k úniku metanu z mořského dna a severních oblastí. Pak by se už nárůst teploty na naší planetě nedal zastavit.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough