104

ELEKTROMOBILIAI IR JŲ PLĖTROS PERSPEKTYVOS V. Adomavičius Kauno technologijos universitetas Anotacija Straipsnyje pateikta šiek tiek informacijos apie elektromobilių istoriją, jų savybes, charakteristikas ir parametrus, nagrinėjamos jų plėtros perspektyvos. Pateiktas elektromobilių ir tradicinių automobilių parametrų bei charakteristikų palyginimas. Nagrinėjami galimo masinio elektromobilių naudojimo Lietuvoje energetiniai aspektai. Pateikti elektros energijos kiekiai, reikalingi visam būsimam šalies elektromobilynui maitinti, ir papildomų energetikos sistemos elektros šaltinių galia, reikalinga tam energijos kiekiui sugeneruoti. PAGRINDINIAI ŽODŽIAI: elektrinis transportas, elektromobilių parametrai ir charakteristikos, energetinis efektyvumas, mikrotinklai, atsinaujinantieji energijos ištekliai, aplinkosauga. Abstract The article presents information on properties, parameters and characteristics of electrical vehicles, analyses prospects of their development. Comparison of parameters and characteristics of existing electrical vehicles and traditional cars is presented. Energetic aspects of possible massive introduction of electrical vehicles are analysed. Energy and power necessary for feeding of one million electrical vehicles is defined. KEY WORDS: electrical transport, parameters and characteristics of electrical vehicles, energy efficiency, microgrids, renewable energy, protection of environment. Įvadas

Elektromobiliai yra perspektyvi kryptis transporto sektoriuje, iš naujo atgimusi po daugiau kaip šimtmečio. Per praėjusius keletą metų jie įsiveržė į visų pagrindinių pasaulio automobilių gamyklų planus, o dabar jau sparčiai skverbiasi ir į transporto priemonių rinką. Šiuo metu jau yra pagaminta daug įvairiausių modelių elektromobilių, kurie varomi grynai elektros energija, įkraunama į akumuliatorių bateriją iš elektros tinklo. Pasaulyje jau gaminami ne tik elektromobiliai, pakeičiantys tradicinius lengvuosius skystais degalais varomus automobilius, bet ir nedideli elektriniai sunkvežimiai, autobusai ir autobusiukai, tuktukai, elektriniai motociklai ir dviračiai, kateriai bei keltai. Pagrindinės šio reiškinio priežastys yra tos, kad iš vienos pusės, per paskutinį dešimtmetį buvo padaryta didelė pažanga elektros energijos kaupiklių (baterijų ir akumuliatorių) srityje, o iš kitos pusės buvo išsiaiškinta ir suprasta, kad šiuo metu lengvuosiuose automobiliuose kaip energijos šaltinį žymiai efektyviau naudoti ne skystą mineralinį kurą, ne biodegalus ir ne dujas, o elektros energiją.

Kaip ir vėjo elektrinės, elektromobiliai nėra šių dienų naujovė. Pirmąjį elektromobilio prototipą – elektra varomą karietą sukūrė škotas Robert Anderson dar 1834 m [1, 2]. Olandų profesorius Stratingh iš Groningeno 1835 m. suprojektavo mažą elektromobilį. Neįkraunamus elektros elementus elektrinėms transporto priemonėms pirmieji 1842 m. panaudojo amerikietis Thomas Davenport ir škotas Robert Davidson. 1859 m. buvo išrastos įkraunamos švino rūgštinės baterijos. Prancūzai Gaston Plante išrado (1865) ir Camille Faure patobulino (1881) įkraunamas baterijas. 1899 m. 60 mylių per val. (96 km/h) greitį pirmasis pasaulyje viršijo prancūzas Camille Jenatzy su elektromobiliu. 1890-1900 m. rinkoje elektromobiliai santykiu 10:1 pirmavo prieš benzininius automobilius, nes pastariesiems buvo reikalinga pavarų dėžė, jie vibravo, skleidė teršalus, nemalonų kvapą ir triukšmą. Viso to nebuvo elektromobiliuose. 1912 m. keliuose važinėjo arti 40 tūkst. elektromobilių. Bet 1910 m. prasidėjo masinė skystais degalais varomų automobilių gamyba ir jie žymiai atpigo. Degalai tada buvo pigūs, o į aplinkos taršą tais laikais niekas nekreipė dėmesio. 1930-1960 m. buvo mirtino elektromobilių nuosmukio metais. 1960-1994 m. buvo kai kurių bandymų atgaivinti elektromobilius, nes brango naftos produktai, o aplinkos tarša įgavo grėsmingą mastą. Vėliau JAV, Japonijoje ir kitose šalyse buvo pradėti kurti naujoviški elektromobiliai, baterijų įkrovikliai, sparčiai tobulinamos baterijos – esminė elektromobilio įrangos dalis.

Prieš dabartinio elektromobilių proveržio pradžią daug vilčių buvo dedama į vandenilio technologijų panaudojimą transporto priemonėse. Buvo manoma, kad ateityje transporto priemonės bus varomos vandeniliu. Yra sukurta nemažai bandomųjų elektromobilių, autobusų ir kitų transporto priemonių, kuriuose kuro elementai gamina elektros energiją, naudojamą elektromobiliui varyti. Kaip kuras juose naudojamas vandenilis ir kiti savo molekulės sandaroje daug vandenilio turintys degalai. Tačiau kol kas tokie vandeniliu varomi elektromobiliai yra brangūs, vandenilis ir kiti tinkami degalai taip pat yra brangūs, o bendras viso ciklo nuo vandenilio gamybos iki jo sunaudojimo tokiame elektromobilyje naudingumo koeficientas yra žemas – tik 20-36 %. Pagrindinė tokio neefektyvumo priežastis yra ta, kad visoje šioje grandinėje nuo vandenilio gamybos, kaupimo, transportavimo, sandėliavimo, įkrovimo į elektromobilius, elektros gamybos kuro elementuose ir jos panaudojimo elektromobiliui varyti susidaro gana dideli nuostoliai ir tuomet bendras naudingumo koeficientas gaunasi nedidelis. Todėl buvo prieita išvados, kad daug efektyviau įvairiose elektrinėse pagamintą elektros energiją įkrauti į akumuliatorių bateriją ir iš jos per keitiklį maitinti elektromobilio ratų elektros variklius. Dabar manoma, kad ateityje elektromobiliai su kuro elementais irgi gali užimti tam tikrą rinkos dalį, ypač galingose transporto priemonėse, o jų perspektyvumas gali vėl padidėti, jeigu bus sukurti pigūs kuro elementų ir vandenilio gamybos būdai. Siekiant šio tikslo, ne vienoje pasaulio laboratorijoje atliekami moksliniai tyrimai.

105

1. Elektromobilių ir tradicinių automobilių palyginimas

1.1 Struktūrų ir techninio efektyvumo palyginimas

Šiuo metu naudojamos sausumos transporto priemonės skiriasi įvairiais aspektais, tarp jų pagal juose naudojamus energijos šaltinius, galios perdavimo schemas ir pagal elektros naudojimo juose laipsnį. 1-4 pav. pateiktos pagrindinės šiuo metu sausumos transporto priemonės naudojamos galios perdavimo schemos.

Kaip parodyta 1 paveikslėlyje, tradiciniuose automobiliuose naudojami vidaus degimo varikliai (VDV) ir sudėtinga mechaninė galios perdavimo schema, kurioje pasireiškia energijos nuostoliai. Jeigu automobilyje naudojamo kuro potencialą įvertinsime 100 %, tai energijos balansas tradiciniame automobilyje bus toks [2]:

kuro energija – 100 %, nuostoliai VDV – 62,4 %, VDV tuščios veikos nuostoliai – 17,2 %, kiti energijos vartotojai (šviesos ir kt.) – 2,2 %, iš VDV galios perdavimo sistema gauna – 18,2 %, nuostoliai galios perdavimo sistemoje – 5,6 %, varantys ratai gauna – 12,6 %.

Tie likusieji ratams perduodami 12,6 % kuro energijos potencialo sunaudojama taip:

oro pasipriešinimui nugalėti – 2,6 %, riedėjimo trinties nuostoliams padengti – 4,2 %, stabdymo nuostoliai – 5,8 %.

Kaip matome, tradiciniai automobiliai su vidaus degimo varikliais pasižymi labai dideliais nuostoliais, yra labai neekonomiški, o be to – kenksmingi aplinkai. Elektros energija tokiuose automobiliuose naudojama tiktai variklio užvedimui, šviesoms, kuro uždegimui variklio cilindruose (įpurkšto benzino arba dujų), signalizacijai ir kitai elektros įrangai maitinti. Kaip elektros energijos šaltinis naudojami plokšteliniai švino rūgštiniai akumuliatoriai (angliškai „automotive“ arba „SLI“ – start, lighting, ignition). Tai yra įprastinės konstrukcijos automobiliniai akumuliatoriai. Didelis jų trūkumas yra tas, kad leistinas jų iškrovos gylis yra tik 20 %. Iškraudinėjant giliau, jų darbo amžius sutrumpėja iki 1-2 metų.

1 pav. Supaprastinta galios perdavimo schema tradiciniame automobilyje

Hibridiniai automobiliai yra tarpiniai tarp automobilių su vidaus degimo varikliais ir grynai elektra varomų automobilių. Pirmąjį benzininį-elektrinį hibridinį automobilį sukūrė Ferdinandas Porsche 1900 m., bet jis plačiai nepaplito. Buvo sukurta ir daugiau įvairių hibridinių automobilių, tačiau pirmieji visiems prieinami hibridiniai automobiliai buvo sukurti Japonijoje – Toyota Prius (1997 m.) ir Honda Insight (1999). Pradžioje jie neturėjo didelės paklausos, bet brangstant kurui jų pardavimai išaugo. Šiuo metu pasaulyje jau eksploatuojama keli milijonai hibridinių automobilių. Be minėtų hibridinių automobilių dar gaminami Ford Fusion Hybrid, Lexus RX 450h, Smart ForTwo, Honda CR-Z Hybrid, Chevrolet Silverado Hybrid ir kitų modelių hibridai. 2010 m. Maskvoje buvo pristatytas pirmasis rusų hibridinis automobilis, pavadintas Yo, kuris sukurtas padedant P. Korėjai. Jo kuro naudojimo efektyvumas yra 67 mpg (mylios 1 galonui arba 100 km – 3,5 l) – geresnės, negu Toyota Prius (51 mpg arba 4,62 litro 100 km). Yo gamyba prasidės 2012 metų viduryje, numatoma pardavimo kaina – 14500 JAV dolerių, o per metus planuojama pagaminti 10000 automobilių. Pagal galios perdavimo schemą hibridiniai automobiliai gaminami 2 tipų: su nuoseklia galios perdavimo schema (2 pav.) ir lygiagrečia galios perdavimo schema (3 pav.).

2 pav. Supaprastinta galios perdavimo schema hibridiniame nuosekliame automobilyje

Hibridinio nuoseklaus automobilio (angliškai – hybrid car) akumuliatorių baterija iš elektros energetikos sistemos tinklo neįkraunama, nes elektrą jame gamina VDV sukamas elektros generatorius. Iš generatoriaus įkraunama baterija, o automobilio ratus visą laiką suka EV – elektros variklis(iai) (2 pav.). Kaip parodyta rodyklėmis, šiame automobilyje stabdymo energija grąžinama į bateriją, jame galima eliminuoti EV tuščią veiką.

106

Kaip parodyta 3 paveikslėlyje, hibridiniame lygiagrečiame automobilyje (angliškai – plug-in hybrid car) automobilio ratus per sankabas gali varyti arba VDV, arba elektros variklis EV, o baterija įkraunama per galios keitiklį (GK) tik iš elektros tinklo (ET). Paprastai toks automobilis užmiestyje važiuoja varomas VDV, o mieste – EV, nes tuomet nėra tuščios veikos ir stabdymo energija grąžinama į bateriją.

3 pav. Supaprastinta galios perdavimo schema hibridiniame lygiagrečiame automobilyje

Grynai elektrinis automobilis važiuoja naudodamas tik iš elektros tinklo imamą energiją ir todėl energetiniu požiūriu yra pats ekonomiškiausias, ekologiškai švariausias ir paprasčiausias, nes jame nėra daugelio mazgų, būdingų tradiciniams ir hibridiniams automobiliams. Jo galios perdavimo schemoje galima išvengti net transmisijos grandies ir su ja susijusių nuostolių (4 pav.), kai EV kartu atlieka ir automobilio rato funkciją.

4 pav. Supaprastinta galios perdavimo schema grynai elektriniame automobilyje Lyginant su tradiciniais automobiliais, pagrindinis elektromobilio pranašumas yra žymiai didesnis jo

energijos naudojimo efektyvumas arba naudingumo koeficientas. Pakeitus tradicinius automobilius su VDV elektromobiliais, būtų galima sutaupyti labai daug pirminės energijos, nes benzininio variklio vardinis naudingumo koeficientas yra žemas, neišvengiami gana dideli tuščios veikos nuostoliai, o tokio automobilio stabdymo metu energija prarandama negrįžtamai.

Šių dienų elektros gamybos technologijos sudaro galimybes žymiai efektyviau išnaudoti kurą, negu jis yra išnaudojamas tradiciniuose automobiliuose. Kogeneracinėse elektrinėse ir mikroelektrinėse kuro išnaudojimo koeficientas siekia 90 %. Tuo tarpu elektromobilių varikliai (1 lentelė), lyginant su benzininiais vidaus degimo varikliais, energiją naudoja labai efektyviai – GK naudingumo koeficientas siekia 95 %, akumuliatorių baterijų – 90 %, o EV-generatorių – apie 90-95 %. Kadangi degalai labai pabrango ir brangsta toliau, jų neefektyvus naudojimas tradiciniuose automobiliuose darosi ekonomiškai vis labiau nepateisinamas ir nepriimtinas. Elektromobiliai tokie yra patrauklūs todėl, kad jų techniniai, o ypač ekonominiai ir ekologiniai rodikliai lyginant su tradiciniais automobiliais, yra žymiai geresni. Vien tik VDV pakeitimas į elektros variklį duoda didelį teigiamą efektą, kuo galima įsitikinti susipažinus su 1 lentelėje pateiktais duomenimis.

1 lentelė V i d a u s d e g i m o i r e l e k t r o s v a r i k l i ų p a l y g i n i m a s

Eil. Nr. Palyginami dalykai Vidaus degimo variklis Elektros variklis

1 Naudingumo koeficientas 33 % geriausiu atveju 90-95 % 2 Variklio aušinimo sistema Reikalingas radiatorius Radiatorius nereikalingas 3 Teršalai Į aplinką išmetami teršalai Tiesioginių teršalų nėra 4 Tuščia veika Yra tuščios veikos kuro nuostoliai Nėra tuščios veikos 5 Energijos konversija Negrįžtama Stabdymo energija grąžinama į bateriją 6 Variklio svoris Didelis ir sunkus (0,7 kW/kg) Lengvas ir mažas (75 kW – 13 kg; 5,8 kW/kg) 7 Erdvės poreikis Reikalauja daug vietos automobilyje Gali būti įrengti automobilio ratuose 8 Triukšmo lygis Triukšmingas, reikalingas duslintuvas Triukšmas labai mažas, duslintuvo nereikia

Elektromobiliai ir visos kitos elektrinės sausumos transporto priemonės ypač gerai tinka miesto sąlygomis, kur labai dažni paleidimo ir stabdymo režimai. Čia jie yra nepralenkiami savo efektyvumu, nes stabdymo energija atiduodama atgal į akumuliatorių bateriją. Kitos elektromobilių savybės ir charakteristikos yra aprašytos toliau šio straipsnio skyriuose.

1.2. Ekonominių ir ekologinių rodiklių palyginimas

Efektyvesnis kuro sunaudojimas visose jo vartojimo srityse prisideda prie aplinkos taršos mažinimo ir klimato kaitos proceso švelninimo dideliu mastu. Jei elektromobiliai pakeistų tradicinius automobilius, tai iškastinio kuro reikėtų naudoti žymiai mažiau, nes kogeneracinėse elektrinėse galima pasiekti kur kas didesnį kuro naudojimo efektyvumą, negu automobiliuose su VDV. Kita daug žadanti aplinkybė yra ta, kad jau dabar

107

nemaža elektros energijos dalis (ES šalyse arti 20 %) [1] pagaminama AEI elektrinėse, kurioms išvis nereikia jokio kuro ir kurios į aplinką neišmeta jokių teršalų (vėjo, saulės, hidroelektrinės). Atominės elektrinės taip pat priskiriamos prie aplinką mažai teršiančių (žinoma, jeigu pavyksta išvengti didelių avarijų). AEI ir atominėse elektrinėse pagaminamos elektros dalis nuolat didėja. Todėl galima prognozuoti, kad kuo toliau, tuo labiau su elektromobilių naudojimu susijusi aplinkos tarša mažės, nes elektros gamyba švarės. Todėl neatsitiktinai absoliučios pasaulio mokslininkų daugumos nuomonės apie elektromobilių perspektyvumą sutampa: perėjimas nuo transporto priemonių su neefektyviais ir taršiais vidaus degimo varikliais prie elektromobilių ir kitų elektrinių transporto priemonių labai žymiai sumažins tradicinių degalų poreikį ir pagerins ekologinę situaciją pasaulyje. Kovojant su aplinkos tarša ir pasauline klimato kaita, tradiciniams automobiliams keliami vis griežtesni reikalavimai kuro naudojimo efektyvumui. Kaip parodyta 5 paveikslėlyje, kuriame pateikta automobilių su VDV metinių CO2 išlakų kiekio priklausomybė nuo kuro sunaudojimo efektyvumo, didėjant kuro naudojimo efektyvumui, mažėja automobilių į aplinką išmetamų teršalų kiekiai [3]. Tačiau griežtėjant reikalavimams, juos patenkinti darosi vis sunkiau ir sunkiau. Tradicinių automobilių išmetamus teršalus galima tik iki tam tikro laipsnio sumažinti, bet visiškai jų išvengti nepavyks, todėl siekiant ir toliau gerinti ekologinę situaciją, tikslinga plėtoti elektromobilių transportą.

y = 8E-05x4 - 0,0081x3 + 0,278x2 - 4,2909x + 30,356R2 = 0,9998

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20 25Kuro naudojimo efektyvumas, km/l

Met

inės

CO

2 iš

lako

s, t

5 pav. Automobilių su VDV metinių CO2 išlakų kiekio priklausomybė nuo kuro sunaudojimo efektyvumo

6 pav. pateiktas automobilių su VDV ir elektromobilių vidutinių CO2 išlakų palyginimas įvertinant ir

aplinkos taršą anglies dvideginiu elektros energijos gamybos metu [4, 5]. Kaip matyti šiame paveikslėlyje, 2010 m. tradicinio automobilio aplinkos tarša anglies dvideginiu (g/km) apie 2,4 karto viršija tą taršą, kuri gaunama pagaminant elektros energijos kiekį, sunaudojamą tos pačios klasės elektromobilio 1 km nuvažiuoti. Laikui bėgant, tradiciniams automobiliams anglies dvideginio išlakų kiekiai mažėja dėl vis griežtėjančių kuro naudojimo efektyvumo standartų, o elektromobiliams – dėl to, kad prognozuojamas pastovus ilgalaikis AEI ir atominėse elektrinėse pagaminamos elektros energijos dalies didėjimas.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035

Metai

g C

O2/

km

Teršalai gCO2/km VDVTeršalai gCO2/km EL

6 pav. Automobilių su VDV ir elektromobilių vidutinių CO2 išlakų palyginimas įvertinant elektros gamybą

108

Puikios elektromobilių ekologinės ir keliamo triukšmo charakteristikos nėra vienintelės priežastys, nulėmusios jų proveržį šio amžiaus pradžioje. Sparčios elektromobilių plėtros svarbiausią priežastį paaiškina 3.3 pav. [6].

0

2

4

6

8

10

12

14

16

2000 04

2001 06

2002 02

2002 07

2003 02

2004 03

2004 11

2005 09

2006 06

2007 03

2007 10

2008 04

JAV

nom

inal

ūs d

oler

iai

1

2

3

4

7 pav. Degalų ir elektros energijos sąnaudų kainų JAV nominaliais doleriais (įvertinus infliaciją) palyginimas pravažiuoti 100 km vidutinės galios automobiliu ir elektromobiliu: 1 – benzino E95 sąnaudų kaina Lietuvoje; 2 – benzino sąnaudų kaina

JAV; 3 – gamtinių dujų sąnaudų kaina JAV; 4 – elektros sąnaudų kaina JAV važiuojant elektromobiliu 7 paveikslėlyje pateiktos kreivės rodo, kad JAV nuvažiuoti 100 km elektromobiliu per paskutinį dešimtmetį visada buvo keletą kartų pigiau, negu tradiciniais automobiliais, varomais benzinu arba gamtinėmis dujomis. Lietuvoje tai būtų dar pigiau, nes benzinas Lietuvoje apie 2 kartus brangesnis, negu JAV (1 kreivė). Jeigu finansiškai būtų įvertinama dar ir tradicinių automobilių daroma žala aplinkai ir žmonių sveikatai, tai elektromobilių pranašumas būtų dar ryškesnis. 2. Naudojamos baterijos Baterija kol kas yra pats brangiausias mazgas elektromobilyje. Naujausiuose elektromobiliuose vyrauja Ličio-jonų (Li-jonų) baterijos, kurių yra daug skirtingų atmainų. Iš daugelio Li-jonų technologijų toliausiai pažengusios yra šios [7]:

ličio-nikelio-kobalto-aliuminio (NCA), ličio-nikelio-mangano-kobalto (NMC), ličio-mangano špinelių (mineralų) (LMO), ličio titanato (LTO), ličio-geležies fosfato (LFP), ličio- kobalto oksido (LCO).

Ličio-jonų baterijos pasižymi labai geru energijos tankiu, kuris viršija 200 Wh/kg, geru galios tankiu, labai geru įkrovos-iškrovos ciklo efektyvumu, siekiančiu 80-90 %. Tokios baterijos silpnos vietos yra ne itin didelis jų darbo amžius (ciklų skaičius iki kelių tūkstančių) ir gana žymi degradacija didėjant jų darbo laikui. Jei netinkamai įkraunamos, šios baterijos gali sukelti gaisrą. Šio tipo baterijos kol kas yra brangios ir kol kas tai yra kliūtis dar spartesnei elektromobilių plėtrai.

Be Li-jonų baterijų elektromobiliuose dar naudojamos nikelio-metalų hidridų baterijos (NiMH). Jų gamybos technologija yra gana brandi, bet įkrovos-iškrovos ciklo efektyvumas nedidelis – 60-70 %. Jų sukauptos energijos tankis yra gana vidutiniškas – 30-80 Wh/kg. Tinkamai eksploatuojamos šios baterijos turi ilgą darbo amžių, kuris viršija 10 metų. NiMH baterijų trūkumas – gana žymi savaiminė elektrolito iškrova.

Natrio (Sodium) baterijose (Na), kurios kartais vadinamos „zebra“ baterijomis, kaip elektrolitas naudojamas išlydytas karštas natrio chloraliuminatas (NaClAl4), kurio temperatūra turi būti palaikoma apie ~270 ºC. Šio tipo baterijos turi gana didelį energijos tankį (120 Wh/kg), o jos galios tankis nedidelis – neviršija 300 W/kg. Kadangi darbo metu jų elektrolitas turi būti šildomas (~270 ºC), tai esant šaltam orui elektrolitui šildyti reikia daugiau energijos. Jų gamybos technologija taip pat yra gana brangi.

Paprasčiausi ir pigiausi elektromobiliuose dar gana dažnai naudojami elektros energijos kaupikliai yra senai žinomos švino-rūgštinės baterijos. Bet ir jos yra žymiai patobulintos ir pritaikyto naujai paskirčiai. Kaip jau buvo minėta šiame straipsnyje, anksčiau šio tipo baterijos dažniausiai buvo naudojamos automobiliuose SLI funkcijoms atlikti. Kad jos tiktų naudoti kaip energijos šaltinis elektromobiliams varyti, jų konstrukcija buvo

109

žymiai patobulinta siekiant padidinti leistiną jų iškrovimo gylį iki 80 % (dabartinių SLI funkcijas atliekančių švino-rūgštinių baterijų leistinas iškrovos gylis pasiliko tas pats – 20 %). Švino rūgštinių baterijų, skirtų elektromobiliui varyti, gamybos technologija yra brandi. Šio tipo baterijos gali būti greitai įkraunamos. Jų darbo amžius yra gana nedidelis – jei normaliai eksploatuojamos, baterijos paprastai keičiamos kas treji metai. Šių naujos paskirties švino-rūgštinių baterijų kaina žymiai išaugo (3-4 kartus), lyginant su SLI tipo švino-rūgštinėmis baterijomis. Kiti švino-rūgštinių baterijų trūkumai yra didelis jų svoris (sudaro 25-50 % viso elektromobilio svorio), nedidelis energijos tankis (30-40 Wh/kg), ne pats geriausias ir viso įkrovos-iškrovos ciklo naudingumo koeficientas, kuris siekia 70-75 %.

JAV kompanija Grid Storage Technologies sukūrė Zn-oro baterijos variantą, pavadintą GST Zn-air, kuris taikomas kaip energijos kaupiklis elektros energetikos sistemos elektros tinkle. GST Zn-air baterijos vieno modulio parametrai yra viena MW/6MWh. Kiti baterijos parametrai ir savybės taip pat yra labai geri [8]: maža baterijos kaina (100-150 tūkst. JAV dolerių už 1 MWh arba apie 1000 JAV dolerių už 1 kW, 8 pav.), mažos eksploatavimo išlaidos, baterijos degradacija nežymi, geras tūrinis energijos tankis (400 Wh/l), labai geras leistinas baterijos iškrovos gylis (90-95 %), darbo amžius ciklais – ~10000 ciklų (apie 30 metų), pakankamai geras ciklo naudingumo koeficientas – 75 %.

Nors GST Zn-oro baterija buvo sukurta naudoti energetikoje, siūloma ją taip pat naudoti ir elektromobiliuose. 67 kWh įkrovos talpos elektromobilio baterija, pagaminta pagal šią technologiją, kainuotų tik apie 7-8 tūkstančius JAV dolerių, o tai yra keletą kartų pigiau, negu dabar kainuoja plačiai paplitusi tos pačios įkrovos talpos Li-jonų baterija [8]. Kaip parodyta 8 paveikslėlyje pateiktoje stulpelinėje diagramoje, GST Zn-oro baterijos yra net šiek tiek pigesnės už iki šiol buvusias pigiausias švino-rūgštines baterijas ir jos variantą VRLA (neaptarnaujamas švino rūgštinės baterijos variantas, kai nereikia baterijos papildyti vandeniu – Valve Regulated Lead Acid battery).

Pasaulio mokslinėse laboratorijose daug dirbama tobulinant visų tipų elektromobilių baterijas. Ieškoma naujų pigesnių medžiagų, taikomos naujos nanotechnologijos siekiant pagerinti baterijų parametrus ir charakteristikas, prailginti jų darbo amžių, padidinti jų energijos ir galios tankius bei sumažinti svorį. Laboratorijose jau yra pasiekta daug žadančių rezultatų, kuriuos panaudojus, pagerės baterijų charakteristikos ir sumažės jų kaina. Prognozuojamas elektromobilių baterijų kainų sumažėjimas per artimiausius keletą metų gali siekti 50-70 %. Daugelio tipų baterijų ir kitų elektros energijos kaupimo technologijų aiški kainų mažėjimo tendencija tik per vienerius metus atsispindi 8 paveikslėlyje [8]. Ši tendencija yra ypač ryški toms baterijoms, kurios naudojamos elektromobiliuose.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

GST Zn - oro

Švino-rūgštinės

Švino-rūgštinės VRLA

Mažo greičio smagratinės

Na - SZn - Br

Švino CO2 asim. kond.

Ni - Cd

Vanadžio redokso (100 kWh)

Ni - metalo hidrido

Zebra Na / NiCl

Didelio greičio smagratinės

Li - jonų

Kaina, $/kWh20092010

8 pav. Įvairų energijos kaupiklių kainų kaita JAV $/kWh 2009-2010 metais

JAV Energetikos departamentas paskelbė elektromobilių baterijų kainų kaitos prognozę 2009-2030 m., kuri parodyta 9 paveikslėlyje [9]. Prognozė sudaryta baterijai, naudojamai vidutiniame elektromobilyje, kuris 3 mylioms (apie 5 km) nuvažiuoti sunaudoja 1 kWh elektros energijos, o jo rida su viena įkrova – 160 km. Kaip matome, prognozė labai optimistinė – baterijos kaina per ateinančius 20 metų gali kristi iki 10 kartų. Pagal šią prognozę tokios baterijos darbo amžius turėtų pailgėti nuo 4 metų (2009 m.) iki 14 metų (2015 m.), svoris – nuo 333 kg (2009 m.), 222 kg (2015 m.) iki 55 kg (2020-2030 m.). Elektromobilių baterijų komercinių įkrovos stočių skaičius JAV padidės nuo 500 (2009 m.) iki 20500 (2012 m.). Šiuo metų jų yra jau arti 2000.

110

33333

100005000 3333

16667

05000

1000015000200002500030000350004000045000

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035

metai

Bat

erijo

s ka

ina,

JA

V d

ol.

9 pav. Elektromobilio baterijos kainos mažėjimo prognozė JAV Įdomu palyginti pagrindinius ribinius baterijų rodiklius su kitų elektros energijos kaupiklių rodikliais. 2

lentelėje pateikti dabartiniai kai kurių elektros energijos kaupimo technologijų pagrindiniai ribiniai rodikliai [8].

2 lentelė

E l e k t r o s e n e r g i j o s k a u p i m o t e c h n o l o g i j ų r o d i k l i ų p a l y g i n i m a s

Technologija Charakteristikos HAE SO Baterijos KE Galia (MW) 100 – 3000 100 – 3000 < 100 < 50 Energija (MWh) < 1000 50 – 5000 < 500 --- Ciklo n. k. 70-80 % 75 % 50-90 % 20-36 % Darbo amžius 40 metų 30 metų 103 - 104 ciklų 104 valandų Kaina (€/kWh) 35 - 70 10 - 70 70 - 4000 ---

Kaip rodo lentelės duomenys, baterijų tobulinimo srityje jau dabar yra gana daug pasiekta. Baterijų sistemos savo pagrindiniais rodikliais žymiai pralenkia kuro elementus (KE), bet pagal maksimalius sukaupiamos energijos kiekius jos atsilieka nuo hidroakumuliacinių energijos kaupyklų (HAE) ir suspausto oro energijos kaupyklų (SO). Kai kurių baterijų tipų kaina jų sukaupiamos elektros energijos vienetui dar yra labai didelė, o baterijų darbo amžius ciklais šiuo metu yra patenkinamas, tačiau netolimoje ateityje ir šiuos rodiklius tikimasi pagerinti. Kaip jau buvo minėta 2 skyriuje, GST Zn-oro baterijos jau dabar yra pasiekusios labai gerą 30 metų darbo amžių. Siūloma ektromobilius ir atidirbusias elektromobilių baterijas ateityje naudoti elektros energetikos sistemos energijai kaupti, kai eksploatuojamų elektromobilių skaičius pasidarys pakankamai reikšmingas [11]. Didelis tokių nedidelės talpos paskirstytų energijos kaupyklų kiekis šalies mastu gali atstoti gana didelės talpos energijos kaupyklą ir būti reikšmingas balansuojant galią išmaniajame tinkle. 3. Elektromobilių dabartinė būklė ir plėtros perspektyvos Nors elektromobilių era dar tik prasideda ir jie yra dar pakankamai brangūs, pasaulyje jau gaminama gana daug įvairių modelių grynai elektrinių lengvųjų transporto priemonių, nedidelių sunkvežimių ir autobusų, motociklų ir dviračių. 3 lentelėje pateikti parametrai ir kainos tų elektromobilių, kuriuos jau galima įsigyti, o 4 lentelėje – tų elektromobilių, kuriuos bus galima įsigyti 2011-2012 metais. 3-5 lentelės sudarytos remiantis [10] ir kitais įvairiais informacijos šaltiniais.

Kaip matyti 3-4 lentelėse, jau dabar yra gana didelis elektromobilių pasirinkimas, o kai kurių iš jų kainos ir dabar nėra labai aukštos. Šiuo metu bandomų naujų elektromobilių vidutiniai rodikliai jau yra šiek tiek geresni (5 lentelė). Ateityje, atpigus baterijoms ir pagerėjus jų parametrams, elektromobilių rodikliai bus dar geresni, o kainos žymiai mažesnės. Esant tokioms tendencijoms, tikėtina labai sparti elektromobilių plėtra visame pasaulyje. Įvairių tipų automobilių pardavimo dinamikos prognozė pateikta 10 paveikslėlyje [12]. Gali būti, kad reali elektromobilių plėtra bus spartesnė, kaip tai įvyko saulės elektrinių atveju. ES Baltoji knyga 2010 metams prognozavo, kaip tuomet atrodė, fantastinę 3 GW suminę įrengtąją saulės elektrinių galią, o faktiškai pasiekta galia tų metų pabaigoje viršijo 25 GW (viso pasaulio rodiklis – 38 GW) [13]. ES vėjo elektrinių suminė įrengtoji galia 2010 metais taip pat žymiai viršijo ES Baltosios knygos prognozę.

111

3 lentelė E l e k t r o m o b i l i ų , k u r i u o s j a u g a l i m a į s i g y t i , r o d i k l i a i

Galima įsigyti šiuo metu Maks. greitis

Rida su 1 įkrova Galia Laikas

0 – 100 Kaina Modelis Vietų skai-čius km/h km AJ s -

Galimybė įsigyti

Tesla Roadster 2 201 394 288 3,9 109000 $ JAV Nissan LEAF 5 143 117,5 107 11,9 32780 $ 2010 ribotai, 2012 – masiškai

Wheego Whip LiFe 2 105 161 60 Nežinomas 32995 $ 2010 pabaigoje Mitsubishi i-MiEV 4 132 113 – 161 63 < 9 30000 $ Japonijoje nuo 2009, JAV nuo

2010 THINK City 2 109 161 ~40 Nežinomas Nežinoma Nuo 2010 m. IV ketvirčio Smart for 2 EV 2 105 132 Nežinoma Nežinomas Nežinoma Masinė gamyba nuo 2010 m. Bluecar 4 129 250 68 6,3 330 €/mėn. Vakarų Europos šalyse Buddy 3 90 100 17 8,5 Nežinoma Norvegijoje BYD e6 5 140 330 Nežinoma > 14 40000 $ JAV Cleanova II 5 130 200 Nežinoma Nežinomas Nežinoma Prancūzijoje nuo 2008 m.

DOBLO’ 2-5 120 150 Nežinoma Nežinomas £29500 + PVM

http://www.sixt.co.uk/quotes-bookings/electric-car-hire/

eBox 5 145 290 Nežinoma < 7 55000 $ JAV, Kalifornijoje pagal užsakymą

MEGA City 2 45/80 120 - Nežinomas £9995 http://nicecarcompany.co.uk

New Th!nk city 2 185 Nežinoma 8,5 16000-25000 €

http://www.think.no/content.php? id=12 Jungtinėje Karalystėje, Norvegija

NmG 1 121 48 > 20 12,5 23900 $ Šiuo metu Phoenix SUV ir SUT 5 193 160-209 < 10 Nežinoma Nuo 2007 m. Reva G - Wiz 2 + 2 73 77 Netaikomas 6999-7999 £ REVA NXR 4 104 180 Nežinoma Nežinomas Nežinoma www.revaglobal.com Town Life Helectra 2 50 60 5,4 Netaikomas Venturi Fetish 2 169 249 - 349 241 5 297000 € Pagal užsakymą YDEA 2 70 150 Nežinomas 16995£+pvm Pagal užsakymą prieš 3 sav. ZAP! XEBRA PK 2 64 64 Nežinoma Nežinomas < 10000 $ Iš ZAP prekybos agentų ZAP!XEBRA SEDAN 4 64 64 Nežinoma Nežinomas < 10000 $ Iš ZAP prekybos agentų ZERO 2 100 140 Nežinoma Nežinomas Nuo 21500 Jungtinėje Karalystėje

4 lentelė

E l e k t r o m o b i l i ų , k u r i u o s b u s g a l i m a į s i g y t i 2 0 1 1 - 2 0 1 2 m . , r o d i k l i a i

Bus galima įsigyti 2011-2012 metais Maksimalus

greitis Rida su 1

įkrova Galia Laikas 0 – 100 Kaina Pavadinimas Vietų

skaičius km/h km AJ s JAV dol.

Galimybė įsigyti

CODA Nežinomas 129 145 – 209 134 <11 Nežinoma 2011 pabaigoj Ford Focus EV 4 137 161 141 Nežinomas Nežinoma Pardavimai numatomi 2011 Tesla Model S 7 193 257– 483 Nežinoma 5,6 ~57400 JAV nuo 2012 Toyota iQ 4 113 Nežinoma Nežinoma Nežinomas Nežinoma JAV nuo 2012 Miluira 1 60 34 Nežinomas 76000 $ Nuo 2011 kovo mėn.

Twizy 2 97 5,4 arba 20 6000 £ Užsakyti www.renault-ze.com

Nuo 2012 m. JK Venturi Volage 2 150 320 Nežinoma 5 Nežinoma Iki 2012 ribotą skaičių

Susipažinus su lentelių 3-5 duomenimis, galima konstatuoti, kad pasaulyje jau yra prasidėjusi masinė ilgalaikė elektromobilių gamyba, kurios trukmės niekas neprognozuoja. Tą tendenciją patvirtina ir skelbiamos ilgalaikės elektromobilių pardavimo prognozės [12]. Į elektromobilių eros lyderio vaidmenį taikosi ir Kinija, kuri jau dabar gamina ir parduoda dešimtis įvairių modelių grynai elektrinių automobilių [13].

Pagal elektromobilių pardavimo prognozę, kuri pateikta 10 paveikslėlyje, jau po 5-7 metų kas antras parduotas automobilis bus arba elektromobilis, arba hibridinis automobilis. Apie 2025 m. pusė visų parduotų automobilių turėtų būti elektromobiliai, o tradicinių automobilių tuomet bus parduodama mažiau, kaip 30 %. Jeigu elektromobilių plėtra, kaip galima jau dabar numanyti, bus sėkminga, tai turėtų sparčiai mažėti ne tik tradicinių, bet ir hibridinių automobilių gamyba, nes jie vistiek teršia aplinką, yra gana sudėtingi, o dėl to ir pakankamai brangūs.

112

5 lentelė

B a n d o m ų e l e k t r o m o b i l i ų r o d i k l i a i

Bandomi elektromobiliai Maksimalus

greitis Rida su 1

įkrova Galia Laikas 0 – 100 Kaina Pavadinimas Vietų

skaičius km/h km AJ s JAV dol.

Galimybė įsigyti

MINI E 2 153 161 – 193 201 8,5 850 $/mėn. 2009 m. 450 bandomųjų elektromobilių Los Andžele, Niujorke ir Niudžersyje

BMW Active E 4 Nežinomas 161 170 8,5 Nežinoma Kai kur lizingu nuo 2011 Audi R8 e-tron 2 200 248 313 4,8 Nežinoma Ribotą kiekį JAV iki 2012 Dodge Circuit 2 193 241 – 322 268 <5 Nežinoma Kūrimo stadijoje MyCar 2 45 80-120 Nežinoma Nežinomas Nežinoma Nenustatyta ZAP! OBVIO! 828E 3 193 386 Nežinoma < 4,5 49000 $ Nenustatyta ZAP! OBVIO! 012E 3 257 386 Nežinoma 4,5 59000 $ Nenustatyta

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

20102013

20162019

20222025

20282031

30342037

20402043

20462049

10 pav. Įvairių tipų automobilių pardavimo dinamikos prognozė 4. Elektromobilių energetika

4.1 Elektromobilių elektros energijos sąnaudos

Elektros energijos poreikius bet kurio elektromobilio baterijoms įkrauti galima nustatyti žinant vidutinę to

elektromobilio ridą per dieną ir energijos sąnaudas vienam kilometrui nuvažiuoti. Įvairių klasių elektromobilių energetinės charakteristikos yra pateiktos 6 lentelėje [11].

Vidutinis vieno automobilio per vieną dieną nuvažiuojamas atstumas (kilometražas) nėra didelis. Kiekvienoje šalyje jis šiek tiek skiriasi priklausomai nuo vietinės specifikos. Pavyzdžiui, JAV yra didelė valstybė su dideliais miestais, daug žmonių gyvena priemiesčiuose, iš kurių žmonės savo automobiliais važinėja į miestą dirbti ir kitais reikalas. Todėl vienos dienos automobilio kilometražas JAV šalyje yra gana didelis. Šios šalies piliečių vidutinis per dieną automobiliu nuvažiuojamas atstumas yra gerai žinomas net pagal amžiaus grupes, lytį ir užimtumą. Tokia informacija skelbiama ataskaitose [15], kur galima rasti, kad, pavyzdžiui, vyrai JAV 2001 m. per dieną nuvažiuodavo vidutiniškai 37,6 mylios, moterys – 21,2 mylios, dirbantieji – 37,5 mylios, bedarbiai – 16 mylių, 15-19 metų jaunimas – 12,2 mylios, 20-24 metų piliečiai – 28,9 mylios, 25-34 metų – 35 mylias, 34-64 metų – 29,7 mylios, o 65 ir daugiau metų – 17 mylių. Metai iš metų šie rodikliai keičiasi nežymiai, todėl jais galima remtis ir šiuo metu.

Lietuvoje miestai žymiai mažesni, daug žmonių gyvena pačiuose miestuose, mūsų šalis yra daug kartų mažesnė ir neturtingesnė, degalai du kartus brangesni, todėl čia ir vieno automobilio vidutinis dienos

Tradiciniai automobiliai

Hibridiniai automobiliai

Elektromobiliai

113

kilometražas turi būti mažesnis. Kad būtų galima apskaičiuoti vidutinius apytikslius elektros energijos poreikius elektromobiliams maitinti, galima priimti [16], kad mūsų šalyje vidutinis lengvojo automobilio kilometražas turėtų būti apytiksliai trečdaliu mažesnis negu JAV, t.y., 35 km per dieną.

6 lentelė

Į v a i r i ų k l a s i ų e l e k t r o m o b i l i ų t e c h n i n ė s c h a r a k t e r i s t i k o s

Baterijos masė, kg

Baterijos talpa, kWh

Elektros motoro

galia, kW

Reikalinga baterijos

impulsinė galia, W/kg

Energijos sąnaudos

vienam km, Wh/km

Automobilio klasė

Automobilio svoris, kg

(1) (2) (3) (4) (5)

Laikas (s) 96,5 km/s greičiui

išvystyti

Automobiliai Kompaktiški 1373 168 20,2 65 387 126 11,3 Vidutiniai 1695 208 24,9 102 490 155 8,9 Dideli 1949 238 28,5 122 513 177 8,6

Sportiniai automobiliai Maži 2103 266 31,9 128 481 198 9,6 Vidutiniai 2243 278 33,3 143 514 207 9,3 Dideli 2701 317 38,0 160 501 236 9,6

6 lentelėje skaitmenimis (1) – (5) pažymėtos šios pastabos:

(1) Naudojamos Ličio – jonų baterijos, kurių energijos tankis 120 Wh/kg. (2) Visų automobilių kilometražas su viena įkrova – 161 km. (3) Pikinė variklio galia. (4) Pikinė iš baterijos reikalaujama galia, esant 90% efektyvumui. (5) Energijos sąnaudų, važinėjant blogais ir gerais keliais, vidurkis.

Turint vidutinį vieno automobilio dienos kilometražą Lietuvoje ir vidutines elektros energijos sąnaudas 1

km pravažiuoti (6 lentelė), nesunku apskaičiuoti vidutinio elektromobilio dienos ir visų metų elektros energijos sąnaudas ir su tuo susijusias išlaidas už elektros energiją. Taip pat galima apskaičiuoti viso būsimo Lietuvos elektromobilyno dienos ir metų elektros energijos sąnaudas, kad būtų galima įvertinti galimas papildomas apkrovas Lietuvos elektros energetikos sistemai dėl elektromobilyno eksploatacijos. Šiuo metu tos papildomos apkrovos elektromobiliams maitinti dar nėra pakankamai tiksliai įvertintos, o kai kurių autorių skelbiami duomenys apie galimą būsimojo Lietuvos elektromobilyno elektros energijos apkrovą elektros energetikos sistemai yra aiškiai perdėti [17, 18].

Pagrindinis šių autorių viso elektromobilyno energijos poreikių skaičiavimo metodikos trūkumas yra tas, kad jie perdaug sureikšmina automobilių ir elektromobilių įrengtąją galią, o neįvertina, kad tos įrengtosios galios vidutis išnaudojimo koeficientas yra labai nedidelis, todėl ir elektros energijos poreikiai visam būsimam šalies elektromobilynui išmaitinti yra kur kas mažesni, negu jie prognozuoja..

Tarkim, kad vidutinio dydžio elektromobilis Lietuvoje per dieną pravažiuos 35 km, o jo vidutinės elektros energijos sąnaudos 1 km pravažiuoti bus lygios 0,17 kWh/km (6 lentelė). Tuomet, atlikus nesudėtingus skaičiavimus, gauname tokio elektromobilio energijos sąnaudas ir išlaidas sąnaudoms apmokėti. Gauti rezultatai pateikti 7 lentelėje. Palyginimui pateikti vidutinio benzininio automobilio benzino E95 sąnaudos ir išlaidos už tą benziną.

Išanalizavus 7 lentelėje pateiktus rezultatus galima įsitikinti, kad elektros energijos sąnaudos visam galimam būsimam 1 milijono elektromobilynui aprūpinti energija sąlyginai nėra tokios didelės. Jos sudaro tik apie 20 % šiuo metu šalyje sunaudojamos elektros energijos. Kai kurie specialistai teigia, kad tokį elektros energijos kiekį net būtų galima sutaupyti, jeigu šalyje būtų rimtai tausojama ir taupoma energija. Jeigu ir būtų tikslinga statyti naują elektrinę elektromobiliams maitinti, tai, įvertinus nedidelius baterijų įkrovimo ir energijos perdavimo bei skirstymo nuostolius, šiam tikslui pakaktų maždaug 300 MW galios pastoviai dirbančios naujos elektrinės.

Galima pateikti ir kitą pavyzdį, kuris parodo, kad elektromobilio energijos sąnaudos yra pakankamai nedidelės. Atlikus individualaus gyvenamojo namo su keturiais gyventojais energijos sąnaudų skaičiavimus patalpoms ir šiltam vandeniui šildyti, elektromobiliui ir namo elektros energijos imtuvams maitinti buvo nustatyta, kad, esant vidutiniam dienos kilometražui iki 40 km, vieno mėnesio elektros energijos sąnaudos vidutiniam elektromobiliui aprūpinti elektros energija apytiksliai yra tos pačios eilės, kaip energijos sąnaudos karštam vandeniui ruošti, t.y. jos apytiksliai gali sudaryti apie 10-15 % nuo visų namo energijos sąnaudų.

114

7 lentelė

V i d u t i n i o e l e k t r o m o b i l i o i r v i d u t i n i o b e n z i n i n i o a u t o m o b i l i o e n e r g e t i n i s - e k o n o m i n i s p a l y g i n i m a s

Vidutinis elektromobilis Vidutinis benzininis automobilis Pradiniai duomenys

Dienos kilometražas – 35 km; energijos sąnaudos 1 km – 0,17 kWh/km; elektros kaina – 0,45 Lt/kWh

Dienos kilometražas – 35 km; degalų E 95 sąnaudos 1 km – 0,075 l/km; degalų E 95 kaina – 4,5 Lt/l

Palyginamas ir skaičiuojamas parametras

Energija, kWh Kaina, Lt Degalų sąnaudos, l Degalų kaina, Lt Energijos/degalų sąnaudos ir kaina per dieną 5,95 2,68 2,625 11,81

Energijos/degalų sąnaudos ir kaina per mėnesį 181,5 82 80 360

Energijos/degalų sąnaudos ir kaina per metus 2172 977 958 4312

Visų Lietuvos lengvųjų automobilių pakeitimas vidutiniais elektromobiliais (1 mln. vnt.) Energijos/degalų sąnaudos ir kaina per dieną 5,950 GWh 2,68 mln. Lt 2,625 mln. l 11,81 mln. Lt

Energijos/degalų sąnaudos ir kaina per mėnesį 181,5 GWh 82 mln. Lt 80 mln. l 360 mln. Lt

Energijos/degalų sąnaudos ir kaina per metus 2,172 TWh 977 mln. Lt 958 mln. l 4,312 mlrd. Lt

Metinis išlaidų skirtumas 3,335 mlrd. Lt Reikalinga nuolat dirbanti papildoma elektrinė galia elektromobiliams maitinti

248 MW

Vertinant elektromobilių plėtros Lietuvoje procesą laiko atžvilgiu, galima su didele tikimybe prognozuoti,

kad šis procesas vyks labai lėtai, palaipsniui ir kad jokių didelių problemų Lietuvos elektros energetikos sistemai jis nesudarys. Prie lėtai vykstančio proceso visada yra lengviau prisitaikyti. Lėtą šio proceso eigą garantuoja ta aplinkybė, kad Lietuva nepriklauso ir dar ilgai nepriklausys prie tų pirmaujančių išsivysčiusių šalių, kurios labai rūpinasi aplinkos apsauga ir švariosios energetikos plėtra.

4.2 Energijos tiekimo schemos

Šiuo metu elektromobiliai dažniausiai įkraunami naudojant elektros energetikos sistemos energiją, kaip parodyta 11 paveikslėlyje. Pagal šią schemą elektromobilio baterija įkraunama iš elektros energetikos sistemos elektros tinklo per baterijos įkroviklį. Į elektros energetikos sistemos tinklą suteka elektros energija, pagaminta įvairiausių tipų elektrinėse.

Baterijai įkrauti gali būti naudojamas arba ilgalaikiam įkrovimui skirtas įkroviklis, įrengtas pačiame automobilyje, kaip parodyta paveikslėlyje, arba stacionarus, galingas ir greitai įkraunantis įkroviklis, įrengtas komercinėse arba žinybinėse elektromobilių įkrovimo stotyse.

Ryškėja nauja tendencija įkrauti elektromobilius iš mikrotinklų [19], kuriuose ypač didelę dalį sudaro atsinaujinančiųjų energijos išteklių elektrinėse pagaminta energija.

Mikrotinklo, įrengto žemos įtampos tinklo ribose ir skirto pastatams bei elektromobiliams maitinti, supaprastinta schema pateikta 12 paveikslėlyje. Vietiniai mikrotinklo elektros energijos generatoriai yra 3 vėjo elektrinės VE, dvi saulės elektrinės SE su elektroniniais galios keitikliais NS/KS, dvi kogeneracinės mikroelektrinės, sudarytos iš vidaus degimo variklių VDV ir generatorių G, bei kuro elementai KE su elektroniniu galios keitikliu NS/KS. Elektros energijai mikrotinkle kaupti panaudota vanadžio-redokso elektros energijos kaupimo sistema su srautine baterija SB, elektrolitų rezervuarais EL1, EL2, elektrolitų siurbliais P1, P2 ir elektroniniu galios keitikliu NS/KS bei didelės įkrovos talpos akumuliatorių baterija AB su elektroniniu galios keitikliu NS/KS. Mikrotinklas su elektros energetikos sistemos tinklu (EEST) siejasi per galios transformatorių T-1, kuris prijungtas prie vidutinės įtampos tinklo (VĮT).

Kuriant tokį mikrotinklą svarbu įvertinti tos vietovės, kurioje numatoma jį įrengti, atsinaujinančios energijos išteklius ir parinkti tokius elektros energijos generatorius, elektros energijos kaupiklius, atskirų tipų elektros generatorių galių santykius bei energijos kaupimo priemonių įkrovos talpas taip, kad mikrotinkle gaminamos energijos kaina būtų galimai minimali. Tarkim, jei vietovė pasižymi gerais vėjo energijos ištekliais (pavyzdžiui, Lietuvos pajūris), tai mikrotinkle turėtų vyrauti vėjo elektrinių gaminama energija, nes šiuo metu ji yra pigiausia.

115

STA

CIO

NA

RŪ

S ĮR

EN

GIN

IAI

EL

EKT

RO

MO

BIL

IS

11 pav. Elektromobilio maitinimo ir jo energijos srautų schema Mikrotinkle gaminamos energijos vartotojais gali būti gyvenamieji namai – n namų energijos sistemų

(NES). Mikrotinklas gali apjungti ne tik gyvenamųjų namų elektros energijos vartotojus, bet taip pat ir šilto vandens ruošimo, patalpų šildymo sistemas bei maitinti elektromobilių baterijų įkrovimo įrangą [19]. Mikrotinklas gali veikti savarankiškai (autonomiškai) arba, jei tikslinga, gali turėti galimybę apsikeisti elektros energija su energetikos sistemos elektros tinklu per galios transformatorių T-1. Grynai autonominį mikrotinklą rekomenduojama įrengti tiktai vietovėse su labai gerais vėjo energijos ištekliais, kai vidutinis metinis vėjo greitis 10 m aukštyje > 5 m/s. Šiuo atveju turi būti naudojami pakankamos talpos šilumos ir elektros energijos kaupikliai, kad energijos tiekimas būtų įmanomas ir tada, kai vėjo nebūna. Autonominio mikrotinklo atveju šilumos tiekimą galima rezervuoti biomase kūrenamu katilu, kuris dažniausiai kiekvienoje sodyboje jau yra įrengtas. Jeigu pasitaikytų ilgesnis laikotarpis be vėjo, elektromobilį būtų galima įkrauti degalinių terminaluose, kurie, kaip manoma, netolimoje ateityje paplis visame pasaulyje.

Mikrotinklo sujungimas su EEST yra naudingas, nes padidina energijos tiekimo patikimumą (kai nėra vėjo, energiją galima imti iš EEST) ir ekonominį efektyvumą (nesunaudotą VE pagamintos energijos likutį galima tiekti į EEST). Su EEST integruotas mikrotinklas gali būti įrengtas ir vietovėse su kiek mažesniais vėjo energijos ištekliais – kai vidutinis metinis vėjo greitis 10 m aukštyje > 4 m/s. Jeigu mikrotinklas su EEST yra sujungtas, tai galima apsieiti be elektros energijos kaupiklių.

Pagrindiniai 12 paveikslėlyje atvaizduoto mikrotinklo teikiami privalumai yra šie:

pasiūlytas mikrotinklas yra ekonomiškai patrauklus, kadangi naudojamas tik vienas bendras mikrotinklas energijai tiekti į elektromobilius bei elektros ir šilumos vartotojams (nereikia degalinių ir šilumos tinklų),

energija elektros mikrotinkle paskirstoma kur kas lengviau, paprasčiau ir pigiau, negu, pavyzdžiui, centralizuoto šilumos energijos tiekimo tinkle,

autonominiame mikrotinkle visa pagaminta stabilios ir nestabilios galios energija suvartojama vietoje, todėl susidaro galimybės išvengti visų nuostolių, kurie atsiranda naudojantis perdavimo ir paskirstymo tinklo paslaugomis,

kai su EEST sujungtame mikrotinkle nestabilios galios vėjo ir saulės elektrinėse pagaminta energija didžiąja dalimi sunaudojama vietoje netiekiant jos per paskirstymo bei perdavimo tinklus kitiems vartotojams, tai didysis elektros tinklas nepapildomas blogesnės kokybės labai nepastovios galios

Atominės elektrinės

Elektros energetikos sistemos tinklas

AEI elektrinės

Įkroviklis

Baterija

Galios keitiklis

Elektros variklis

Iškastiniu kuru varomos elektrinės

Važiuoklė

116

elektros energija, todėl neapsunkinamas tinklo operatoriaus darbas ir didžiąja dalimi išvengiama nuostolių, susijusių su energijos perdavimu,

naudojant elektros mikrotinklus, susidaro galimybės žymiai padidinti AE skverbties mastus į transporto, elektros ir šilumos energijos sektorius.

KS/NS NS/KS

P1

EL1 EL2

P2

+ –SB

NS/KSSE-1

KS/NS KE

KS/NS SE-2

VE-3

VE-2VE-1

G-1VDV-1

AB

G-2 VDV-2

VĮT

ŽĮT

T-1

Namo elektros energijos sistema NES-1

Namo elektros energijos sistema NES-2

Namo elektros energijos sistema NES-i

12 pav. Mikrotinklo pastatams ir elektromobiliams maitinti supaprastinta schema Panašiai kaip ir didžiajame elektros energetikos sistemos tinkle, autonominiame mikrotinkle reikia spręsti

galių balansavimo ir rezervavimo problemas, tik mažesniame mastelyje. Kaimyniniai mikrotinklai gali susijungti ne tik su EEST, bet ir tarpusavyje, kad, esant poreikiui, galėtų vienas kitam padėti aprūpinti energija savo vartotojus.

Nepaisant to, ar naudojamas su EEST sujungto mikrotinklo, ar autonominio mikrotinklo variantas, netolimoje ateityje tai gali būti gera priemonė aprūpinti vartotojus ekologiškai švaria energija, neišskiriant ir elektromobilių.

Jeigu iki šiol gyvenamųjų namų ar įmonių pastatų aprūpinimas šilumos ir elektros energija bei tų pastatų gyventojų (darbuotojų) transporto priemonių aprūpinimas degalais praktiškai buvo nepriklausomos veiklos sritys, tai plėtojantis paskirstyto energijos generavimo sistemoms, atsinaujinančių išteklių energetikai, mikrotinklams ir elektrinėms transporto priemonėms, šiuo metu susidaro realios galimybės visus minėtus energijos poreikius patenkinti energija, pagaminta pačiuose pastatuose ar prie jų įrengtuose mikrotinkluose.

117

5. Mitai apie elektromobilius 8 lentelė

M i t a i i r f a k t a i a p i e e l e k t r o m o b i l i u s

Mitas FAKTAS

1

Elektromobilių kilometražas nepakankamas. Jūs pasiliksite be nieko, kai baigsis elektra.

JAV Transporto departamento duomenimis, amerikiečiai per dieną nuvažiuoja apie 40 mylių. Nauji elektromobiliai turi mažiausiai dvigubą kilometražą ir jie gali būti įkrauti per įprastą 120V elektros lizdą arba viešai pasiekiamoje stotyje su greitesniu jau naudojamu įkrovikliu. Jis plačiai pasklis, kai bus sukurta įkrovimo infrastruktūra. Tuomet elektromobilistai, su viena įkrova nuvažiuojantys iki 120 mylių (~200 km), galės naudoti savo automobilius ilgoms kelionėms. Hibridiniai automobiliai dabar nuvažiuoja mažiausiai 300 mylių (~500 km), naudodami elektrą ir benziną.

2 Jie tinka trumpoms kelionėms tik mieste.

Elektromobilių savininkai, važinėjantys septynis ir daugiau metų, jau dabar reguliariai juos naudoja iki 120 (~ 200 km) mylių kelionėms.

3

Elektromobiliai tik pakeičia automobilio išmetimo vamzdį elektrinės kaminu.

Netgi šiandien, kai 52% JAV elektros energijos pagaminama anglimi varomose elektrinėse, iš elektros tinklo įkraunamuose elektromobiliuose sumažina šiltnamio dujų emisijas ir daugumą kitų teršalų, palyginus su įprastinėmis benzininėmis ar hibridinėmis transporto priemonėmis. Iš tinklo įkraunami elektromobiliai gali veikti naudodami atsinaujinančią energiją iš tokių šaltinių kaip saulė arba vėjas. Hibridiniai automobiliai sumažins šiltnamio dujų ir kitas emisijas, net ir tuo atveju, kai elektra gaminama iš anglies. Tą įrodo Elektros energijos tyrimų instituto ir NRDC 2007 m. atlikta studija. Šia tema galite perskaityti apie 30 studijų, analizių ir pranešimų santraukų.

4

Įkrovimo infrastruktūra turi būti sukurta prieš įsigyjant elektromobilius

Dauguma įkrovų bus atliekamos namuose, taigi vieša įkrovimo infrastruktūra nėra būtina išankstinė sąlyga. Tačiau tvirta infrastruktūra padėtų, ypač gyvenantiems butuose ir tiems, kurie reguliariai važinėja ilgus atstumus. Tačiau mažiausiai septynios kompanijos konkuruoja, norėdamos pirmauti viešojoje įkrovimo terminalų rinkoje, ir verslo grupė, atstovaujanti šalies elektros tinklus pažadėjo labai greitai sukurti infrastruktūrą, remiančią visuotiną elektromobilių komercializavimą ir sklaidą.

5

Elektros tinklas neatlaikys, jei milijonai elektromobilių bus įkraunami vienu metu

2007 m. Ramiojo vandenyno Šiaurės Vakarų nacionalinės laboratorijos studijoje nustatyta, kad ne piko metu gaminama elektros galia jau dabar gali įkrauti 75% visų automobilių, furgonų, nedidelių sunkvežimių, šiandien kasdien į darbą važinėjančių keliuose, jei jie būtų hibridiniai automobiliai. Elektros tinklai modernizuoja kai kurias vietines elektros paskirstymo sistemas, kad jos tenkintų elektromobilių poreikius. Tą patį jie daro, kai gyventojai prisijungia daugiau oro kondicionierių arba televizorių. Elektromobiliai gali būti energijos kaupimo priemonėmis ant ratų ir daryti teigiamą įtaką elektros tinklams darydami iš saulės ir vėjo gautą energiją dar labiau gyvybinga.

6 Baterijų chemikalai kenksmingi aplinkai ir negali būti perdirbami.

Kaip teigia JAV Aplinkosaugos agentūra, 99 proc. įprastinių elektromobilių baterijų yra perdirbamos. Metalai naujesnėse baterijose yra vertingesni, ir jiems jau yra kuriamos perdirbimo programos. Elektros tinklai planuoja naudoti baterijas energijai kaupti, kai jos tampa jau netinkamos naudoti transporto priemonėse.

7 Elektromobilių įkrovimas užima daug laiko.

Patogiausia vieta ir laikas įkrovimui yra namuose, kol jūs miegate. Naudojant net lėčiausią 120 voltų įkroviklį, automobilis per naktį įsikrauna tiek, kad to pakanka nuvažiuoti apie 65 km atstumui. Dauguma naujų elektromobilių ir hibridinių automobilių per naktį bus įkraunami 240 V įkrovikliu dvigubai ar trigubai daugiau. Statomos įkrovimo stotys, dar labiau sumažinančios įkrovimo laiką.

8 Elektromobiliai yra per brangūs, kad įsitvirtintų rinkoje.

Naujos technologijos dažnai yra brangios (prisiminkit mobilius telefonus ir DVD) bet, į vyriausybės paramos paketą įeina 25007500$ mokesčių kreditas už elektrinius ir hibridinius automobilius. Kai kuriose valstijose yra papildomos paskatos (5000$ Kalifornijoje ir Teksase). O elektromobilio pirkimo ir jo išlaikymo per visą eksploatavimo laikotarpį išlaidos yra lygios arba mažesnės negu benzininių automobilių, nes elektromobiliams beveik nereikalinga priežiūra ar taisymas: nereikia nuolat derinti jų darbo, tikrinti išmetamų dujų sudėties, nereikia keisti tepalus ir filtrus.

9 Po kelerių metų baterijų pakeitimas kainuos 15000 $

Baterija yra brangiausia elektromobilio dalis, bet kainos kris, kai produkcijos daugės, ir tikimasi, kad automobilių pramonė iki 2015 m. kasmet pirks patobulintų baterijų daugiau kaip už 25 mlrd. dolerių. Kai kurie automobilių gamintojai baterijas nuomos ir jų pakeitimas nebus problema. Chevy Volt hibridiniai automobiliai turės 10 m. garantiją, kuri padengs baterijų pakeitimą.

10 Pasaulyje nėra pakankamai ličio visų naujų baterijų gamybai.

Netgi paties blogiausio scenarijaus atveju, kai nei viena baterija nebus perdirbama, kai elektromobiliai bus parduodami labai dideliais kiekiais, kai nebus sukurta naujų kalnakasybos metodų ir neatrasta naujų ličio rūdos telkinių, esamų ličio atsargų užteks elektromobilių gamybai 75 m. (žr. analizę tinklapyje PlugInAmerica.org). Be to, ličio yra daugelyje šalių (24% randama JAV), taigi mes nebūsime priklausomi nuo kurio nors vieno pasaulio regiono.

11 Ličio baterijos yra pavojingos ir gali sprogti.

Tarp daugelio rūšių ličio – jonų baterijų, ličio – kobalto baterijos, naudojamos plataus vartojimo elektronikoje, prie tam tikrų aplinkybių gali sudaryti gaisro riziką. Ši rizika gali būti sumažinta naudojant patobulintas baterijų valdymo sistemas ir kruopštų projektavimą, kas apsaugo nuo jų terminio perkrovimo. Daug elektromobilių gamintojų dirba su kitais baterijos tipais (su ličio- geležies fosfato ir ličio-mangano), kurie turi jiems būdingų saugumo privalumų ir ilgiau tarnauja.

12

Iki 2050 metų dauguma iš mūsų vis dar naudosis benzinu varomais automobiliais

Keletas nepaneigiamų faktorių verčia pakeisti benzinu varomas transporto priemones elektra varomomis transporto priemonėmis: vis griežtesni kuro taupymo standartai ir valstybiniai šiltnaminių dujų išmetimų ribojimai; prognozuoti naftos produktų kainų padidėjimai, kai paklausa didėja, o pasiūla lygi paklausai arba krenta; bendras sutarimas dėl poreikio Amerikai sumažinti priklausomybę nuo naftos dėl ekonominių ir valstybinio saugumo priežasčių; ir klimato kaita, kuri vyksta greičiau, negu anksčiau buvo manoma – teigia žurnalas „Science“ ir kiti.

118

Elektromobilių ir jų baterijų techninės charakteristikos labai sparčiai gerėja. Pavyzdžiui, jau pasiektas elektromobilio su viena įkrova kilometražas 501 km, o per artimiausius penkis metus tikimasi pasiekti 800 km ribą. Japonijoje šioje srityje 2010 m. užfiksuotas Gineso rekordas – elektromobilis, siekdamas rekordo taupė energiją ir važiuodamas optimaliu greičiu, su viena įkrova nuvažiavo truputį daugiau, kaip 1000 km. Nepaisant to, kad jau dabar pasiekta neblogų rezultatų ir sparčios pažangos elektromobilių srityje, naujovės, kaip visuomet, susilaukia ir skeptikų abejonių. Skeptikų sukurti mitai apie elektromobilius ir tuos mitus paneigiantys faktai pateikti 8 lentelėje [20]. 6. Išvados

1. Didelė pažanga elektros energijos kaupiklių srityje, energijos tausojimo principų bei aplinkosaugos reikalavimų įgyvendinimo būtinybė sudarė palankias sąlygas plataus užmojo elektros energijos skverbčiai į transporto sektorių ir sparčiam elektromobilių su įkraunamomis akumuliatorių baterijomis proveržiui formuotis visame pasaulyje.

2. Prasidėjus elektromobilių su įkraunamomis akumuliatorių baterijomis plėtrai, elektromobilių su kuro elementais patrauklumas žymiai sumažėjo dėl gana žemo bendro šios technologijos efektyvumo ir kol kas dar didelių vandenilio bei kuro elementų gamybos kaštų.

3. Pakeitus Lietuvoje 1 mln. tradicinių automobilių elektromobiliais, be milžiniško aplinkosauginio efekto, šalies mastu vairuotojai sutaupytų apie 3-4 mlrd. Lt, nes nuvažiuoti 100 km elektromobiliu mūsų sąlygomis vidutiniškai yra apie 5-7 kartus pigiau, negu benzinu.

4. Kaip rodo atlikti skaičiavimai, pakeitus dabar Lietuvos keliais važinėjančius lengvuosius automobilius elektromobiliais, apkrova elektros energetikos sistemos tinklui nebūtų didelė: 1 mln. vidutinio dydžio elektromobilių per metus pareikalautų apie 20 % šiuo metu šalyje sunaudojamos elektros energijos – 2,17 TWh, o reikalinga papildoma nuolat veikianti elektrinė galia neviršytų 300 MW.

5. Tradicinių lengvųjų automobilių pakeitimo elektromobiliais procesas Lietuvoje vyks labai lėtai, bus pakankamai laiko prie jo prisitaikyti, todėl rimtų problemų energetikos sistemai jis nesudarys.

6. Vieno vidutinio elektromobilio metiniai elektros energijos poreikiai apytiksliai sudaro apie 10-15 % nuo vidutinio individualaus namo visų energijos poreikių, kuriuos sudaro energijos sąnaudos patalpoms ir vandeniui šildyti bei elektros imtuvams maitinti.

7. Naudojant elektros mikrotinklus susidaro galimybės žymiai padidinti atsinaujinančiosios energijos išteklių technologijų skverbties mastus ne tik į elektros ir šilumos energijos sektorius, bet ir į elektrinio transporto sektorių.

8. Mikrotinkluose elektromobilių baterijoms įkrauti galima panaudoti nestabilios galios vėjo elektrinių energiją, kuri tokiu būdu sunaudojama vietoje netiekiant jos į elektros energetikos sistemos tinklą taip sukuriant žymiai mažiau potencialių problemų elektros energetikos sistemos tinklo operatoriams.

Literatūra

1. Rye, C. A Short History of Electric Vehicles and Charging Technology. Prieiga internete: http://evauthority.com/a-short-history-of-electric-vehicles-and-charging-technology/

2. Roisin, B. R. Electric Car. Where the technology stands. Challenges, examples. – 2010. – 15 p. Prieiga internete: http://engineering.dartmouth.edu/~Benoit_R_Roisin/courses/engs37/electric-vehicle.pdf

3. Eberhard, M.; Tarpenning, M. The 21st Century Electric Car. Tesla Motors, Inc. October 06, 2006. – 10 p. 4. Electric vehicle‘s contribution to sustainable development. Schneider Electric Industries SAS. June, 2010. – 2 p. 5. Green Power for Electric Car. Development of policy recommendations to harvest the potential of electric vehicles.

Commissioned by: Transport & Environment, Friends of the Earth Europe and Greenpeace European Unit. Report: Delft, January 2010. February 8, 2010. – 86 p.

6. Average Cost to Travel 30 Miles in a Car Powered by Gasoline, Natural Gas, or Electricity, April 2000-July 2008. November 19, 2008. Prieiga internete: http://www.earth-policy.org/index.php?/data_center/C23/

7. Batteries for Electric Car Challenges. Opportunities and the Outlook to 2020. The Boston Consulting Group, Inc. 2010. – 14 p. 8. Martin-Giraldo, J. An Overview on Short and Long-Term Response Energy Storage Devices for Power Systems Applications.

October 26, 2008. Prieiga internete:http://powerencounter.blogspot.com/2008/10/overview-on-short-and-long-term.html 9. The Recovery Act: Transforming of the American Economy through Innovation. Executive Office of the President of the United

States, August 2010. – 48 p. 10. Mygreenwheels – EV Comparison Guide. – 20 p. Prieiga internete: http://www.mygreenwheels.com/ 11. Burke A. Performance, Charging and Second-use Consideration for Lithium Batteries for Plug-in Electrical Vehicles. The

Electricity Storage Association Meeting, May, 2009. 23 p 12. EPRI Executive Summary: Environmental Assessment of Plug-In Hybrid Vehicles. 2007. 10 p. Prieiga internete:

http://mydocs.epri.com/docs/public/PHEV-ExecSum-vol1.pdf 13. China to lead the EV era. February 26, 2011. Prieiga internete: http://www.electricvehiclesresearch.com/articles/china-to-lead-

the-ev-era-00003129.asp?sessionid=1 14. European Commission. Strategic Energy technologies information system (SETIS). Solar photovoltaic. Prieiga internete:

http://setis.ec.europa.eu/technologies/Solar-photovoltaic 15. US Department of Transportation, Bureau of Transportation Statistics. NHTS 2001 Highlights Report, BTS03-05. Washington,

DC, 2003. – 39 p.

119

16. Barvydienė, V.; Miniotaitė, A. Intuicijos vaidmui verslo sprendimų priėmimo procese // Lietuvos taikomųjų mokslų akademijos mokslo darbai: tarptautinis inovacinis taikomųjų mokslo darbų žurnalas = Official Journal of Lithuanian Applied Sciences Academy / Klaipėdos universitetas. ISSN 1822-0754. 2010, nr. 6. – P. 93-105.

17. Ambrazevičius, A.; Baublys, J. Transporto energetikos problemos Lietuvoje // Energetika. 2001, Nr. 4. – 19-23 p. 18. Ambrazevičius, A. Tiesa apie Lietuvos energetiką. Prieiga: http://www.elektroklubas.lt/index.php?option=com_content&task=

=view&id=523 19. Адомавичюс, В.Б.; Харченко, В.В.. Микросеть с ветроэлектростанциями для электроснабжения местных потребителей. //

Труды 7-ой Международной научно-технической конференции Энергоснабжение и энергосбережение в сельском хозяйстве, 18-19 мая 2010, М. Часть 4, Возобновляемые источники энергии. Местные энергоресурсы. Экология. М: ГНУ ВИЭСХ, 2010. С. 209-214.

20. Scott, Z.D. The Top 12 Plug-in Electric Vehicle Myths. – 3 p. Prieiga internete: http://images.pluginamerica.org/ /Top%20EV%20Myths.pdf

ELECTRICAL VEHICLES AND PROSPECTS OF THEIR DEVELOPMENT V. Adomavičius Kaunas University of Technology S u m m a r y

The article presents information on properties, parameters and characteristics of electric vehicles, on short history of their development, analyses prospects of their development. Comparison of parameters and characteristics of existing electrical vehicles and traditional cars is presented.

Great superiority of electric cars in sphere of environmental and economic characteristics is discussed. Due to the substitution of 1 million traditional cars in Lithuania by electric vehicles, apart from the huge ecological benefit, their drivers could save about 3-4 billions of Litas (1 Euro is equal 3.4528 Litas) per year because exploitation costs of medium size electric car per 100 km in this country are 5-7 time less than typical costs of the medium care running on the petrol.

Energetic aspects of possible massive introduction of electrical vehicles in Lithuania are analysed. Energy and power necessary for feeding of one million electrical vehicles is defined. As it was concluded after the calculations, substitution of 1 million traditional cars in Lithuania by electric vehicles would not be unaffordable load for the Lithuanian Power System: the fleet of electric cars would demand only about 20 % of presently consumed electricity – about 2,17 TWh. The additional constantly operating power necessary for generation of this amount of energy would be below 300 MW.

Estimated annual demands of electricity for one medium electric vehicle make up only about 10-15 % of the average one-family house total yearly energy demands for heating, domestic hot water and electricity appliances. Annual electricity demands of electrical vehicles are comparable with yearly energy demands for the production of domestic hot water for needs of the mentioned above house.

It can be predicted that process of substitution of traditional cars in Lithuania by electric vehicles will be very slow and therefore it can be expected that Lithuanian Power System will have not considerable problems to meet the demands of electric cars for their powering because the development process will grow little by little and they will have enough time to adjust to this process.

One of the best options for feeding of electric vehicles could be installation of microgrids with high rate of the renewable power integration. The intermittent renewable power could be used locally also for charging of electrical vehicles. Supplying of the intermitted renewable power into power system in this way could be restricted. Besides, penetration of the renewable power could be increased not only into the electricity and heating sector, but also in the transport sector.

Gauta 2011 01 07

Spausdinti rekomendavo: doc. dr. Ramonas ir doc. dr. S. Žebrauskas