TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH PRESNÝ NÁZOV FAKULTY NAPR. FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY Elektrické auto Rešerš 2022 Oleksii Shabanov, E-9 Čestné vyhlásenie Vyhlasujem, že som celú dizertačnú prácu vypracoval/a samostatne s použitím uvedenej odbornej literatúry. Košice, 03. decembra 2022 .......................................... vlastnoručný podpis Obsah Úvod ................................................................................................................................................... 4 1. čo je elektromobil ...................................................................................................................... 5 2. Výhody elektrických vozidiel ...................................................................................................... 6 3. Nevýhody elektrických vozidiel .................................................................................................. 7 4. Používanie elektrických vozidiel v modernom svete. ................................................................ 8 Záver ................................................................................................................................................... 9 Zoznam použitej literatúry ............................................................................................................... 10 Prílohy .............................................................................................................................................. 11 Skratka fakulty Skratka katedry Úvod Elektrické auto • Elektrický automobil/elektromobil typu BEV (Battery Electric Vehicle) je automobil, ktorý je poháňaný výlučne elektrickou energiou, • Výhody elektrických vozidiel, • Nevýhody elektrických vozidiel, • Používanie elektrických vozidiel v modernom svete, • Záver. 4 Skratka fakulty Skratka katedry 1. čo je elektromobil Elektromobil je vozidlo, ktorého hnacie kolesá poháňa elektromotor poháňaný batériami. Prvýkrát sa objavil v Anglicku a Francúzsku začiatkom 80. rokov devätnásteho storočia, teda ešte pred automobilmi so spaľovacími motormi. Kabína, ktorú navrhol IV Romanov v roku 1899, bola tiež elektrická. Trakčný motor v takýchto strojoch poháňali olovené akumulátory s energetickou kapacitou len 20 watthodín na kilogram. Vo všeobecnosti, na napájanie motora s výkonom 20 kilowattov za hodinu bola potrebná olovená batéria s hmotnosťou 1 tony. Preto s vynálezom spaľovacieho motora začala výroba áut rýchlo naberať na obrátkach a na elektrické vozidlá sa zabúdalo, kým nevznikli vážne ekologické problémy. Po prvé, rozvoj skleníkového efektu s následnou nezvratnou zmenou klímy a po druhé, zníženie imunity mnohých ľudí v dôsledku porušenia základov genetickej dedičnosti.Tieto problémy boli vyvolané toxickými látkami, ktoré sú obsiahnuté v dostatočne veľkom množstve. vo výfukových plynoch spaľovacieho motora. Riešením problémov je znižovanie úrovne toxicity výfukových plynov, najmä oxidu uhoľnatého a oxidu uhličitého, pričom objem výroby automobilov rastie.Vedci po vykonaní série štúdií načrtli niekoľko smerov riešenia týchto problémov. jednou z nich je výroba elektrických vozidiel. 5 Skratka fakulty Skratka katedry 2. Výhody elektrických vozidiel Jedzte atraktívne elektrické auto, asi každý • takmer nevypúšťa škodlivé látky. Jedovatých plynov uvoľňovaných do atmosféry pri nabíjaní a vybíjaní batérií je neporovnateľne menej ako pri prevádzke spaľovacích motorov (ICE). Na vykurovanie elektrických vozidiel v zime inštalujú autonómne ohrievače, ktoré spotrebúvajú benzín alebo naftu. Ale tie, samozrejme, neznečisťujú ovzdušie tak ako spaľovacie motory. • jednoduchosť zariadenia. Elektromotor má pre vozidlá veľmi atraktívnu charakteristiku: pri nízkych rýchlostiach má veľký krútiaci moment, ktorý je veľmi dôležitý, keď potrebujete zísť alebo prekonať náročný úsek cesty. Spaľovací motor na druhej strane vyvinie maximálny krútiaci moment v stredných otáčkach, preto ak je potrebné veľké úsilie v nízkych otáčkach, treba ho zvýšiť pomocou prevodovky. Takúto jednotku nepotrebujú napríklad trolejbusy. Nepotrebuje to ani elektromobil, takže sa s ním jazdí ľahšie ako s autom s manuálnou prevodovkou. • Elektromobil nevyžaduje takú údržbu ako bežné auto: menej úprav, nespotrebuje veľa oleja, jednoduchší chladiaci systém a nie je tam vôbec žiadne palivo (okrem ohrievača). auto nie je také jednoduché, ako by sa mohlo zdať: potrebuje zložité meniče napätia a veľa ťažkých a objemných batérií, ktoré sa ťažko umiestňujú. Hlavným nedostatkom, ktorý bráni zavedeniu elektromobilov, je nízka energetická náročnosť batérií. Benzínová nádrž malého auta váži asi 50 kg, čo poskytuje výkonovú rezervu viac ako päťsto kilometrov. Batérie zvyčajne vážia viac ako 100 kg (alebo dokonca niekoľko stoviek) a počet najazdených kilometrov nepresahuje 100 km a pri jazde nízkou rýchlosťou. 6 Skratka fakulty Skratka katedry 3. Nevýhody elektrických vozidiel Na rozdiel od všeobecného presvedčenia o vysokej účinnosti batériových elektrických vozidiel analýza ukazuje, že chemická energia paliva spáleného v elektrárňach sa spotrebuje na pohon vozidla len o 15 % alebo menej. Je to spôsobené energetickými stratami v elektrických vedeniach, transformátoroch, meničoch, nabíjačkách batérií a samotných batériách, elektrických strojoch v trakčnom aj generátorovom režime, ako aj v brzdách, keď nie je možná rekuperácia energie. Pre porovnanie, dieselový motor v optimálnom režime premieňa asi 40 % chemickej energie paliva na mechanickú energiu. S rozšíreným používaním batériových elektrických vozidiel, a najmä s tým povedané, jednoducho nebudú mať dostatok elektriny vyrobenej svetovými elektrárňami. Netreba zabúdať, že celkový inštalovaný výkon motorov všetkých áut vysoko prevyšuje výkon všetkých elektrární na svete Problémy sa odstraňujú, keď sú elektromobily poháňané z takzvaných primárnych zdrojov elektriny, ktoré vyrábajú energiu priamo z palivo. V prvom rade sú takýmito zdrojmi palivové články (FC), ktoré spotrebúvajú kyslík a vodík. Kyslík je možné odoberať zo vzduchu a vodík v zásade skladovať v stlačenej alebo skvapalnenej forme, ako aj v takzvaných hydridoch. Reálnejšie je ale dostať ho z bežného automobilového paliva priamo na elektromobil pomocou meniča. Účinnosť palivových článkov je o niečo znížená, ale celá infraštruktúra ekonomiky tankovania sa nemení. Účinnosť palivových článkov je stále veľmi vysoká - okolo 50%. Elektromobil poháňaný palivovými článkami však nie je bez spoločného nedostatku - vysoká hmotnosť trakčných elektromotorov vozidiel, navrhnutých tak pre maximálny výkon a krútiaci moment, ako aj pre maximálna rýchlosť otáčania. Zároveň sa pridávajú špecifické nevýhody charakteristické pre palivové články. Ide po prvé o nemožnosť rekuperácie energie pri brzdení, keďže palivové články nie sú batérie, teda nemožno ich nabíjať elektrinou, a po druhé o nízky špecifický výkon palivových článkov. 7 Skratka fakulty Skratka katedry 4. Používanie elektrických vozidiel v modernom svete. Nech je to však akokoľvek, elektrické vozidlá sú žiadané. Navyše sú miesta, kde sú úplne mimo konkurencie. Povedzme, že golfové ihriská sú vo svete populárne. Inventár a personál údržby sa presúvajú na elektrických vozidlách zjednodušeného dizajnu, niekedy bez strechy, dverí, s ľahkou, často skrátenou karosériou, bez bezpečnostných systémov - to všetko výrazne zvyšuje hmotnosť automobilov. Zjednodušené stroje sú dobré aj na prepravu v uzavretých priestoroch: v skladoch, v dielňach, kde sú škodlivé emisie nežiaduce. Takéto elektrické vozíky sú široko používané na prepravu turistov v letoviskách, v národných parkoch, ale tu je pre nich ťažšie konkurovať autám. situácia sa môže v blízkej budúcnosti zmeniť. A dôvod na to treba hľadať ...v klíme amerického štátu Kalifornia.Výfukové plyny áut pod vplyvom slnečného žiarenia tvoria najmä toxické látky, takzvaný smog. Pre slnečný štát presýtený autami je to problém číslo jeden. Kalifornské emisné normy sú preto tradične prísnejšie ako v iných štátoch USA, o Európe ani nehovoriac. Teraz tu bol prijatý zákon o postupnom nahrádzaní áut elektromobilmi: v roku 2003 by ich malo byť -10% z celkového počtu áut a v roku 2010 -15% pôvodu. Pri výbere motora sa názory konštruktérov líšia: používajú sa jednosmerné aj striedavé motory, napríklad asynchrónne so špeciálnymi meničmi a zložitým riadiacim systémom. Rozdielne je aj napájacie napätie. Jednoznačne preferované sú nikel-kadmiové batérie a olovené batérie, ktoré nepoužívajú tekutý elektrolyt, ale gél. Niekedy používajú systémy na kvapalinové chladenie motorov a udržiavanie tepelného režimu batérií.Najobľúbenejší elektromobil na svete je vyrobený ...v Poľsku. Vyrobilo sa už viac ako 200 tisíc kusov. Ďalšia východonemecká firma TransportSystemtechnik vytvorila 10 prototypov taxíkov. V Japonsku financuje automobilka Honda projekt na vytvorenie flotily malých elektrických a hybridných áut na prenájom, ktoré obsahujú novú technológiu riadenia. 8 Skratka fakulty Skratka katedry Záver Svet sa však mení a dnes sú všetky predpoklady na ďalšie oživenie elektromobilov, avšak na úplne novej úrovni. Dnes už ropa nie je taká lacná ako kedysi a najväčšie priemyselné krajiny sa obávajú závislosti od jej dodávateľov. Technológia batérií prešla dlhú cestu. A trendy posledných rokov, ktoré sa odohrávajú v globálnom automobilovom priemysle, dávajú nádej, že sa čoskoro dočkáme novej generácie elektrických vozidiel, ktoré budú konečne sériovo vyrábať najväčšie automobilky (Renault, Nissan, General Motors, Mitsubishi, BYD a ďalšie) a budú dostupné pre bežných spotrebiteľov. 9 Skratka fakulty Skratka katedry Zoznam použitej literatúry [1]. Juton, Betu, Sabre: Elektrické auto. Zariadenie, princíp činnosti, infraštruktúra Autormi sú Juton Anthony, Saber Christel, Betou Olivier Vydavateľstvo: DMK-Press, 2022 10 Skratka fakulty Skratka katedry Prílohy http://www.rikshaivan.ru/ https://www.google.com/ https://e-mobility.sk/co-je-elektromobil/ https://ecars24.info/stati/interesnye-fakty-ob-elektromobilyah 11