SVEUČILIŠTE U SPLITUFAKULTET ELEKTROTEHNIKE, STROJARSTVA I

BRODOGRADNJE

SEMINARSKI RAD

ELEKTRIČNI AUTOMOBILI I ODRŽIVI RAZVOJ

Ivana Alajbeg

Split, Veljača 2014.god.

SADRŽAJ:

1.UVOD......................................................................................................................................................... 1

2.POVIJEST ELEKTRIČNIH AUTOMOBILA.........................................................................................................2

3. ŠTO JE ELEKTRIČNI AUTOMOBIL?................................................................................................................ 3

3.1. PRINCIP RADA ELEKTRIČNIH AUTOMOBILA.............................................................................................................33.1.1. Elektromotor........................................................................................................................................33.1.2. Kontroler..............................................................................................................................................43.1.3. Baterija................................................................................................................................................43.1.4. Punjač baterija.....................................................................................................................................5

4. VRSTE ELEKTRIČNIH AUTOMOBILA............................................................................................................. 6

5. NOVE PERFORMANSE VOŽNJE.................................................................................................................... 8

5.1. ZAŠTO KORISTITI ELEKTRIČNA VOZILA?..................................................................................................................85.2. SMANJENJE OVISNOSTI O GORIVIMA NA BAZI UGLJIKA ZA VOŽNJU..............................................................................85.3. POTROŠNJA ENERGIJE.......................................................................................................................................85.4. EMISIJA CO2...................................................................................................................................................9

6.PROCJENA ODRŽIVOSTI ELEKTRIČNIH AUTOMOBILA..................................................................................10

6.1.PREDNOSTI ELEKTROPOGONA............................................................................................................................116.2.MANE ELEKTROPOGONA..................................................................................................................................116.3.ZAŠTO OCIJENJIVATI UTJECAJE NA OKOLIŠ?...........................................................................................................126.4. EKOLOŠKA PROCJENA ODRŽIVOSTI ELEKTRIČNOG AUTOMOBILA................................................................................136.5. EKONOMSKI ASPEKT ELEKTRIČNIH AUTOMOBILA...................................................................................................15

7 .INFRASTRUKTURA I PUNJENJE.................................................................................................................. 16

8. ELEKTRIČNI AUTOMOBILI U RH................................................................................................................. 18

9. PAMETNIJI ELEKTRIČNI AUTOMOBILI ZA ODRŽIVU BUDUĆNOST...............................................................19

10. ZAKLJUČAK............................................................................................................................................. 20

11. LITERATURA........................................................................................................................................... 21

1.UVODKljuč za kontrolu klimatskih promjena leži u novim, poboljšanim tehnologijama. Moramo pronaći nove načine proizvodnje i uporabe energije, zadovoljiti potrebe za hranom, prijevozom, grijanjem i hlađenjem naših domova koji će nam omogućiti da smanjimo uporabu nafte, plina te ostalih energenata koji uzrokuju efekte staklenika.Postoji mnogo dobrih opcija pomoću kojih se može ostvariti zacrtani cilj; kontrola klimatskih promjena uz razumne troškove,omogućavajući svjetskoj ekonomiji rast i podizanje životnog standarda stanovnika. Jedan od najuzbudljivijih načina novog doba su električni automobili!

U ovom seminarskom radu ću razraditi te povezati proizvodnju električnih automobila i održivi razvoj. Pritom ću se osvrnuti na mnoge prednosti korištenja ovakvog tipa automobila, ali isto tako i na moguća pitanja same isplativosti proizvodnje i štetnosti tvornica koje proizvode struju za opskrbu električnih automobila.

Usporediti ću klasična sa elektro-automobilima kako bih uspijela ukazati na prednosti električnih automobila koje se odnose na očuvanje okoliša i održivi razvoj. No, unatoč brojnim prednostima, u budućnosti treba savladati mnoštvo prepreka kako bi ovakva vozila bila češće viđena na cestama. Samo neke od prepreka su cijena, odlaganje akumulatora, nedostatatak infrastrukture.

3

2.POVIJEST ELEKTRIČNIH AUTOMOBILAMalo tko zna da je prvi električni automobil napravljen davne 1830-te godine. To je zapravo bila kočija koju je dizajnirao škotski biznismen Robert Anderson. Prvi komercijalni električni automobili su proizvedeni 1897.god., a prva serija tih automobila korištena je za potrebe taksi službe u New Yorku.Zanimljivo je napomenuti da je barijera od 100 km/h prijeđena upravo s električnim automobilom. Automobil je izgledao kao raketa, a postigao je brzinu od 105,88 km/h. Početkom 20. stoljeća došlo je do poboljšanja koncepta baterija, što je omogućilo širu uporabu električnih automobila, te su 1920-tih god. zbog smanjenja buke, vibracija i neugodnih mirisa u odnosu na konvencionalna vozila zauzimali veći udio u ukupnom broju automobila u SAD-u. U to vrijeme su imali još jednu značajnu prednost, a to je cijena. Cijena naftne i naftnih derivata je bila prilično visoka, pa su električni automobili bili prava senzacija u auto industriji. Kasnije sve većim razvitkom motora s unutrašnjim izgaranjem dolazi do pada razvoja i prodaje elektro-automobila, koji 1913. Godine gube utrku s benzinskim, kada je Cadillac u benzinske motore ugradio električno paljenje umjesto kurble. Masovna proizvodnja benzinskih automobila smanjila im je cijenu, i do 1930. Električni su automobili potpuno izgurani s tržišta.

Slika 1. Prva električna kočija proizvedena u SAD-u

4

3. ŠTO JE ELEKTRIČNI AUTOMOBIL?Električni automobil je bilo koje vozilo koje koristi struju kao izvor energije za pogon. U usporedbi s konvencionalnim automobilima glavne razlike su im:

umijesto motora s unutrašnjim izgaranjem koristi elektro-motor energiju pohranjuje u baterijama, a ne u spremnicima goriva energiju dobija preko utikača i kabla, a ne od goriva

Navedene razlike navode na manje energetske gubitke elektroauta, odnosno veći stupanj iskorištenja, uz bolja vozna svojstva, a motori ovih automobila tijekom uporabe ne stvaraju ispušne plinove, ni veću buku i vibracije.

3.1. Princip rada električnih automobila

3.1.1. Elektromotor

Sigurno najveća razlika izmeću klasičnih i električnih automobila jest motor. Konvencionalni automobili koriste benzinske ili dizel motore, za razliku od električnog automobila kojeg pokreće elektromotor. Elektromotori su znatno jednostavnije konstrukcije od motora s unutrašnjim sagorijevanjem. Moderni motori sa unutrašnjim sagorijevanjem se sastoje od oko tisuću sitnih dijelova, dok se elektromotor u pravilu sastoji od tri do pet pokretnih dijelova, što ih čini znatno pouzdanijim i trajnijim. Ovakvi motori zahtjevaju jako malo ili praktički ništa održavanja zbog toga što nemaju potrošnih dijelova.

Elektromotor u pravilu omogućuje linearno i besprekidno ubrzavanje vozila sa znatno većom karakteristikom vuče u odnosu na konvencionalna vozila. S druge strane, električni automobili ne posjeduju mjenjačke kutije. Eliminacija mjenjačke kutije znatno smanjuje masu automobila, što ujedno dovodi do znatno manje potrošnje goriva.

Postoji više vrsta elektromotora koji se znatno razlikuju po svojoj konstrukciji i principu rada. S obzirom na vrstu struje koju koriste razlikujemo istosmjerne, izmjenične i univerzalne motore. Motori koji za svoj rad koriste istosmjernu struju nazivamo istosmjerni motori(DC), dok motori kojima je za rad potrebna izmjenična struja nazivamo izmjeničnim motorima(AC). Univerzalni mtori su takvi motori koji za rad mogu koristiti i istosmjernu i izmjeničnu struju. Svaka od ovih grupa se dalje dijeli na svoje podvrste s obzirom na konstrukciju. Tako imamo istosmjerne motore s trajnim magnetima, motore sa paralenom, serijskom ili kombiniranom vezom, te sinkrone i asikrone izmjenične motore. Svi se oni razlikuju i po naponu potrebnom za rad, a kod izmjeničnih motora je također bitna i frekvencija struje.

Za pogon električni automobili koriste sve vrste ovih automobila.

5

Slika 2. Elektromotor za pogon elektro-automobila

3.1.2. Kontroler

Jedan od najbitnijih dijelova kod električnog automobila jest kontroler koji upravlja radom električnog motora. U usporedbi sa dijelovima klasičnih motrora njega možemo usporediti sa Bosh-pumpom kod diezel motora, ili sa rasplinjačem kod starijih benzinskih motora. Postoje različite izvedbe kontrolera, i njegov je princip rada prilično složen, te ga se može promatrati kao funkcionalna cijelina s elektromotrom. Cijena kontrolera u pravilu čini od 100-200% cijene motora.

Slika 3. Kontroler

3.1.3. Baterija

Baterije, odnosno skladištenje energije predstavlja glavni razlog sporog razvoja električnih automobila. Začetkom razvoja električnih automobila kpristile su se olovne baterije ali su se zbog relativno loših karakteristika takvih baterija, na tržištu pojavile nove baterije zasnovane na litiju. To su zapravo litij-ionske baterije o čijem kapacitetu ovisi autonomnost kretanja električnog automobila. Litijske baterije su u pravilu tri puta lakše i manje od olovnih baterija za isti kapacitet. Neki tipovi ovakvih baterija podnose brza punjenja i uz uporabu dovoljno snažnog pujača mogu se napuniti i za dvadeset minuta. Svjetski proizvođači električnih

6

baterija najavljuju intenzivno povećanje kapaciteta baterija u skoroj budućnosti te se očekuje autonomnost kretanja do 350 km s jednim punjenjem baterija.

Životni vijek baterija je između 4 i 7 god., ovisno o vrsti baterije. Nakon toga potrebna je zamjena, što može rezultirati odbačenim baterijama u prirodi. Iako postoje zakoni o odlaganju baterija, za taj problem rješenje su našli sami proizvođači vozila – ponudivši kupcima mogućnost iznajmljivanja baterija, što znači da kupac nije odgovoran za recikliranje baterija, već proizvođač. Studije su pokazale da baterija nije takav problem za okoliš koliko gorivo, u ovom slučaju struja, odnosno izvor nastanka struje.

3.1.4. Punjač baterija

Koristi se za pretvorbu izmjeničnog napona mreže u istosmjerni napon baterije. Preko tog punjača vozilo spojeno na kućnu instalaciju puni se u prosjeku od 6 do 8 sati.

Slika 4. Koncept elektro-automobila

7

4. VRSTE ELEKTRIČNIH AUTOMOBILAPostoje četiri glavne vrste električnih automobila:

1. Hibridna električna vozila2. Plug-in hibridna električna vozila3. Električni automobil s produljenim dometom4. Električni automobil s baterijom

1.Hibridni električni automobili

Koriste malu električnu bateriju kako bi nadomjestiti klasičan motor sa unutarnjim sagorijevanjem i kako bi poboljšali učinkovitost goriva za otprilike 25 posto u odnosu na klasična vozila. Elektromotor minimizira prazan hod i pojačava sposobnost automobila da krene i ubrza, što je iznimno važno u gradskoj vožnji. Hibridna vozila kombiniraju i elektromotor i motor sa unutarnjim sagorijevanjem za vožnje. Elektromotor ubrzava automobil na otprilike 40 km/h, a zatim motor sa unutarnjim sagorijevanjem preuzima. Baterija se puni preko benzinskog motora i regenerativnog kočenja. Regenerativnim kočenjem se kinetička energija koja bi inače bila izgubljena kao toplina pretvara u električnu energiju koja potom puni bateriju.

Slika 5. Pogonski sklop tipičnog hibridnog automobila

8

2. Plug-in električna vozila

Plug-In hibridno vozilo (PHV) je potpuno hibridno vozilo opremljeno baterijom koja se može ponovno puniti spajanjem utičnice u izvor električne energije. PHV radi na principu električnog vozila bez emisije štetnih plinova na kraće udaljenosti, te kao klasično hibridno vozilo na duže udaljenosti.

Njegova je prednost ta što kada se baterija isprazni, ne morate se brinuti o traženju utičnice za ponovno punjenje. Vozilo će se automatski prebaciti u hibridni način rada i odvesti vas svuda, baš poput klasičnog hibridnog vozila.

Slika 6. Plug-in princip

3. Električni automobil s produljenim dometom

Ovaj tip električnog automobila koristi motor sa unutrašnjim sagorijevanjem kako bi se pokrenuo električni generator koji puni baterije. Za razliku od hibridnih i plug-in hibridnih automobila, ovaj tip automobila se pokreće isključivo elektromotorom; u ovom slučaju motor s unutrašnjim sagorijevanjem samo puni baterije.

4. Električni automobil s baterijom

Ovaj tip automobila su u potpunosti električna. Nemaju motora sa unutrašnjim sagorijevajem, te da bi se napunila moraju biti priključena na elektroenergetsku mrežu. Za prelazak oko 100 km s jednim punjenjem potrebne su baterije sa znatno većim kapacitetom od ostalih vrsta električnih automobila, od 18 pa čak do 35 kw-sati.

9

5. NOVE PERFORMANSE VOŽNJE

5.1. Zašto koristiti električna vozila?Nominalno, električni automobili pružaju niz pogodnosti u usporedbi sa konvencionalnim automobilima kao što su:

Ušteda operativnih troškova, s obzirom na niže troškove električne energije u usporedbi s cijenom naftnih derivata, i veća učinkovitost i niži troškovi održavanja električnih derivata

Smanjenje emisije stakleničkih plinova, osobito kada se koriste obnovljivi izvori energije

Poboljšanje kvalitete zraka, osobito u naseljenim područjima, zbog toga što je emisija iz ispušnih cijevi električnih automobila ravna nuli

Smanjenje buke koja potiče iz prometa, kroz gotovo nečujan rad električnih automobila

5.2. Smanjenje ovisnosti o gorivima na bazi ugljika za vožnjuJedan od najvažnijih ciljeva koji se spominju kod osiguranja održivosti transporta jest smanjiti ovisnost ljudi o konvencionalnim gorivima,kako lokalno tako i globalno. Samo manji dio električne energije je proizveden iz naftnih derivata. S druge strane, urbani promet (s dnevnom kilometražom manjom od 50 km) na svjetskoj razini predstavlja od 75 do 80 posto kilometraže automobila te doprinosi s oko 20 posto ukupnoj svjetskoj potrošnji naftnih derivata.Zbog toga bi se svjetska potrošnja naftnih derivata smanjila za 20 posto ukoliko bi sav urbani promet bio supstituiran s električnim vozilima. Time bi se značajno smanjila ovisnost o naftnim derivatima. Iako postoji mnogo izazova s kojima se suočavamo, krajnji rezultat će smanjiti našu ovisnost o vanjskim izvorima energije, te će ojačati našu sigurnost.

5.3. Potrošnja energijeElektrična vozila troše znatno manje energije nego vozila na fosilna goriva. Ukupna potrošnja energije električnog vozila od spremnika do kotača (engl. „Tank– To–Wheel“), tzv. finalna energija, iznosi tri puta manje nego kod vozila na fosilna goriva (benzinska, dizelska) iste težine i performansi. Dodatna energija potrebna je za proizvodnju fosilnih goriva i električne energije te za njihovu distribuciju. Ukoliko se utrošku energije u samom vozilu doda i energije potrebna za proizvodnju i distribuciju finalnih oblika energije (benzina, dizela, električne energije, itd), što odgovara tzv. primarnoj potrošnji energije (eng. Well-to-Wheel analiza), dolazi do povećane primarne potrošnje energije za 20 – 80 posto kod konvencionalnih vozila pogonjenih fosilnih gorivima u odnosu na električna vozila, uspoređujući pri tomu vozila jednakih težina i performansi (20% = dizel – olovo usporedba, 80% = benzin – litij usporedba).

10

5.4. Emisija CO2

Cestovna vozila su u Europi zaslužna za otprilike 20 posto emisije ugljičnog dioksida, s tim da osobni automobili imaju udio od oko 12 posto. Porast emisije ugljičnog dioksida iz vozila mogao bi biti zaustavljen do početka idućega desetljeća, pod uvjetom da se iskoristi integrativni pristup koji obuhvaća poboljšanu energetsku efikasnost motora s unutrašnjim izgaranjem, bio-goriva druge generacije, električna vozila i poboljšan protok prometa. Polovina emisije mogla bi se reducirati kad bi automobilska industrija više uložila u motore bolje energetske iskoristivosti. Četvrtina toga potencijala leži u čistim tehnologijama poput hibrida (vozila koja pokreću dva ili više različitih izvora energije, najčešće motor s unutrašnjim izgaranjem i jedan ili više električnih motora), plug-in hibrida (hibrida s baterijama koje se pune uključivanjem u izvor električne energije) i električnih vozila

Električna vozila generiraju znatno niže emisije CO2 i drugih stakleničkih plinova i štetnih polutanata nego što je to u slučaju konvencionalnih vozila.Na osnovi „Tank-To-Wheel“ potrošnje, električna vozila ne proizvode štetne i stakleničke plinove te samim time značajno smanjuju zagađenja u odnosu na konvencionalna vozila.Ukoliko se razmotri ukupna proizvodnja emisija CO2 na osnovi „Well-To Wheel“ potrošnje goriva, dakle od proizvodnje primarne energije pa do konačne prenesene na kotače vozila, električna vozila u prosjeku proizvode tek polovicu emisija CO2 u usporedbi s konvencionalnim vozilima . Pri tomu je u usporedbi za proizvodnju električne energije uzet u obzir tipični miks primarnih oblika energije, raspoloživih na europskom tržištu. Europska unija provodi jasnu politiku održivog prometnog sustava upravo kroz uvođenje vrlo egzaktnih ciljeva vezanih uz ograničenje emisija stakleničkih plinova, a poglavito ugljičnog dioksida, s vremenskim horizontom do 2020. godine.

11

Slika 7. Primjena tehnologije za smanjenje emisije CO2

6.PROCJENA ODRŽIVOSTI ELEKTRIČNIH AUTOMOBILADva potencijalno problematična aspekta električnih automobile sa stanovišta održivog razvoja su ovisnost o struji (koja zamjenjuje ovisnost o nafti), te utjecaj elektromagnetske radijacije. Kod prvog aspekta postavlja se pitanje sve većih problema zbog nestašice vode u svijetu, koji bi se većom potražnjom za strujom iz hidrocentrala pogoršao, te mogućnost da se povećana potražnja pokrije izgradnjom novih nuklearnih elektrana. Riješenje bi bilo korištenje alternativnih izvora energije, kao što je solarna energija, energija vjetra itd. U Hrvatskoj postoji veliki neiskorišteni potencijal solarne energije, i u tom pravcu se ulažu napori od strane nevladinih (Centar za održivi razvoj Mediterana) i međunarodnih (UNDP) organizacija, te gradova (npr. grad Varaždin daje 50 % subvencija za postavljanje fotonaponskih sistema na krovove kuća)Što se tiče elektromagnetske radijacije, to bi bila još jedna od radijacija električnih polja koja nas okružuju, a koju stvaraju mobilni uređaji, televizijski prijemnici i drugi kućanski aparati, tramvaji, vlakovi, kompjuteri itd. Elektromagnetska radijacija električnih vozila je puno manja u usporedbi sa zračenjem tih polja zbog manjih elektromotora u električnim vozilima. Dosad nije utvrđen niti jedan negativan aspekt takvog zračenja kod električnih vozila, no ne postoji dovoljno studija u kojoj mjeri bi to utjecalo na vozače.

12

6.1.Prednosti elektropogona

Prednosti elektropogona su sljedeće:

štedljivost - za jedno punjenje elektro automobila (radijus kretanja od 80 – 350 km) utroši se 5 kuna

ne ispuštaju CO2 niti druge štetne plinove (jer nemaju auspuha) jednostavno održavanje (elektro vozila imaju tri osnovna dijela - elektro motor,

baterije i kontroler dodavanja električne energije elektromotoru) elektromotori, koji se sastoje od dva osnovna dijela - rotora i statora - rijetko se,

ili uopće ne kvare. Najčešći mogući kvarovi su prekid u električnim spojevima kablova i pregaranje osigurača (u principu, elektromotori ne trebaju servisiranje ako su izrađeni od kvalitetnih materijala, i trajnost im je koliko ti materijali dopuštaju, što može biti i preko 30 godina. Ono što se treba učiniti je zamjena baterije nakon isteka roka trajanja od 4 – 7 godina, ovisno radi li se o olovnoj ili litijskoj bateriji)

elektromotori ne trebaju promjene ulja električni automobili najnovije generacije mogu se u potpunosti reciklirati energiju za elektro vozila možemo proizvoditi kod kuće (solarne ploče,

vjetrogenerator), što stvara neovisnost od fosilinih goriva i svih negativnih posljedica naftne industrije, uključujući globalno zagrijavanje i ratove za naftu

s manje snage postižu veći učinak (iskoristivost elektromotora je preko 80%, a benzinskog niti 30%; benzinski motori oko 70% energije troše na toplinu i ispušne plinove)

tiha vožnja (prilikom dodavanja gasa čuje se tihi, šištavi zvuk elektromotora, a kada se oduzme gas nema nikakvog zvuka)

6.2.Mane elektropogonaMana ima znatno manje nego prednosti, a one su sljedeće:

cijena baterija (litijske baterije, koje omogućuju domet do 350 km po punjenju, koštaju desetke tisuća eura, dok olovna košta oko dvije tisuće eura, ali joj je domet tek do 80 km)

zbog tihe vožnje pješaci ne čuju elektrovozila (prijedlog je da se električne automobile “poglasni” ugradnjom zvučnika)

duljina punjenja baterije do 3,5 sati zahtjeva planiranje stanki na dužim putovanjima

nedostatak mreže stanica za punjenje

13

6.3.Zašto ocijenjivati utjecaje na okoliš?Mišljenja su podijeljena kad se diskutira o tome koliko zapravo električna vozila utječu na smanjenje onečišćenja okoliša.

Neka istraživanja su pokazala da klasični automobili s motorima na unutarnje izgaranje manje zagađuju okoliš neko elektrane koje prozvode struju kojom se pogone električna vozila. Ta su istraživanja provedena u Kini koja su idealna za ovakve studije jer su električna vozila, bilo da se radi o automobilima ili biciklima, tamo jako popularna i ima ih 50 posto više nego konvencionalnih prometala. Pokazalo se da elektrane koje proizvode struju za pogon električnih automobila proizvode više finih čestica od konvencionalnih vozila.One nastaju sagorijevanjem fosilnih goriva, a sastoje se od kiselina, organskih kemikalija, metala te prašine. Znanstvenici kažu kako istraživanje pokazuje da su električna vozila prihvatljiva i neškodljiva samo u onim dijelovima svijeta gdje se energija dobiva iz obnovljivih izvora.

Međutim, nesaglediv je pozitivan utjecaj na sveukupnu floru i faunu. Nagli rast broja automobila u svijetu te velike količine ispušnih plinova doveli su do problema zagađenja okoliša. Diljem cijelog svijeta promet motornih vozila je u porastu. Godine 1950. bilo je oko 53 milijuna automobila u svijetu, a 44 godine kasnije globalna automobilska flota je narasla na 460 milijuna. U prosjeku, flota je rasla za 9,5 milijuna jedinica na godinu. U Europi su sve vidljivije naznake početka električne revolucije. Europska unija predviđa vrlo jasne granice emisije CO2 iz automobila koje će se do 2020. godine morati spustiti ispod 95g/km. Kao primjer možemo uzeti emisije iz hibrida Toyote Prius dosad najniže na svijetu, a one iznose 105g/km. No, ta vrijednost ovisi o cjelokupnoj proizvodnji energije jedne države, što se više bude koristila energija iz obnovljivih izvora, smanjit će se vrijednost CO2 koju emitiraju električna vozila. Uporaba električnih vozila u gradovima smanjit će emisiju na lokalnoj razini. U Hrvatskoj se za sve punionoce koristi električna energija dobivena iz obnovljivih izvora energije što potvrđuje TÜV SÜD certifikatom kojim su certificirane sve HEP-ove hidroelektrane.

14

6.4. Ekološka procjena održivosti električnog automobilaKako je već prije navedeno, klasični motori s unutarnjim izgaranjem imajuodređene štetne posljedice na čovjeka i čovjekov okoliš, a i na cjelokupnu floru ifaunu. Glavni nedostaci klasičnih dizelskih i benzinskih motora emisije su štetnihtvari, buka, vibracije, te potrošnja neobnovljivih izvora energije. Upravo glavneprednosti elektromotora javljaju se na tim područjima. Elektromotor ima nultu emisijuštetnih tvari. Iako elektromotor ima nultu emisiju štetnih tvari, zbog njegove primjene dolazi do povećanja zagađenja na mjestima proizvodnje električne energije kao što suhidroelektrane, nuklearne elektrane, termoelektrane i sl. Takva postrojenja ipakkoriste manje fosilnih goriva i proizvodnja se odvija u optimalnim uvjetima, ili koristeobnovljive izvore energije. Postrojenja za proizvodnju električne energije susmještena izvan gradova, pa bi se primjenom elektromotornog pogona puno postiglona poboljšanju kvalitete zraka u gradovima.

Vrlo velika prednost primjene elektromotora je mehanička jednostavnost elektromotora i vrlo dobar stupanj djelovanja elektromotora koji omogućavaju i 90-postotno iskorištenje energije, pa čak i više. Elektromotori mogu stvoriti veliki moment, pa zbog toga ne trebaju mjenjač. Za razliku od klasičnih dizelskih, a naročito benzinskih motora koji pri malim okretajima ostvaruju mali moment, elektromotor i pri nula okretaja ostvaruje veliki moment. Također, elektromotorna vozila mogu ostvarivati jednaku snagu i ubrzanja, čak i veća od današnjih vozila, tako da se primjenom elektromotora performanse vozila poboljšavaju, a ne smanjuju.

Rekuperacija energije kočenja, također je vrlo važna prednost elektromobila. Na taj se način energija kočenja preko generatora ponovno vraća i pohranjuje u akumulator. Rekuperacija energije vrlo je povoljna za gradove gdje se često javlja vožnja stani-kreni.

Električna vozila imaju dugu povijest i ravnopravno su se nadmetala s vozilima s unutarnjim izgaranjem goriva do dvadesetih godina prošlog stoljeća. Od tada električna vozila zaostaju i ne mogu držati korak s vozilima s unutarnjim izgaranjem goriva. Međutim, u novije doba konstruirana vozila pokazuju vrlo dobre performanse (prototipovi su postigli brzine od 150 km/h i ubrzanje od 0 do 100 km/h za 8 s), ali još uvijek imaju ograničen radijus kretanja između punjenja baterija. Dosta je svojstava električnih vozila koja su bolja: tiši su, ne emitiraju ispušne plinove pri upotrebi, ne troše energiju kod stajanja i nemaju većih gubitaka od zagrijavanja. Unatoč svim prednostima, učinkovitost električnih vozila ograničena je baterijom čija masa iznosi oko četvrtine ukupne mase vozila. Mnoge organizacije stoga rade na novim tipovima baterija, koje bi omogućile bolja vozna svojstva električnih vozila.

Elektromotorni pogon kod vozila trenutno je bez konkurencije najbolje ekološko rješenje. Njegovih prednosti je mnogo, a mana ima vrlo malo. Elektromotorno vozilo predstavlja vozilo koje na mjestu svoga rada ima nultu emisiju štetnih tvari i do danas je ono jedino takvo vozilo. Međutim, povećanje uporabe ovakvih vozila zahtijeva povećanje proizvodnje struje koja prilikom svoje proizvodnje stvara zagađenje na drugim mjestima.

15

Osim ovog nedostatka kod baterijskih električnih vozila problem predstavlja visoka cijena vozila koja vjerojatno i neće biti problem kada počne masovna prodaja vozila. Potencijalni problem predstavlja i potreba za zamjenom baterija na električnim vozilima koje su do danas dosegle visoku fazu razvoja, pa se ne bi trebale mijenjati čak i deset godina, što onda i ne predstavlja problem.

Vrlo velik problem predstavlja doseg vozila bez ponovnog punjenja koji iznosi svega 60 do 100 kilometara iako neki proizvođači tvrde da su razvili baterije koje bez dodatnog punjenja mogu prijeći i više od 300 km. Do danas se razvilo mnogo različitih vrsta baterija za pogon električnog vozila. Najviše se razvija litij ionska baterija koja se i primjenjuje u većini hibridnih i električnih vozila. Osim litij ionske baterije, za pohranu energije kod baterijskih električnih vozila koriste se i olovni akumulatori, nikal kadmijeve baterije, natrij nikal kloridna, nikal metal hibridna baterija i baterije na bazi litij ionskih polimera. Baterije koje se primjenjuju kod automobila moraju zadovoljavati zahtjeve postavljene na njih vezane uz :

veliku specifičnu energiju [kWh/kg] (lagana s velikom količinom pohranjene energije),

veliku specifičnu snagu [W/kg] (velika specifična snaga na jedinicu mase), veliku energijsku gustoću [kWh/m ] (da je malena s velikom količinom pohranjene

energije), dugo razdoblje rada (mogućnost višestrukog punjenja i pražnjenja bez značajnijeg

smanjenja svojstava baterije), kratko punjenje, dubok ciklus djelovanja (daje možemo isprazniti do kraja bez posljedica za bateriju), sigurnost, mogućnost reciklaže, mogućnost djelovanja u širokom temperaturnom pojasu, cijenu (da je niža).

16

U tablici 1. prikazane su karakteristike pojedinih tipova baterija.

Tablica 1. Karakteristična svojstva pojedinih tipova baterija

6.5. Ekonomski aspekt električnih automobilaOsnovna ideja kod kupnje električnih automobila jest rješiti se ovisnosti o naftnim derivatima, no ne može se poreći da su električni automobili znatno skuplji od konvencionalnih automobila. Kupnja električnog automobila se s ekonomske strane isplati jedino na duge staze. Takvi automobili koriste jako malo ili ništa ulja i njegovih produkata, a i uz današnju cijenu goriva trebalo bi se intezivnije razmisliti o ovakvoj alternativnoj vrsti prijevoza. Većina ljudi ne razmišlja o tome da se na kupnju ovakvih automobila dobivaju razne olakšice kao što su olakšice za ekološki prihvatljivu vožnju, besplatan parking na nekim područjima i slično. Međutim, prednosti ovakvih automobila jesu upravo i najveći ekonomski problemi; oni rade na struju. Iako je danas cijena struje dosta jeftina u odnosu na gorivo, nitko ne zna što će se dogoditi u budućnosti, pogotovo ne ako svi počmu voziti električna vozila. Buduća proizvodnja električne energije će zasigurno utjecati na razvoj i proizvodnju električnih automobila.

17

7 .INFRASTRUKTURA I PUNJENJEZa razliku od svih ostalih alternativnih goriva, električna vozila zahtijevaju znatno manja ulaganja i napore u razvoj infrastrukture za njihovo punjenje. Naime, električna energija je dostupna u svakom kućanstvu, na radnom mjestu, šoping centru ili u centru grada.

U odnosu na postojeći raspored i zastupljenost klasičnih benzinskih postaja za konvencionalna vozila, gustoća zastupljenosti punionica za električna vozila na razini urbanih područja bit će znatno veća. Razlog tome je karakteristika procesa punjenja električnih vozila, koji je znatno duži te može trajati i do 3 sata na punionicama karakterističnim za instalaciju na urbanim površinama (poput javnih parkinga, garaža, trgovačkih centara, kino dvorana, logističkih centara, i dr.). Zbog toga će se u budućnosti za potrebe zadovoljavanje potreba vozila za električnom energijom trebati osigurati znatno veći broj elektro punionica.

Slika 8. Potencijalne lokalne punionice

U načelu postoji nekoliko koncepata punjenja električnih vozila koji se razlikuju na temelju dva isključiva i recipročna parametra: cijena punionice i vrijeme punjenja.

Tehnološka dostignuća današnjice omogućavaju punjenje električnog vozila jednakom, pa čak i većom brzinom u odnosu na konvencionalna vozila putem punionica na principu zamjene baterija. S obzirom na njihovu specifičnost, takve punionice zahtijevaju širi konsenzus svjetske automobilske industrije te je za očekivati da će se njihovo masovno korištenje početi odvijati tek iza 2020. godine. 

18

U posljednje vrijeme su razvijene i punionice za tzv. brzo punjenje putem kojeg se baterije električnih vozila mogu napuniti u roku od 30 minuta. Snage takvih punionica iznose od 50 – 250 kW, a u distribucijskoj mreži se spajaju se na trofaznu razinu napona od 400V/63A.Većina punionica podesnih za instalaciju na javnim gradskim površinama i u garažama omogućava tzv. srednju brzinu punjenja u trajanju do 3 h. Takve punionice moguće je spojiti na trofazni priključak 230V/16A, čija se snaga kreće do 11 kW.

Za očekivati je da će dio vlasnika vozila koji posjeduju vlastite garaže električna vozila puniti kod kuće putem tzv. kućnih punionica, koje omogućavaju punjenje baterije vozila u trajanju od 6 do 8 sati. Kućne punionice se spajaju na standardni jednofazni kućni priključak 230V/16 A, čija se snaga kreće od 2,3 do 3,7 kW.

Slika 9. Koncepti punionica električnih vozila u ovisnosti o brzini punjenja i cijeni

 

19

8. ELEKTRIČNI AUTOMOBILI U RHIako hrvatski cestama suvereno vladaju veliki i mali zagađivači, to ne znači da i mi svog konja za trku nemamo. Naš najpoznatiji, ujedno i jedini proizvođač električnih automobila je tvrtka Rimac automobili, čiji je vlasnik mladi inovator i poduzetnik Mate Rimac. Njegov Concept One električni automobil je danas najbrži električni automobil na svijetu. Ovaj automobil pogone nevjerojatno snažne baterije od 1088 konjskih snaga, koja za 2,8 sekundi postiže brzinu od 100 km/h.

Slika 10. Rimčev Concept One električni automobil

Električni automobili, dakle, više nisu egzotika, već naša vrlo skora budućnost. Vozila kakva smo viđali u filmovima - brza, tiha i čudesnih oblika (i oblina) - uskoro će se pojaviti na cestama, a većina tih vozila biti će ekološka. No da bi se to ostvarilo potrebno je :

Omogućavanje registracije električnih vozila samo uz plaćanje osnovne naknadetehničkog pregleda.

Umanjenje obveznog osiguranja električnim vozilima do 50% po uzoru na europske primjere .

Smanjenje cijena cestarina na autoputovima po uzoru na europske primjere. Omogućavanje 100% amortizacije na električna vozila unutar jedne godine za

pravne osobe. Poticaj za ekološka vozila u statusu “rent-a-car”-a. Subvencija kod kupnje električnih vozila po uzoru na europske primjere Dodjela posebnih poticajnih sredstava tvrtkama koje proizvode ili započinju

proizvodnju električnih vozila Omogućavanje kretanja električnih vozila po žutoj traci u gradovima po uzoru na

europske primjere. Postavljanje stanica za besplatno punjenje električnih vozila sa besplatnim

parkirnim mjestima u središtima gradova po uzoru na europske primjere. Povećanje električnih vozila u voznom parku državnih službi na 50%.

20

Povećanje električnih vozila u javnom prijevozu (poboljšanje željezničkog prometa te izgradnja novih trasa, uvođenje električnih autobusa u gradski i bliži međugradski promet, uvođenje električnih plovila).

Provođenje edukativnih programa s ciljem približavanja električnih vozila te važnosti njihove primjene u prometu građanstvu RH.

Kada se većina ovih uvjeta ispuni, Hrvatska će zakoračati ka ekološki svijetloj budućnosti. Trebamo pomoći našem planetu tako da smanjivanjimo svoj udjel u globalnom zagrijavanju, prestanemo financirati naftni lobi i njihovu industriju koja nas sve vodi u pravcu ekološke katastrofe globalnih razmjera. Na taj način će se jasno iskazati stav, a brojni ekološki aktivisti i osviješteni pojedinci više neće morati loviti korak s auto industrijom, mašući pred njom crvenom zastavom skorašnje propasti.

9. PAMETNIJI ELEKTRIČNI AUTOMOBILI ZA ODRŽIVU BUDUĆNOSTMasovna prilagodba električnih automobila ne samo da će pružiti značajnu priliku za smanjenje zagađenja okoliša i emisije štetnih plinova, nego će se značajno povećati korištenje obnovljivih izvora energije. Nedavna istraživanja pokazuju da bi se prebacivanjem milion benzinskih automobila na električne automobile mogla smanjiti emisija otrovnih tvari u zraku za 150.000 - 300.000 tona godišnje. Ako ti automobili pritom koriste obnovljive izvore energije, emisija stakleničkih plinova bi se smanjila za 3,8 milijuna tona ugljičnog dioksida (CO2) godišnje.

Nadalje, ovih milijun automobila bi moglo omogućiti stvaranje gotovo 45.000 gigawatt sati obnovljivih izvora energije. To će dodatno smanjiti CO2 za oko 41 milijun tona. To su značajni utjecaji - ali oni ovise o električnim automobilima koji se napajaju obnovljivim izvorima energije.

Međutim ove će se blagodati jedino moći iskoristiti ako opskrbljivač energije pametno upravlja infrastrukturom za punjenje tako da izbalansira količinu stanica za punjenje i dostupnu količinu električne energije na tom području.

Gotovo svi veliki proizvođači automobila su najavili planove za proizvodnju i prodaju električnih automobila u narednih nekoliko godina. Iako su električni automobili po mnogo čemu bolji od klasičnih automobila, trebat će još dosta truda uložiti u svladavanje velikog broja prepreka nebi li ih vozači počeli kupovati u većem broju. Moraju biti jednostavi za korištenje, odnosno za punjenje. To se može ostvariti osiguranjem većeg broja mijesta za punjenje, npr. u kućama ili na parkiralištima

21

10. ZAKLJUČAK

Danas je na svijetu otkriveno gotovo sve, ali sa razvojem tehnologije izrazito se povećala zagađenost naše planete. Upravo zbog problema velikog onečišćenja okoliša pitanje održive proizvodnje je postalo jako bitno! Moramo smatrati klimatske izazove prilikom za globalno razmišljanje i suradnjom na nizu tehnoloških dostignuća za postizanje održivog razvoja. Iskorištavanje vrhunskog inženjeringa i nove vrste javno-privatnog partnerstva može dovesti do brzog prijelaza na održivu proizvodnju,uz podjednake koristi kako za bogate tako i za siromašne zemlje.

Zbog sve većeg broja automobila po stanovniku došlo je do velike emisije štenih tvari u zraku, te je u današnje vrijeme izrazito bitno na bilo koji način pomoći u redukciji onečišćenja. Tako se pitanje održivog razvoja postavilo kao jedno od ključnih u postavljanju ekonomskih i ekoloških ciljeva proizvođača automobila.

Prateći načela održivog razvoja, a to su tzv. 6R koncepti redom:

1. Reduce – smanjenje (troškova, energije, materijala...)2. Reuse - ponovna uporaba3. Recover – nadoknada4. Redesign – rekonstrukcija5. Remanufacture – ponovna proizvodnja6. Recycle – reciklaža

proizvođači električnih automobila bi u velikoj mjeri mogli pomoći smanjenju globalnog zagađenja, te daljnjim razvojem i usavršavanjem koncepta elektro vozila svijet se može donekle sačuvati i za buduće generacije!

22

11. LITERATURA

1. Delgado J., De Almeida A., Faria R., Moura P (2012). A sustainability assessment of electric vehicles as a personal mobility system [e-book]. Pristupljeno preko: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890412000945 [pristupljeno dana 4.2.2014.]

2. Salton J., (2009). Are EVs Risking or Saving the Planet?. Bloomberg Businessweek.[online]. 17. Studenog 2009. Dostupno na : http://www.businessweek.com/lifestyle/content/nov2009/bw20091117_137769.htm [pristupljeno 4.2.2014.]

3. Električni auto bez tajni - Auto na struju(2010). Elektro auto bez tajni [internet]. Dostupno na : http://www.autonastruju.com/elauto.php [pristupljeno 3.2.2014.]

4. Lesscars.org. Dostupno na: http://www.lesscars.org/ [pristupljeno 3.2.2014.]5. Croatian center of renewable energy sources. Električna vozila i pogonske tehnologije.

Dostupno na : http://solarserdar.blogspot.com/2011/12/elektricna-vozila-i-pogonske.html [pristupljeno 4.2.2014].

6. Leksikografski zavod Miroslav Krleža.//Hrvatska enciklopedija-električni automobili. Dostupno na: http://www.enciklopedija.hr/ [pristupljeno 1.2.2014.]

7. Elen: izvor električne energije. Dostupno na: http://elen.hep.hr/EL-vozilo-definicija.aspx [pristupljeno 3.2.2014.]

8. The Victorian Electric Vehicle Trial-Environmental Impacts of Electric Vehicles in Victoria. Dostupno na: http://www.transport.vic.gov.au/__data/assets/pdf_file/0010/83665/EV-Environmental-Impacts-of-Electric-Vehicles-in-Victoria.pdf [pristupljeno 1.2.2014.]

9. Škrlec D. (2011).Elektroenergetska infrastruktura za prihvat hibridnih i električnih vozila.Sveučilište u Zagrebu,Fakultet elektrotehnike i računarstva

10. Smrečki B.,Golubić J.(2011) MOGUĆNOST PRIMJENE ELEKTRIČNOG POGONA U CESTOVNIM MOTORNIM VOZILIMA.

11. Mobilnost.hr/emisije CO2. Dostupno na: http://www.e-mobilnost.hr/zasto_e-mobilnost/emisije.html [pristupljeno 3.2.2014.]

12. Dias L.Universidade de Coimbra. Economic and Environmental Sustainability Electric Vehicle Systems(2009-2013). Dostupno na: http://www.uc.pt/en/efs/research/EESEVS [Pregledano 1.2.2014.]

23