Kot pravi, je teza oz. teorija (vsaj v zadnjem času) pridobila nov zagon zaradi dokumentarca “Who killed the electric car?” (2006), ki opisuje in še bolj komentira ter ocenjuje dogajanja okoli vozila EV1 proizvajalca General Motors. EV1 je doživel proizvodnjo, celo omejeno komercializacijo, a je v končni fazi propadel in izginil s tržišča, po mnenju ustvarjalcev filma predvsem zato, ker naj bi bil sam General Motors proti temu, da bi se taka vozila razširila, in je zato tudi uporabil svojo lobistično moč. Osebno sem mnenja, da tezam dokumentarca ne gre v celoti verjeti.

Je pa tako razmišljanje razumljivo, ker je ameriška avtomobilska industrija v preteklosti že uporabila svoje lobistične sposobnosti, da je bistveno preusmerila razvoj ZDA tako, da je ta favoriziral promet z osebnimi vozili (izgradnjo sistema avtocest) in s tem dobičke avtomobilske industrije; samo ni šlo za “ubijanje” električnega avtomobila, ampak za “ubijanje” javnega transporta, za sistematsko preusmerjane državnega financiranja javne infrastrukture v avtoceste, na račun javnega prometa.

Ampak če analiziramo tehnične ovire, ki so vezane na električne avtomobile (omejimo se le na avtomobile s pogonom na akumulatorje), je očitno, da takega vozila dejansko ni mogoče uvesti kot uporabno alternativo obstoječim osebnim vozilom.

Predpostavke
Stara šala je, da električni avto z akcijskim radijem 200 km sploh ni tehnično zahteven: namesto bencinskega motorja vgradimo elektromotor in dodamo boben z 200 km električnega kabla, pa se lahko brez težav peljemo do 200 km od doma in nazaj. Če pa o problemu razmišljamo resno, postane očitno, da se lahko uporaba električnih avtomobilov (namesto obstoječih osebnih vozil) razširi le, če lahko električni avtomobil zagotavlja vsaj ekvivalentne pogoje za vožnjo kot na primer obstoječi avtomobili spodnjega srednjega razreda in to za primerljivo ceno. In pri tem hitro naletimo na težave.

Akumulatorji
Največ sodobnih avtomobilov ima rezervoar s prostornino 50 litrov. Pri povprečni evropski porabi 7 l/100 km to omogoča vožnjo 714 km ali akcijski radij 357 km. 50 litrov motornega bencina tehta slabih 37 kg, skupaj z rezervoarjem manj kot 45 kg. V bencinu je namreč (uporabna) energija kar dobro skoncentrirana: 50 l bencina pri izgorevanju odda 1710 MJ ali 475 kWh energije. Električni motorji so učinkovitejši od bencinskih – ti namreč izkoristijo (za mehanski pogon) le 32 % energije v bencinu; če predpostavimo, da so električni motorji 100% učinkoviti (kar seveda niso), bi za ekvivalentno zalogo energije, kot jo zagotavlja 50 litrov bencina, rabili v električnem avtomobilu hraniti le 152 kWh, da bi lahko prevozili enako pot.

Ampak žal lahko hranijo tudi najsodobnejši akumulatorji bistveno manj energije na kilogram teže kot bencin: sodobna tehnologija, ki zmore najvišjo gostoto shranjene energije (glede na težo) so akumulatorji litij-polimer, Li-poly, s kapaciteto 130-200 Wh na kilogram teže. Kar pomeni, da bi za hranjenje 152 kWh potrebovali 760-1170 kg Li-poly akumulatorjev. Elektromotor je sicer lažji od bencinskega (pri enaki moči), pri električnem avtu pa tudi prihranimo nekatere sklope, ki jih v primerjavi z bencinskim ne potrebujemo (na primer diferencial, menjalnik ...) – ampak to vse skupaj ne znese več kot 250 kg prihranka pri teži. Električni avto z “rezervoarjem”, ki bi bil energetsko ekvivalenten 50-litrskemu bencinskemu, bi bil torej samo na račun akumulatorjev za 510-920 kg težji, kar bi se seveda poznalo pri zmogljivostih in porabi.

Poleg tega akumulatorji niso poceni. Današnja cena akumulatorjev Li-poly je okoli 800 evrov za 1 kWh zmogljivosti – akumulator z zmogljivostjo 152 kWh bi stal 121.600 EUR; z množično proizvodnjo bi ceno najbrž lahko znižali na 130 EUR/kWh – ampak to bi še vedno pomenilo, da bi akumulator z zmogljivostjo 152 kWh stal 19.760 evrov.

Cena energije
Povprečni evropski avtomobil prevozi na leto 10.833 km ob porabi 7 l/100 km; ob naši trenutni ceni motornega 95-oktanskega bencina znese to 627,14 EUR na leto. Pri električnih avtomobilih smo predpostavili, da poteka pretvorba električne energije v mehansko brez izgub, kar sicer ni povsem res, je pa dovolj dober približek. Ne moremo pa predpostaviti, da poteka polnenje akumulatorjev brez izgub – dejansko moramo za 1 kWh energije v akumulatorju v polnenje vložiti 1,4 kWh (ali drugače, učinovitost polnenja je cca. 72-odstotna). Torej moramo za polnenje akumulatorjev za 152 kWh dejansko porabiti 212,8 kWh, in za predpostavljeno letno porabo 2305,3 kWh v polnjenje vložiti 3227,5 kWh.

Če predpostavimo, da bi avtomobil obravnavali kot samostojno gospodinjstvo (da si na račun polnenja avtomobila ne povečamo faktorja cene el. energije doma) s porabo 8,8 kWh na dan (2. razred, faktor 1,1), bi nas poraba avtomobila pri današnji ceni električne energije za gospodinjstva stala 219 EUR na leto – kar je sicer skoraj trikrat manj kot bencin, vendar se prihranek izenači s ceno (predvideno v množični proizvodnji) akumulatorjev šele po 48 letih.

Polnenje: doma?
Da bi dosegli optimalno učinkovitost polnenja akumulatorjev Li-poly (torej, 72-odstotno učinkovitost), jih moramo polniti s pravim “tempom” in eno polnenje traja 14 ur. Če jih skušamo polniti hitreje ali počasneje (z večjim ali manjšim tokom), učinkovitost hitro pade pod 50 % (izgube gredo na račun večjega segrevanja celic). In če hočemo 152 kWh napolniti v 14 urah, moramo dejansko v istem času vložiti 212,8 kWh električne energije. Tudi če zanemarimo izgube pri pretvorbi mrežnega izmeničnega toka z napetostjo 220 V v enosmenega 24 V, ki ga dejansko potrebujemo za polnenje akumulatorjev, bi polnilec ob takih obremenitvah trošil 23 amperov na fazo – kar je več, kot zdržijo glavne varovalke v večini samostojnih hiš (20 A).

Celo pri tistih hišah, ki imajo še “po starem" ali "po zvezah" 25 amperske "pancerke", med 14-urnim polnjenjem ne bi smeli smeli prižgati kaj več kot par žarnic (ali računalnik), da o kuhanju, gretju sanitarne vode ali termoakumulacijskih pečeh niti ne govorimo. (Seveda bi morali pri polnenju na domu porabo za potrebe prometa obračunati v celotni porabi gospodinjstva, kar bi v večini primerov pomenilo preskok v višji cenovni razred ter s tem podražitev vse v gospodinjstvu porabljene električne energije, kar bi morali prišteti osnovni ceni elektrike za transport.

Ampak, ker bomo ugotovili, da polnenje akumulatorskih avtomobilov doma že iz drugih razlogov ne pride v poštev, se nam s tem popravkom ni treba ukvarjati). Vendar ni problem le v "pancerkah". Električno omrežje sploh ni zasnovano tako, da bi lahko vsi ali velik delež uporabnikov hkrati izkoristili največjo moč, ki jo dopuščajo glavne varovalke njihovega gospodinjstva. Kakšno je dejansko razmerje med skupno prepustnostjo glavnih varovalk in dejansko močjo, ki jo prenese lokalni transformator, daljnovod itd., je zelo različno od naselja do naselja. Na primer, če je v majhnem naselju industrijski obrat z veliko porabo, lahko gospodinjstva hkrati izkoristijo tudi do 80 % nazivne moči glavnih varovalk, seveda kadar industrijski obrat ne porablja električne energije; v mirnem naselju, v katerem so samo stanovanjske hiše, pa najbrž niti 20 %.

Na nivoju države rezerve zanesljivo ne morejo biti posebno velike, saj smo že doživeli razpad električnega sistema ob izredno mrzlem vremenu, ko so mnogi vključili dodatno električno ogrevanje (kar je bilo tipično le dodatnih 10 amperov na gospodinjstvo in daleč od 69 A, potrebnih za polnenje našega hipotetičnega avtomobilskega akumulatorja). Kar pomeni, da bi bilo polnenje akumulatorskega avtomobila na domu sicer teoretično mogoče, dokler je takih avtomobilov le kakšen procent in le par na naselje. A če bi hoteli večji delež današnjih avtomobilov zamenjati z električnim, ki bi se polnili na domu, bi morali povsem rekonstruirati električno omrežje po vsej državi, od daljnovodov, do transformatorjev in gospodinjskih priključkov.

Nadaljevanje sledi jutri ...

Mišo Alkalaj