Samochody elektryczne zajmują już nie tylko szumne miejsce w mediach, ale coraz częściej widujemy je na ulicach. Jasne, następcy samochodów spalinowych szczególnie licznie pojawiają się na trasach zagranicznych, ale i w Polsce powoli przestają zaskakiwać. Wraz z upowszechnieniem i oswojeniem podobnej technologii zaczynają się pojawiać coraz bardziej dociekliwe pytania na jej temat. Jednym z najpopularniejszych jest: jak działa samochód elektryczny. W tym artykule postaramy się to wyjaśnić w możliwie nieskomplikowanych słowach.

Jak działa samochód elektryczny?

Zasada działania samochodów elektrycznych nie jest skomplikowana. Najbardziej ogólnie to opisując: zmagazynowana w akumulatorach energia przekazywana jest do silnika elektrycznego, który napędza koła samochodu. Może to robić bezpośrednio lub pośrednio – przez zespół przekładni mechanicznych. Ze względu na specyfikę tego rozwiązania samochody elektryczne nie posiadają sprzęgła, a moment obrotowy osiągają od zerowej prędkości obrotowej.

Jak działa silnik elektryczny?

Kto po raz pierwszy wsiądzie do samochodu elektrycznego, ten z pewnością zdziwi się, jak dynamiczne są do pojazdy. Wszystko dzięki wspomnianemu momentowi obrotowemu silnika dostępnemu już od zerowej prędkości obrotowej. Wystarczy nacisnąć pedał gazu, by samochód elektryczny wcisnął kierowcę i pasażerów w fotel. Naprawdę trudno nie docenić przyjemności płynącej z podobnej dynamiki.

W klasycznym silniku spalinowym moment obrotowy bierze się ze spalania mieszanki paliwa i powietrza w cylindrze. W silniku elektrycznym to efekt oddziaływania pól magnetycznych wytworzonych przez stojan i wirnik. Przez wirnik przepływa prąd, dzięki czemu powstaje wokół niego pole magnetyczne. Następstwem tego zjawiska jest odpychanie się biegunów jednoimiennych (plus z plusem, minus z minusem) magnesu i przyciąganie różnoimiennych (plus z minusem), co prowadzi do wykreowania ruchu obrotowego.

Skrzynia biegów w samochodzie elektrycznym

Zero-jedynkowy system ruchu to nie jedyne zaskoczenie, jakie oferuje samochód elektryczny. Drugą niespodzianką dla kierowców jeżdżących autami z silnikiem spalinowym będzie z pewnością brak w elektrycznych samochodach skrzyni biegów. Tutaj wybierać można jedynie ruch do przodu lub do tyłu. Silnik połączony jest z kołami za pomocą nieskomplikowanej przekładni złożonej zwykle z jedynie trzech kół zębatych. Zmiana biegów odbywa się automatycznie. Ze względu na duży moment obrotowy od samego startu (wał silnika wiruje z szybkością nawet ponad 300 obrotów na sekundę) mechanizm skrzyni biegów musi być nieprawdopodobnie wytrzymały i szybki. Oczywiście pociąga to za sobą również nieprzeciętne koszty.

Baterie w samochodzie elektrycznym

Skrzynia biegów to jednak nie najdroższa część, jaką mogą pochwalić się samochody elektryczne. Ten tytuł zdecydowanie należy do baterii. Akumulatory, w które wyposażone są auta elektryczne, pełnią oczywiście funkcję klasycznego zbiornika paliwa. Tak jak w przypadku silnika spalinowego mamy w baku paliwo, tak w przypadku akumulatorów przechowujemy prąd. Jedno i drugie można zatankować na stacji – odpowiednio benzynowej oraz ładowania. Proces wygląda zresztą bardzo podobnie, bo w obu sytuacjach należy podłączyć do zbiornika przewód. Z tą różnicą, że samochody z silnikiem spalinowym zatankujemy w kilka minut, a elektryczne w minimum godzinę.

Baterie dla zasilenia silnika elektrycznego, dzięki któremu pojazd będzie mógł pokonać sensowną odległość, zajmują całe podwozie. By pokonać 100 kilometrów, potrzebnych jest około 15 kilowatogodzin energii, czyli tyle, ile przeciętne gospodarstwo domowe zużywa przez cały dzień. By wygenerować takie 15 kilowatogodzin, potrzebna jest bateria o wadze nawet 100 kilogramów (uwzględniając obudowę i system chłodząco-grzejący). Oczywiście producenci starają się, by ich samochody elektryczne mogły pokonać większe odległości niż tylko 100 kilometrów, więc montują takich baterii więcej. W niektórych modelach waga samych akumulatorów z osprzętem wynosi niemal pół tony. Niestety, wyraźnie przekłada się to na ładowność pojazdów.

Inne cechy samochodu elektrycznego, o których warto wiedzieć

Elektryczny samochód posiada więcej różnic względem klasycznych aut, które wynikają z braku silnika spalinowego. Niektóre z nich wpływają pozytywnie na koszty eksploatacji czy wygodę codziennego użytkowania, inne stanowią pewne wyzwanie. Wśród najważniejszych należałoby wymienić:

• w silnikach elektrycznych nie wykorzystuje się oleju, bo są chłodzone powietrzem. To nie tylko bardziej ekologiczne, ale też zwyczajnie wygodniejsze;
• silnik pojazdów elektrycznych jest tak cichy, że wciąż trwają dyskusje na temat niebezpieczeństw z tego wynikających dla uczestników ruchu drogowego. Niektóre firmy zapowiedziały wdrożenie do swoich samochodów dźwięku imitującego pracę silników spalinowych lub alternatywnych kompozycji;
• auta zasilane energią elektryczną najprawdopodobniej nie wybuchną w przypadku poważnej kolizji, ponieważ baterie litowo-jonowe nie wykazują podobnych właściwości. Oczywiście wciąż mogą stanąć w płomieniach;
• hamowanie regeneracyjne wdrożone w niektórych modelach aut EV pozwala na odzyskanie części energii elektrycznej (nawet 20% ogólnej wydajności pojazdu);
• ogrzewanie lub klimatyzacja dramatycznie zmniejszają wydajność auta elektrycznego;
• auto korzystające z napędu elektrycznego z czasem traci efektywność, jeżeli chodzi o zasięg, co wiąże się ze spadającą pojemnością akumulatorów.

Oczywiście nie można przemilczeć kwestii ekologicznych, na które jednak należałoby poświęcić dodatkowy artykuł. Warto jednak wspomnieć, że choć sam samochód EV jest bezemisyjny, to jego produkcja oraz utylizacja już niekoniecznie. Ponadto, w przypadku gdy auto nie jest zasilane prywatnie pozyskiwaną z OZE energią elektryczną, lecz korzysta z dostępnego prądu (w Polsce wciąż jest to przede wszystkim prąd pozyskiwany ze spalania węgla), to może przyczyniać się do konieczności zwiększenia produkcji energii nieekologicznej, co niweluje wartość bezemisyjności samego pojazdu.