Jak działa silnik elektryczny?

Wodór czy prąd? Czas pokaże, które z tych "paliw" będzie głównym rozwiązaniem stosowanym w motoryzacji, ale na tę chwile nie ma wątpliwości, że większe szanse mają na to samochody elektryczne. Dzisiaj silniki elektryczne wykorzystywane są także w hybrydach i hybrydach plug-in, można więc powiedzieć, że silnik elektryczny stał się dla kierowców codziennością, a nie tylko techniką rodem z filmów science-fiction. Czy jednak wiemy na pewno jak działają samochody napędzane elektronami? Najważniejsze fakty związane z takimi pojazdami tłumaczą specjaliści Skody - marki, która za kilka miesięcy pokażę swój pierwszy samochód hybrydowy, a do 2025 roku planuje mieć w ofercie 10 zelektryfikowanych samochodów!

Czym różni się silnik elektryczny od silnika spalinowego?

Zasada zamiany pierwotnej energii na ruch mechaniczny jest zupełnie inna. Podczas gdy silnik spalinowy, spalając paliwo, wykorzystuje przemiany chemiczne i termodynamiczne, silnik elektryczny wskutek przepływu prądu wykorzystuje przemiany elektro- i magnetodynamiczne. W silniku spalinowym znajduje się mechanizm korbowo-tłokowy (cylindry, tłoki, zawory, wał korbowy, itp.), podczas gdy w silniku elektrycznym jest tylko stojan i wirnik. Podczas hamowania lub zwalniania tracona energia kinetyczna w dużej części może zostać odzyskana przez zamianę na prąd i ponownie zgromadzona w akumulatorze.

Czym różni się działanie silnika elektrycznego od silnika spalinowego?

Charakterystyka mocy i momentu obrotowego obu rodzajów silników jest zupełnie różna. Podczas gdy moc i moment obrotowy silnika spalinowego zależy od prędkości obrotowej (aż do osiągnięcia maksymalnej wartości), w silniku elektrycznym maksymalny moment obrotowy jest dostępny już na starcie. W praktyce oznacza to, że samochód z napędem elektrycznym ma wyjątkowo dobrą dynamikę i bardzo dobre przyspieszenie. Ponadto, szeroki zakres prędkości obrotowej silnika oznacza, że nie ma potrzeby stosowania wielobiegowej przekładni ze sprzęgłem, więc przeciętny samochód elektryczny radzi sobie za pomocą jednego biegu – lub reduktora mechanicznego – od bezruchu do prędkości maksymalnej.

W samochodach spalinowych mówimy o zużyciu paliwa, a w pojazdach elektrycznych?

W samochodach elektrycznych zużycie energii jest pokazywane w kilowatogodzinach na 100 kilometrów jazdy (kWh/100 km). W zestawie wskaźników, tak jak w konwencjonalnych samochodach, można zobaczyć informacje o chwilowym i średnim zużyciu energii. Oprócz tego również wyświetlana jest informacja o ilości energii odzyskiwanej i gromadzonej z powrotem w akumulatorze.

Jak wygląda obsługa i żywotność silników elektrycznych?

Ponieważ główna i jedyna ruchoma część silnika elektrycznego to jego wirnik, nie potrzebuje on regularnej obsługi. Nie trzeba wymieniać oleju, filtra paliwa ani filtra powietrza. Samochód z silnikiem elektrycznym ma bez porównania mniejsze wymogi obsługowe.

Na którą z osi przenosi napęd silnik elektryczny?

Co do zasady, silnik można zamontować zarówno na przedniej, jak i tylnej osi. Lepiej jednak, gdy samochód elektryczny ma napęd na tylne koła, dzięki czemu moment obrotowy jest bardziej efektywnie przekazany na oś pojazdu. Co ważne, w pełni elektryczny napęd można również łatwo rozbudować, dodając drugi silnik elektryczny do przedniej osi.

Czy wszystkie samochody elektryczne mają ten sam rodzaj silnika?

Oferta silników spalinowych jest bardzo rozbudowana - tak samo istnieje wiele opcji i wariantów, jeśli chodzi o silniki elektryczne. Integralną częścią samochodów elektrycznych jest zwykle elektryczna jednostka napędowa, która może być albo bezpośrednio zintegrowana w silniku lub zamontowana oddzielnie, a następnie połączona z silnikiem poprzez trzy silne przewody fazowe.

Czy istnieje różnica między hybrydami typu plug-in, a samochodami z silnikami elektrycznymi?

Tak. W projektowaniu „czysto” elektrycznego samochodu, zakłada się, że nie będzie miał on żadnego innego typu napędu. W związku z tym silnik można optymalnie przygotować dla wymaganego momentu obrotowego i mocy. Natomiast hybrydowa konstrukcja silnika, musi również uwzględniać charakterystykę silnika spalinowego, który ma współistnieć z silnikiem elektrycznym, koncentrując się na mechanicznym połączeniu ich możliwości i odpowiednim rozdziale mocy. System kontroli jazdy również jest bardziej złożony. Samochód musi poruszać się wyłącznie z napędem elektrycznym, z silnikiem spalinowym lub w trybie połączonym i zawsze pzy optymalnym zużyciu energii.

Czy to prawda, że pojazdy elektryczne istniały ponad sto lat temu?

Pierwsze próby zbudowania samochodu elektrycznego sięgają 1835 r., czyli aż 48 lat wcześniej przed zbudowaniem pierwszego silnika benzynowego! Miały one miejsce – niezależnie od siebie – we Włoszech i w Holandii. Na przełomie XX wieku, nad konstrukcjami elektrycznymi pracował również Ferdinand Porsche i František Křižík a w 1900 roku, na amerykańskich drogach więcej było obecnych samochodów elektrycznych niż samochodów z silnikiem spalinowym. Co ciekawe, pierwszy samochód, który osiągnął ponad 100 km/h był napędzany elektrycznie. Jednak te samochody działały na ciężkich akumulatorach ołowiowych i miały krótki zasięg. Nadejście produkcji seryjnej samochodów i masowe użycie silników spalinowych oferujących bardziej wygodny zakres, zepchnęło pojazdy z napędem elektrycznym na boczny tor na wiele lat.

Dlaczego silniki elektryczne znów przeżywają swój rozkwit?

Trend nowoczesnej mobilności elektrycznej jest napędzany nie tylko przez potrzebę zmniejszenia lokalnych oparów i emisji CO2, ale także przez szybki rozwój i dostępność nowych technologii. Nowoczesne baterie litowo-jonowe są dużo lepiej przystosowane do przechowywania i uwalniania niezbędnej ilość energii. Mają własną elektronikę sterującą, komunikują się z całym systemem samochodu, a ich dalszy rozwój przebiega bardzo szybko. Elementy półprzewodnikowe mogą przenosić znacznie większe ilości prądu przy minimalnych stratach i tym samym mogą efektywnie służyć kontroli i regulacji potężnych silników. Dużą rolę w promocji emobilności odgrywa w ostatnich latach również większa dostępność zielonej energii ze źródeł odnawialnych i plany rozwoju infrastruktury stacji ładujących.