Ηλεκτρικό όχημα

Ιστορία

Δεν είναι σαφές ποιος ήταν ο πρώτος εφευρέτης, αλλά ο Ányos Jedlik από την Ουγγαρία κατασκεύασε ένα μικρό μοντέλο λειτουργικού ηλεκτρικού αυτοκινήτου το 1828. Τη δεκαετία του 1830 ο Robert Anderson από τη Σκωτία, ο καθηγητής Stratingh από την Ολλανδία και ο Thomas Davenport, ένας σιδηρουργός από το Βερμόντ, κατασκεύασαν ηλεκτρικά οχήματα. Ο Davenport λέγεται ότι είναι ο εφευρέτης του ηλεκτρικού κινητήρα συνεχούς ρεύματος. Το 1865, ο Γκαστόν Πλαντ από τη Γαλλία κατασκεύασε μια καλύτερη μπαταρία. Το 1886, ο εφευρέτης Frank Sprague από το Κονέκτικατ έκανε σημαντικές αλλαγές στον ηλεκτροκινητήρα.

Η Μεγάλη Βρετανία και η Γαλλία πρωτοστάτησαν στην κατασκευή καλύτερων ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Το ενδιαφέρον για το ηλεκτρικό αυτοκίνητο στις Ηνωμένες Πολιτείες αυξήθηκε μετά το 1891, όταν ο A. L. Ryker κατασκεύασε ένα τρίτροχο ηλεκτρικό αυτοκίνητο και ο William Morrison κατασκεύασε ένα βαγόνι έξι επιβατών.

Τα έτη 1899 και 1900 ήταν τα καλύτερα έτη για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα στην Αμερική, καθώς ξεπέρασαν σε πωλήσεις όλους τους άλλους τύπους αυτοκινήτων (ατμού, βενζίνης και ντίζελ). Ένα παράδειγμα ήταν το Phaeton του 1902 που κατασκευάστηκε από την Woods Motor Vehicle Company του Σικάγο, το οποίο είχε αυτονομία 18 μιλίων, τελική ταχύτητα 14 μίλια/ώρα και κόστιζε 2.000 δολάρια. (Εκείνη την εποχή, υπήρχαν λίγοι καλοί δρόμοι μεταξύ των πόλεων, οπότε οι περισσότερες μετακινήσεις γίνονταν για μικρές αποστάσεις). Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα μπορούσαν να πάνε τόσο μακριά όσο τα ατμοκίνητα και δεν χρειάζονταν 30 έως 40 λεπτά για να ξεκινήσουν. Οι βενζινοκινητήρες ήταν δύσοσμοι και θορυβώδεις.

Στη συνέχεια, όμως, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης (που χρησιμοποιούσαν βενζίνη και ντίζελ) βελτιώθηκαν σημαντικά και τα αυτοκίνητα που χρησιμοποιούσαν αυτούς τους κινητήρες μπορούσαν να πηγαίνουν πολύ πιο μακριά και πιο γρήγορα από άλλα αυτοκίνητα.

Κάποιοι έφτιαχναν ηλεκτρικά αυτοκίνητα στα γκαράζ τους βγάζοντας τον κινητήρα και βάζοντας έναν ηλεκτροκινητήρα και μπαταρίες, αλλά για μεγάλο χρονικό διάστημα καμία μεγάλη αυτοκινητοβιομηχανία δεν κατασκεύαζε ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Μόνο στα τέλη της δεκαετίας του 1990 οι μεγάλες αυτοκινητοβιομηχανίες άρχισαν να κατασκευάζουν ξανά ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Το πιο διάσημο ήταν το EV-1 της GM. Τώρα το ενδιαφέρον για τα οχήματα εναλλακτικών καυσίμων αυξάνεται.

Αγροτικός μεταφορέας με αυτοκίνητο σε γραμματοκιβώτια, π.1910


General Motors EV-1 (Ηλεκτρικό όχημα - 1)

Είδη ηλεκτρικών οχημάτων

Καθαρά ηλεκτρικά αυτοκίνητα

Αυτού του είδους τα αυτοκίνητα δεν διαθέτουν κανενός είδους κινητήρα εσωτερικής καύσης, αλλά κινούνται εξ ολοκλήρου με ηλεκτροκινητήρες, οι οποίοι αντλούν την ισχύ τους με διαφορετικούς τρόπους εκτός από τον κινητήρα.

• Μια κυψέλη καυσίμου παράγει ηλεκτρική ενέργεια από υδρογόνο. Το υδρογόνο είναι πολύ κοινό, αλλά δύσκολο να αποθηκευτεί. Μπορεί να παραχθεί από νερό, αλλά συνήθως παράγεται από φυσικό αέριο. Αυτά τα αυτοκίνητα είναι πολύ σπάνια, επειδή δεν υπάρχουν πολλά μέρη όπου μπορεί κανείς να γεμίσει με υδρογόνο, και έτσι δεν κατασκευάζονται πολλά. Μια από τις λίγες εταιρείες που κατασκευάζει αυτοκίνητα με κυψέλες καυσίμου είναι η Toyota, η οποία έχει το Mirai.
• Μια ηλιακή κυψέλη αποθηκεύει την ενέργεια από τον ήλιο ως ηλεκτρική ενέργεια για να κινηθεί το αυτοκίνητο. Αλλά το ηλιακό φως που πέφτει σε ένα ηλιακό αυτοκίνητο δεν είναι αρκετό για να κάνει ένα αυτοκίνητο πλήρους μεγέθους να κινηθεί πολύ γρήγορα, και δεν μπορεί να λειτουργήσει τη νύχτα, εκτός αν αποθηκεύσει κάπου ενέργεια. Κάθε χρόνο διεξάγεται ένας διαγωνισμός για το ποιος μπορεί να φτιάξει ένα αυτοκίνητο που να πηγαίνει πιο μακριά μόνο με ηλιακή ενέργεια.
• Ένα ηλεκτρικό όχημα με μπαταρία (BEV) αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια σε μια μεγάλη μπαταρία στο εσωτερικό του αυτοκινήτου. Οι μπαταρίες παίρνουν την ενέργειά τους από μια ηλεκτρική παροχή έξω από το αυτοκίνητο, συνήθως μια πρίζα όπως αυτές που υπάρχουν σε ένα σπίτι. Είναι το πιο συνηθισμένο είδος ηλεκτρικού αυτοκινήτου που συναντάμε σήμερα. Πολλές κυβερνήσεις σε όλο τον κόσμο ενθαρρύνουν τους δημόσιους χώρους να εγκαταστήσουν σταθμούς φόρτισης, οι οποίοι διαθέτουν μια πρίζα που μπορεί να φορτίσει τους περισσότερους τύπους plug-in αυτοκινήτων. Οι εταιρείες που κατασκευάζουν BEV περιλαμβάνουν τη Nissan, η οποία έχει το Leaf, και τη Mitsubishi Motors, η οποία κατασκευάζει το i-miEV. Μια αμερικανική εταιρεία που ονομάζεται Tesla είναι διάσημη για την κατασκευή BEV που φορτίζουν πολύ γρήγορα, όπως το Roadster (ένα σπορ αυτοκίνητο) και πιο πρόσφατα το Model S.

Υβριδικά αυτοκίνητα

Ένα υβρίδιο είναι ένας συνδυασμός δύο πραγμάτων. Στην προκειμένη περίπτωση, πρόκειται για έναν ηλεκτροκινητήρα και ένα άλλο είδος ισχύος, όπως ένας κινητήρας. Εξαιτίας αυτού, τα υβριδικά οχήματα δεν είναι πραγματικά ηλεκτρικά οχήματα.

• Ένα υβριδικό ηλεκτρικό όχημα (HEV) διαθέτει κινητήρα εσωτερικής καύσης και ηλεκτροκινητήρα που κινεί τους τροχούς. Συνήθως, ο ηλεκτροκινητήρας χρησιμοποιείται όταν κινείται με χαμηλές ταχύτητες και η ισχύς από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης χρησιμοποιείται καθώς το αυτοκίνητο κινείται ταχύτερα. Ο κινητήρας παίρνει την ισχύ του από βενζίνη, ντίζελ ή οποιοδήποτε άλλο είδος καυσίμου και μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια η οποία αποθηκεύεται σε μπαταρίες για να χρησιμοποιηθεί αργότερα με τον ηλεκτροκινητήρα. Η μπαταρία είναι πολύ μικρότερη από εκείνη ενός αμιγώς ηλεκτρικού οχήματος και παρόλο που το όχημα μπορεί να κινηθεί χωρίς να εκκινήσει τον κινητήρα βενζίνης, δεν μπορεί να πάει πολύ μακριά πριν η μπαταρία εξαντλήσει την ενέργειά της και πρέπει να εκκινήσει ο κινητήρας βενζίνης. Το Toyota Prius είναι το HEV με τις μεγαλύτερες πωλήσεις όλων των εποχών, αλλά πολλές άλλες εταιρείες σε όλο τον κόσμο, όπως η Honda (με το Clarity), η BMW (με το i3) και η Ford (με το Focus), κατασκευάζουν επίσης υβριδικά αυτοκίνητα, ορισμένα από τα οποία, όπως το Honda Civic και το Toyota Camry, διατίθενται τόσο σε εκδόσεις μόνο με φυσικό αέριο όσο και σε υβριδικές εκδόσεις. Η υβριδική έκδοση είναι συνήθως πιο ακριβή επειδή έχει περισσότερα εξαρτήματα.
• Ένα plug-in υβριδικό ηλεκτρικό όχημα (PHEV) μοιάζει με ένα συνηθισμένο υβριδικό ηλεκτρικό όχημα, καθώς διαθέτει κινητήρα εσωτερικής καύσης και ηλεκτροκινητήρα. Η διαφορά είναι ότι ένα PHEV διαθέτει μεγαλύτερη μπαταρία που μπορεί να φορτιστεί με τη χρήση ενός βύσματος από μια πρίζα, όπως ακριβώς και ένα ηλεκτρικό όχημα με μπαταρία. Αυτό επιτρέπει στο αυτοκίνητο να πηγαίνει μακρύτερα μόνο με ηλεκτρική ενέργεια από ό,τι ένα HEV πριν χρειαστεί να χρησιμοποιηθεί ο κινητήρας φυσικού αερίου. Ωστόσο, η μπαταρία εξακολουθεί να είναι αρκετά μικρή, πράγμα που σημαίνει ότι ένα PHEV τις περισσότερες φορές δεν φτάνει τόσο μακριά όσο ένα BEV μόνο με ηλεκτρική ενέργεια. Το Chevrolet Volt της General Motors και το Sonata της Hyundai είναι μόνο δύο παραδείγματα plug-in υβριδικών, ενώ η Toyota κατασκευάζει επίσης μια plug-in έκδοση του Prius, όπως και η Honda με το Clarity.
• Ένα ανθρώπινο ηλεκτρικό υβριδικό όχημα (HEHV), στην απλούστερη μορφή του, είναι μια μπαταρία και ένας κινητήρας που τοποθετούνται σε ένα ποδήλατο. Το Twike είναι ένα καλυμμένο όχημα που μπορεί να χωρέσει δύο άτομα. Μπορεί να κινείται με πεντάλ, να λειτουργεί από την μπαταρία ή και τα δύο.

Άλλα οχήματα

Υπάρχουν πολλοί άλλοι τύποι ηλεκτρικών οχημάτων. Ένα λεωφορείο τρόλεϊ (που ονομάζεται επίσης τρόλεϊ χωρίς ράγες) χρησιμοποιεί εναέριες ηλεκτρικές γραμμές για την τροφοδοσία του. Πολλά τρένα χρησιμοποιούν ένα σιδηροδρομικό σύστημα ηλεκτροκίνησης για την παροχή ενέργειας. Μερικές σιδηροδρομικές γραμμές υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν ηλεκτροφόρους μαγνήτες στις γραμμές για την κίνηση του τρένου, σε ένα σύστημα που ονομάζεται "mag-lev" (μαγνητική αιώρηση). Υπάρχουν ηλεκτρικά ποδήλατα και μοτοσικλέτες και μερικά τρίκυκλα (trikes) όπως το Corbin Motors Sparrow, το οποίο είδαμε και στην ταινία του Austin Powers Goldmember.

Τα περισσότερα εμπορικά τρένα είναι ντιζελοηλεκτρικά. Η ατμομηχανή διαθέτει έναν πετρελαιοκινητήρα που παρέχει ηλεκτρική ενέργεια και έναν ηλεκτροκινητήρα που κινεί τους τροχούς. Τα τελευταία χρόνια, ωστόσο, υπάρχουν λεωφορεία και τρένα που αποθηκεύουν την ενέργειά τους σε μια μπαταρία ή χρησιμοποιούν κάποια άλλη πηγή, όπως κυψέλες καυσίμου. Αυτού του είδους τα οχήματα δεν χρειάζονται καλώδια.

Corbin Motors Sparrow


Tesla Roadster


Ηλεκτρικό τρένο Metra

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Πλεονεκτήματα: Τα οχήματα αυτά χρησιμοποιούν ηλεκτροκινητήρα, οπότε είναι πολύ αθόρυβα, δεν έχουν οσμή και δεν υπάρχει ρύπανση από τα καυσαέρια. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ακόμη και σε εσωτερικούς χώρους. Το πετρέλαιο για τη βενζίνη και το ντίζελ είναι ένας περιορισμένος πόρος - δεν θα διαρκέσει για πάντα και γίνεται όλο και πιο ακριβό. Εάν η ηλεκτρική ενέργεια για ένα ηλεκτρικό όχημα με μπαταρία προέρχεται από μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, όπως ένας ανεμόμυλος, ηλιακές κυψέλες, γεωθερμία ή υδροηλεκτρική ενέργεια, τότε δεν θα παράγει τόσα πολλά αέρια που προκαλούν υπερθέρμανση του πλανήτη.

Μειονεκτήματα: Οι μπαταρίες δεν αποθηκεύουν πολλή ενέργεια και είναι μεγάλες και βαριές, οπότε τα οχήματα συνήθως δεν μπορούν να πάνε πολύ μακριά. Η επαναφόρτιση μιας μπαταρίας απαιτεί πολύ χρόνο, μερικές φορές πολλές ώρες. Οι καλές μπαταρίες μπορεί να είναι πολύ ακριβές και όλες οι μπαταρίες πρέπει να αντικαθίστανται μετά από λίγο καιρό. Η περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια στις Ηνωμένες Πολιτείες προέρχεται από άνθρακα ή φυσικό αέριο, οπότε ένα ηλεκτρικό όχημα που τροφοδοτείται με ηλεκτρική ενέργεια από ένα από αυτά τα εργοστάσια εξακολουθεί να συμβάλλει στην αύξηση των αερίων που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου.