Visuomenėje vis dažniau kalbama apie aplinkai draugiškas technologijas, daugėja informacijos ir apie elektromobilius. Šių transporto priemonių skaičius gatvėse kasmet ženkliai auga ir ateityje tik dar labiau augs. LR Susisiekimo ministerija žada, kad iki 2024 m. Lietuvoje elektromobilių skaičius išaugs dešimt kartų. Tai ypač susiję su siekiu mažinti neigiamą transporto įtaką aplinkai ir siekti ambicingų su klimatu susijusių tikslų. Europos Komisijos planuose – reikalavimas, kad naujų automobilių išmetamųjų teršalų kiekis nuo 2030 m. sumažėtų 65 proc., o nuo 2035 m. sumažėtų iki nulio. Elektromobiliai, panašu, jau yra labai netolima mūsų visų kasdienybė.
„Išbandžius elektromobilį realiame kelyje arba susipažinus su pagrindiniais jo technologiniais sprendimais, pirmasis įspūdis – labai geras: į aplinką neišmetamos jokios gamtai ir žmogui kenksmingos dujos, elektromobilis juda labai tyliai, sklandžiai ir dinamiškai, stabdant dalis energijos sugrąžinama į bateriją, nereikia keisti variklio alyvos bei filtrų“, – sako Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VILNIUS TECH) Transporto inžinerijos fakulteto Automobilių inžinerijos katedros docentas dr. Vidas Žuraulis. Dabar vieniems elektromobiliai – ateities technologija, kitiems – šių dienų prabanga, o tretiems – išpūsta techninė apgaulė. Docentas pasakoja, kaip yra iš tikrųjų.
Ar tikrai naujos technologijos draugiškesnės gamtai?
Lyginant tradiciniais degalais varomą automobilį su elektromobiliu naudingumo svarstyklės krypsta pastarojo naudai ir jokios apgaulės čia nėra. Nepaisant to, čia slypi įvairūs projektavimo ir gamybos kaštai bei reikalavimai, kurie transporto priemonėms keliami vis aukštesni. Tiek vartotojai, tiek atitinkamos institucijos yra suinteresuoti, kad mūsų kasdienės transporto priemonės būtų patikimos, patogios ir komfortiškos naudoti, saugios ir, žinoma, draugiškos aplinkai.
Važiuojant elektromobiliu į aplinką neišmetamos jokios kenksmingos dujos – dėl to nesiginčija net radikaliausi aplinkos saugotojai. Tačiau beveik visi sutaria, kad didesnė ar mažesnė tarša, deja, neišvengiama atskirų elektromobilio komponentų bei elektros energijos gamybos metu.
Čia svarbu žvelgti į pagrindinį elektromobilio komponentą – akumuliatoriaus bateriją. Šių komponentų gamyba reikalauja sunkiai išgaunamų bei ribotų išteklių metalų, tokių, kaip kobaltas, manganas, litis, nikelis. Šių metalų išgavimo procesas alina kai kurias Afrikos žemyno ir kitas tautas, didina jų savikainą dėl sudėtingos gamybos ir dažnai tolimo transportavimo.
Be to, elektromobilio baterijų gamybai sunaudojama gerokai daugiau elektros energijos nei tradicinio automobilio energijos kaupimo elementui – degalų bakui (nors jį reikia pildyti degalais).
Kaip padaryti elektromobilius dar draugiškesnius aplinkai?
Galima įvairiai linksniuoti technologinę pažangą, naujus gamybos procesus ar naudojamas medžiagas (kietos struktūros baterijos, grafeno įterptis jose ar superkondensatoriai), tačiau mes juk norime elektromobiliais važinėtis jau šiandien ir nebelaukti, kol laboratorinėmis sąlygomis bandomos pažangios technologijos kažkada bus pradėtos taikyti masinėje gamyboje.
Mokslinės studijos apibendrina, kad net ir įskaičius gana didelį CO2 pėdsaką paliekantį baterijų gamybos procesą, jau po trejų eksploatavimo metų elektromobilių sukeliama tarša tampa mažesnė nei tradiciniais degalais varomų automobilių. Po 150 tūks. km ridos elektromobilio teršalų suminė emisija (atsiradusi gaminant elektros energiją) yra daugiau kaip tris kartus mažesnė nei tradiciniais degalais varomo automobilio teršalų emisija.
Elektromobiliams važiuoti bei jų komponentams gamintis reikalingos elektros energijos gamybą galima paversti aplinkai gerokai draugiškesne, jeigu energijos gavimą deginant akmens anglis ar iš nesaugių elektrinių ilgainiui visiškai pakeisime elektros energija iš saulės, vėjo, jūros bangavimo ar potvynių. Svarbu, kad šie energijos išgavimo principai būtų protingai pritaikyti mūsų gyvenamojoje aplinkoje: saulės elementais apstatyti ne žaliuojantys laukai, o jau stovinčių pastatų stogai arba išasfaltuotos didžiulės prekybos centrų aikštelės; vėjo jėgainės bus statomos ne žmonėms potencialiai gyventi tinkančiose teritorijose, o jūrose ar itin atokiuose planetos kampeliuose. Tai yra brangiau ir sudėtingiau įgyvendinama, tačiau būtent tai slypi po šiais laikais taip pamėgtu terminu „tvarumas“.
Kuo elektromobiliai yra technologiškai pranašesni?
Analizuojant elektromobilio pavaros technologiją detaliau, galima išskirti daug privalumų – nebėra daug vidaus degimo variklio skyriuje esančių mazgų ir sistemų (įpurškimo, išmetimo, degalų tiekimo ir tepimo sistemos ar turbokompresoriaus), nėra sudėtingos ir nepigios priežiūros reikalaujančios pavarų dėžės.
Tradicinio automobilio vidaus gedimo variklio detalės dirba sudėtingomis sąlygomis – aukšta degimo temperatūra, didelis slėgis, kontaktuojančių detalių trintis, dideli ir skirtingi atskirų elementų sukimosi greičiai. Tai mažina jo patikimumą ir efektyvumą. Be to, dėl veikimo principo, vidaus gedimo variklio efektyvumas neviršija 40 proc. Tai reiškia, kad daugiau nei pusė energijos, išgaunamos deginant degalus, yra iššvaistoma. Tiesa, žiemą bent dalį šios švaistomos šilumos galima panaudoti salono šildymui.
Elektromobilyje vidaus degimo variklis keičiamas konstrukciškai paprastesniu elektros varikliu su elektros srovės keitikliu. Elektros variklio efektyvumas dažnai siekia 90 proc. ar net daugiau. Be to, jo patikimumas yra didesnis dėl paprastesnės mechanikos – gerokai mažiau besisukančių elementų.
Bendras visos elektromobilio pavaros efektyvumas dėl energijos transformavimo ir traukos perdavimo ratams sumažėja keliais procentais, tačiau vis tiek išlieka mažiausiai du kartus didesnis, nei tradiciniais degalais varomame automobilyje. Elektromobilyje didžioji dalis energijos išnaudojama pagal paskirtį – sukti ratus, o ne šildyti ir taip kaistančią planetą.
Siekiant objektyviai lyginti elektromobilį su tradiciniais degalais varomu automobiliu nereikia užmiršti energijos bei kitų išteklių suvartojimo ruošiant tradicinius degalus (benziną, dyzeliną, bio-dyzeliną). Išgaunant žemės gelmėse plytinčią naftą, ją paruošiant aukštos kokybės degalais ir pristatant iki degalinių taip pat sunaudojama energija ir teršiama aplinka. Tūkstančių litrų variklinės alyvos gamyba bei utilizavimas taip pat nemažas akmuo į tradiciniais degalais varomų automobilių pusę.
Kokių privalumų suteikia skirtinga elektromobilių komplektacija?
Tradicinio automobilio pavarų dėžę (dažnu atveju automatinę) elektromobilyje atstoja vos viena ar dvi pastovios sankibos krumpliaračių poros, kurių nereikia perjunginėti nei vairuotojui, nei automatizuotai valdymo sistemai. Maža to, automobiliuose pradėjus naudoti elektros pavaras tampa nebereikalingos vis sudėtingesnės deginių neutralizavimo sistemos, nebetenka prasmės variklio automatinio užgesinimo sistema „start/stop“ arba variklio sukeliamo triukšmo slopinimas, o elektromobiliuose naudojamas regeneracinis stabdymas labai ženkliai sumažina stabdžių trinkelių bei diskų keitimo intervalus (tuo pačiu mažinama tarša dėl detalių gamybos bei utilizavimo poreikis).
Variklio oro filtras – bene paprasčiausia periodiškai keičiama detalė, tačiau jos elektromobiliui nereikia, taigi kiekvienos detalės atsisakymas leidžia atsiradusią erdvę išnaudoti baterijoms montuoti arba padidinti salono ar krovinių skyriaus erdvę.
Vos ratai ir kėbulas su salono elementais tradiciniame automobilyje tokie patys, kaip ir elektromobilyje. Būtent dėl to gamintojai savo naujos kartos elektromobilius projektuoja naudodami specialiai jiems kurtas platformas, kuriose baterijos sumontuotos plokščioje ištisinėje zonoje po grindimis. Tai ženkliai pažemina svorio centrą, t. y. pagerina elektromobilio stabilumą, o elektros variklis montuojamas ties varančiąja ašimi, nes jis yra gana kompaktiškas, lyginant su vidaus degimo varikliu.
Specialiai elektromobilio komponuotei suprojektuotas pagrindinių jo elementų išdėstymas leidžia geriau išnaudoti salono ir krovinių skyriaus erdvę bei palengvina elektromobilių gamybą – naujos kartos transporto priemonės surinkimas tampa patogesnis ir greitesnis.
Technologijos nuolat tobulėja, o prie to itin prisideda nauji specialistai. Tiek įprastiniais degalais varomų automobilių, tiek elektromobilių bei autonominių transporto priemonių technologijas studijuoti galima pasirinkus Transporto inžinerijos studijų programą Vilniaus Gedimino technikos universitete.
