Avantajele şi dezavantajele maşinilor cu motor electric. „Benzinăriile” pentru maşini electrice, o mare problemă

Un mare dezavantaj al maşinilor electrice este durata mare de alimentare Foto Andrei Paul

Chiar dacă motoarele termice sunt încă „la putere” pe piaţa auto, maşinile cu motor electric intră tot mai puternic pe piaţă, marii producători lansând tot mai multe maşini electrice care să le înlocuiască pe cele cu motor termic pe benzină, motorină sau gaz.

Paul Danci, un inginer român care lucrează la cel mai înalt nivel, în domeniul automotive, în Germania, a realizat pentru „Adevărul” o analiză a avantajelor şi dezavantajelor pe care le au maşinile cu motor electric. La capitolul avantaje se pot bifa: gradul redus de poluare, întreţinerea şi chiar siguranţa. La capitolul dezavantaje, inginerul a identificat problema alimentării şi a nivelului redus de autonomie, dar şi lipsa infrastructurii pentru încărcarea bateriilor. Redăm detaliat avantajele şi dezavantajele motoarelor electrice explicate de Paul Danci:

Avantaje:

Gradul de poluare. Gradul de poluare al motorul electric este încomparabil mai mic decât cel al motoarelor termice. Într-adevăr, dacă ar fi să privim realitatea, şi energia electrică folosită trebuie produsă. Producţia de energie electrică în sine poate crea poluarea. Folosirea energiei electrice în scopul propulsiei autovehiculelor nu crează poluare.

Distribuţia de cuplu. Motoarele termice se folosesc de aşa numitul „tren de rulare” pentru a adapta şi a transmite puterea devoltată de motor către roţi. „Trenul de rulare” poate avea diferite componente, în funcţie de performanţele dorite. Cutia de viteză este cea mai importantă componentă şi are rolul de a face transformarea de cuplu si viteză de rotaţie a motorului şi a distribui aceast cuplu spre roţi. Diferenţialele participă la acest proces şi imbunătăţesc acest proces al transmisie de cuplu dezvoltat de motor şi în acelaşi timp cresc controlabilitatea vehiculului. În cazul maşinilor cu motoare electrice „trenul de rulare” arată diferit şi conţine componente diferite. Nu mai este nevoie de aceste sisteme care conţin o mulţime de componente în mişcare. Multe componente în mişcare pot fi eliminate prin utilizarea motoarelor electrice. În esenţă traseul de la energie electrică la roţi este: Baterie – Convertor electric de putere – transmisie – roţi.

Eficienţa motoarelor electrice. Privind în ansamblu, motoarele elecrice pot avea o eficienţă de aproximativ 90% în comparaţie cu motoarele termice alimentate cu motorină, benzină sau gaz. Această eficienţă net superioară a motoarelor electrice comparată cu cele termice se datorează faptului că majoritatea componentelor folosite pentru a stoca, produce şi distribui energia folosită la alimentarea vehiculelor electrice sunt mult mai eficiente. Motoarele termice produc energie folosită la propulsia maşinii şi produc căldură. Pentru ca eficienţa maşinii să crească este nevoie ca cea mai multă energie să fie produsă pentru a pune în mişcare maşina, nu pentru a produce energie termică. Motoarele electrice şi sistemele periferice produc căldură şi au alte tipuri de pierderi dar sunt mult mai mici comparate cu cele termice.

Acceleraţia maşinilor cu motoare electrice. O maşină de serie cu motoare electrice poate avea o acceleraţie care este între aceleaşi valori cu cele mai rapide maşini de serie sau chiar maşini de curse de viteză. Asta se poate întămpla deoarece motorul electric poate produce cuplul (torque) maxim din momentul 0 pe când cel termic produce cuplul maxim la o anumită viteză şi anumite turaţii ale motorului.

Întreţinerea unei maşini electrice. Datorită faptului că o maşină electrică are mai puţine părţi în mişcare comparat cu o maşină cu motor termic, întreţinerea ei este mai uşoară şi mai ieftină. Într-adevăr, maşinile electrice fiind ceva relativ nou pe piaţa de larg consum, locurile unde pot fi reparate sau întreţinute sunt puţine comparat cu cele unde se repara şi se întreţin cele cu motoare termice. Acest aspect se va schimba datorită nevoie de astfel de service-uri care oferă servicii pentru maşinile electrice care vor fi tot mai multe.

Siguranţa maşinilor electrice în cazul accidentelor rutiere. Datorită faptului că în cazul maşinilor electrice se preferă varianta în care fiecare punte are propriul motor electric, masa maşinii este distribuită uniform. În cazul maşinilor cu motoare termice zona unde se afla motorul era cea mai grea, şi în cazul anumitor tipuri impact, pagubele materiale şi de pierderi de vieţi omenşti era mare. Prin faptul că sistemul de propulsie este distribuit în mai multe zone ale maşinii acest lucru duce la o comportare diferită a maşinii în caz de accident. Totodată, pericolul de incendiu datorită aprinderii carburantului sau a conductelor aflate în zonele cu temperaturi ridicate este mai mult mai scăzut sau chiar inexistent.

Dezavantaje:

Autonomia maşinilor electrice. Acest aspect se înbunătăţeşte semnificativ o dată cu noile tehnologii care permit stocarea de mai multă energie electrică în acumulatorii aflaţi în maşină. Maşinile electrice de top au o autonomie de aproximativ 430 de km cu acumulatorii încărcaţi la maximum. Pare puţin dar există maşini (şi nu puţine) care datorită consumului mare de carburant sau a rezervoarelor mici pot face cam tot atâţia kilometri cu un plin de carburant. Totodată, autonomia nu va creşte proporţional cu numărul de acumulatori aflaţi în maşină. Cel mai mare impact pentru autonomia maşinilor, in general, este masa maşinilor iar o data cu creşterea numărului de acumulatori va creşte şi masa maşinii.

Alimentarea cu energie. Dacă pentru o maşină cu carburanţi convenţionali (benzină, motorină gaz) timpul de alimentare poate fi de sub 10 minute, pentru maşinile electrice acesta creşte. Pentru maşinile cu motoare electrice, această temă se tratează diferit. Timpul de încărcare depinde foarte mult de cât de multă energie electrică poate fi livrată maşinii. Există sisteme de „supraîncărcare” care funcţiononează la tensiuni înalte şi care livrează în aproximativ 45 de minute energie necesară pentru a parcurge peste 250 de km. Există şi cazuri când o încărcare completă a acumulatorilor poate dura până la 8 ore. Ca parte pozitivă al aspectului alimentării maşinii cu energie electrică îl constituie faptul că poate fi alimentată de acasă, de la reţea de energie electrică de 220 V/110V .

Infrastructura pentru alimentarea cu energie. Dacă avem destul staţii de carburant în 2017, staţii de încărcare a maşinilor electrice sunt cu mult mai puţine. Datorită tehnologiei care este relativ nouă pe pentru piaţa de larg consum, infrastructura nu poate ţine pasul cu avansul tehnologic din industria constructoare de maşini. În Europa, în ţările vestice au început să apară, în parcările de pe austostrăzi staţii de încărcare pentru maşinile electrice dar dacă părăseşti autostrada greu găseşti alte staţii.

Durata de viaţă al acumulatorilor. În funcţie de modul de încărcare/descărcare al acumulatorilor durata de viaţă poate varia de la 5-6 ani până la 13 – 15 ani.

Controlul motoarelor electrice. Deşi motoarele electrice, din punct de vedere al preciziei, sunt net superioare celor termice sau sistemelor cu control hidraulic, acesta performanţă vine totuşi cu un cost. Pentru a face o comparaţie pentru controlul sistemelor electrice se folosesc unităţi de măsura a timpului de nanosecunde. Într-o secundă sunt 1,000,000,000 de nanosecunde (un miliard). Pentru sistemele mecanice se folosesc timpi care se măsoară în milisecunde. Într-o secundă sunt 1000 de milisecunde. Pentru sistemele hidraulice se folosesc timpi care se măsoară în secunde. Pentru a putea controla, cu precizia necesară sistemele electrice se folosesc sisteme de calcul performante care la rândul lor consumă energie şi produc căldură, deci trebuie răcite. Fără avansul tehnologic din domeniul electronicii, motoarele electrice nu puteau deveni o soluţie viabilă şi eficientă pentru a construi maşini.

Impactul utilizării energiei electrice pentru încărcarea maşinilor electrice. Deşi maşina electrică, în sine, nu poluează, pentru a produce energia electrică necesară se folosesc, în unele cazuri, ca materii prime cărbunii. Producţia energiei electrice cu cărbuni produce poluare. Creşterea nevoii de energie electrică care apare o dată cu numărul crescând de maşini electrice ar putea duce la producţia de energie electrică cu metode convenţionale. Impactul creşterii nevoii de energie electrice pentru a alimenta maşinile electrice va duce la nevoia de investiţii in surse de energie electrică curată care s-ar putea să ducă la creşterea preţurilor energiei electrice.