Pomysł, aby pojazdy były zasilane energią elektryczną, jest dużo starszy, niż się wydaje. Elon Musk i jego słynna Tesla podążają drogą wyznaczoną przez naszych prapradziadków.

Już prawie 200 lat temu, w 1831 r., Szkot Robert Anderson skonstruował pojazd, który wyglądem przypominał powóz, jednak koła wprawiał w ruch mechanizm zasilany przez prymitywną, jednorazową baterię. Maszyna prezentowana na wiejskich pokazach wzbudzała wśród widzów sensację: „Zobaczcie, ludzie! Bez konia, a jedzie!”.

Kolejny Szkot, Robert Davidson, mniej więcej w tym samym czasie stworzył prototyp elektrycznej lokomotywy o nazwie Galvani. Jej próby przebiegły tak skutecznie, że pewnej nocy nieznani sprawcy – prawdopodobnie zwolennicy lokomotyw parowych – zniszczyli „diabelską” maszynę.

Pojazd Andersona był niepraktyczny, a lokomotywa Davidsona wciąż niedoskonała i za droga, lecz szlak do użycia elektryczności jako napędu pojazdów został przetarty.

Informacja

Z ostatniej chwili! To ostatnia z Twoich pięciu treści dostępnych bezpłatnie w tym miesiącu. Słuchaj i czytaj bez ograniczeń – zapraszamy do prenumeraty cyfrowej!

Subskrybuj

Największym problemem był ówcześnie brak możliwości ponownego ładowania baterii elektrycznych. Przełom nastąpił w latach 60. XIX w., gdy Francuz Gaston Planté opatentował baterie ołowiowo-kwasowe oparte na ogniwach galwanicznych. Choć prototyp miał wiele wad, umożliwił kolejne próby stworzenia pojazdu zasilanego elektrycznością. Nie rozważano już, czy baterie zastąpią parę i węgiel – pytanie brzmiało: kiedy to nastąpi?

Podczas gdy w Londynie działało już elektryczne metro, a w Nowym Jorku tramwaje, w 1893 r. na Światowej Wystawie w Chicago zaprezentowano wehikuł zaprojektowany przez Williama Morrisona. Był to pierwszy pojazd, który można było wykorzystać praktycznie, o mocy 4 koni mechanicznych i poruszający się z prędkością 20 mil na godzinę. Baterie zasilające trzeba było ładować co 50 mil i zajmowało to 12 godzin.

Elektryczne taksówki

Pierwszym przykładem komercyjnego zastosowania pojazdów elektrycznych była stworzona przez Pedra G. Saloma i Henry’ego G. Morrisa firma taksówkarska, która świadczyła swoje usługi w Nowym Jorku, Bostonie i Baltimore. O tym, jak duże (na te czasy) było to przedsięwzięcie, może świadczyć fakt, iż w 1900 r. pasażerów woziło ponad 600 takich pojazdów. Problem ładowania baterii rozwiązano, tworząc pierwsze na świecie bazy, w których taksówki zaopatrywano w nowe ogniwa, zostawiając do ładowania zużyte.

Elektryczne taksówki działały także w Londynie i Paryżu, a samochody elektryczne z powodzeniem konkurowały ze spalinowymi. Auta na benzynę trzeba było w tych czasach uruchamiać, kręcąc korbą, a po przejechaniu nawet krótkiego odcinka ubrania i skóra pasażerów przesiąkały spalinami.

Samochody zasilane bateriami wypadały korzystniej: nie trzęsło w nich tak bardzo, nie były głośne, umożliwiały prostą i czystą obsługę – nie miały przekładni biegów i mógł je prowadzić praktycznie każdy. W latach 90. XIX w. samochody elektryczne wygrywały ze spalinowymi również osiągami. Pierwszym pojazdem, który na drodze przekroczył prędkość 100 km/h, był elektryczny La Jamais Contente (­Zawsze Niezadowolony) skonstruowany przez Belga Camille’a Jenatzy’ego, kierowcę wyścigowego i właściciela fabryki elektrycznych samochodów we Francji.

Złote lata i nagły zmierzch

Na początku XX w. mogło się wydawać, że elektryczne pojazdy zadomowią się na ulicach Europy i Ameryki. Postępująca elektryfikacja miast, rozwój dróg i bogacenie się społeczeństw sprawiły, iż cieszyły się dużym powodzeniem, a kolejne firmy patentowały i tworzyły nowe ich modele. Jak podaje Britannica, w pierwszych latach XX w. 40% amerykańskich samochodów miało napęd parowy, 38% – elektryczny i tylko 22% – benzynowy.

Jednak to także postęp techniczny spowodował, że już w latach ­­­20. XX w. ­zainteresowanie elektrycznymi samochodami spadło praktycznie do zera. Powodów było kilka. Rozwój sieci drogowej pozwalał jeździć coraz dalej i szybciej, tymczasem poza miastem trudno było o prąd, więc na prowadzenie zdecydowanie wysunęły się samochody spalinowe. W tych ostatnich zaczęto też stosować zapłon elektryczny oraz tłumiki, stały się zatem mniej kłopotliwe w eksploatacji. Masowa produkcja Forda model T sprawiła zaś, że były coraz tańsze i bardziej dostępne. Samochody elektryczne, wciąż przypominające dawne powozy, zostały w tyle i technologicznie, i cenowo.

Lata 60., 70. i 80. XX w. przynios­ły kilka mniej lub bardziej udanych eksperymentów wskrzeszenia samochodu na baterię, jednak większość z nich wyglądała jak próba przekonania świata, że dobrego elektrycznego samochodu po prostu nie da się zrobić. Iskrę nadziei rozpaliły nowe akumulatory niklowo-kadmowe, które ładowały się trochę szybciej i były lżejsze, ale wciąż dużo większe możliwości silników spalinowych sprawiały, że nikt nie chciał zainteresować się tym tematem na serio. Projekty elektrycznych samochodów, które miały wyraźnie różnić się od pojazdów spalinowych, nie były też atrakcyjne wizualnie, a koszt ich produkcji okazywał się bardzo wysoki.

W tym momencie historia samochodu elektrycznego znów traci napęd. Bez lepszej baterii i możliwości praktycznych elektryczna rewolucja w motoryzacji nie ma szans powodzenia.

Baterie na Księżycu

Najdroższym na świecie samochodem elektrycznym jest bez wątpienia łazik księżycowy, a właściwie trzy łaziki skonstruowane na potrzeby misji kosmicznych. Budżet pojazdu, który będzie mógł „jeździć” w warunkach księżycowej grawitacji, wyniósł ponad 38 mln dolarów, co oznacza, że jeden pojazd kosztował 12,5 mln USD.

NASA zleciła projekt Boeingowi i General Motors, wskazując wybór silnika elektrycznego na pozbawionym powietrza Księżycu jako oczywisty. Kierownikiem zespołu konstruktorów został Polak, prof. Mieczysław Bekker, który był również autorem rozwiązań technicznych pozwalających łazikowi poruszać się po powierzchni Księżyca.

Wehikuł wyposażono w ogniwa srebrowo-cynkowe, które zasilały cztery silniki umieszczone przy każdym z kół. Podczas misji Apollo 15, 16 i 17 trzy łaziki przejechały po powierzchni Srebrnego Globu łącznie 17 km. Choć są przeznaczone do jazdy z prędkością około 10 km/h, astronauta Eugene Cernan ustanowił rekord, pędząc po księżycowych bezdrożach 18 km/h.

Zasilane jednorazowymi bateriami łaziki po wykorzystaniu pozostawiono na Srebrnym Globie. Obecnie na Księżycu parkuje aż pięć pojazdów: trzy łaziki USA i dwa łunochody Rosji.

Kalifornia bez emisji

Praktycznie do lat 90. XX w. warunki rozwoju motoryzacji dyktowały silniki spalinowe. Co prawda co jakiś czas pojawiały się nowe projekty, jednak problemy pozostawały te same – ograniczone możliwości baterii i wysokie koszty produkcji.

Przełomem okazała się uchwalona na początku lat 90. kalifornijska ustawa nakazująca firmom motoryzacyjnym wprowadzenie do swojej oferty przynajmniej jednego pojazdu odpowiadającego zaostrzonym wymaganiom dotyczącym ograniczenia emisji spalin samochodowych. Tak się składa, że warunek ten spełniają tylko samochody elektryczne. Producenci, chcąc utrzymać się na lukratywnym kalifornijskim rynku, musieli na poważnie zainteresować się „elektrykami”.

Wśród wielu marek, które podjęły walkę o ulice Los Angeles, znalazł się oczywiście amerykański gigant General Motors i zaskoczył konkurencję, tworząc całkiem nowy i wyjątkowo wydajny model GM EV1. Dzięki zastosowaniu akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych udało się w końcu zapewnić sensowny zasięg 250 km przy stosunkowo szybkim i łatwym ładowaniu. Samochód, przedstawiany jako ekologiczno-technologiczny przełom, szybko znalazł wielu odbiorców wśród celebrytów, co w Kalifornii jest najszybszą drogą do sukcesu.

GM EV1 nie stał się jednak hitem salonów samochodowych głównie z powodu polityki General Motors – nie sprzedawano pojazdów, tylko wypożyczano je użytkownikom w ramach programu testowego. W pewnym momencie koncern, tłumacząc się nierentownością projektu, zaczął wypowiadać właścicielom umowy i odbierać im samochody. Wybuchł skandal, bo korzystający z pojazdów byli z nich zadowoleni i wcale nie chcieli ich oddawać. Wszystkie EV1 poddano jednak kasacji. Ówczesny prezes General Motors, Rick Wagoner, do dziś uważa przerwanie programu za swój największy błąd.

Odpowiedź na pytanie, czy była to chłodna kalkulacja General Motors, która nie uznała elektrycznych samochodów za wystarczająco dochodowy biznes, czy zmowa lobby naftowego widzącego w sukcesie EV1 zagrożenie, zostawmy fanom teorii spiskowych. Faktem jest, że od tego momentu zaczął się renesans elektrycznych samochodów.

Brakujące ogniwo

W 1997 r. firma AC Propulsion, stworzona przez inżyniera pracującego wcześniej w General Motors, zaprezentowała sportowy samochód o nazwie tZERO. Dzięki (dopiero co wynalezionym) bateriom litowo-jonowym ten lekki, potrafiący przyspieszyć od 0 do 100 km/h w 3,7 s i mający zasięg prawie ­­500 km pojazd zainteresował pewnego wizjonera, a przy okazji też milionera. Elon Musk dołączył do start-­upu Tesla Motors, który przejął projekt tZERO i tak w dużym skrócie zaczęła się historia marki będącej ­symbolem elektrycznej rewolucji motoryzacyjnej.

Baterie litowo-jonowe w końcu dały możliwości mogące zadowolić zarówno inżynierów, klientów, jak i księgowych. W zaprezentowanej w 2007 r. pierwszej wersji roadstera Tesla zastosowano aż 6831 ogniw Li-Ion, które zasilały silnik o mocy 250 koni mechanicznych. Rosnąca lista chętnych do zakupu kosztującego ponad 100 tys. dolarów samochodu szybko zmusiła firmę do rozwoju i pokazała potencjał elektrycznej motoryzacji.

Elektryczne liście

Choć to Tesla jest najbardziej rozpoznawanym elektrycznym samochodem, koszulkę lidera ma zupełnie inny zawodnik. W 2009 r. w Tokio zaprezentowano Nissana Leaf, który może i jest mniej efektowny i nie tak „marketingowy”, jednak świetnie sprawdza się jako auto miejskie. Jego prostota i bardzo przyzwoite osiągi sprawiły, że sprzedano już ponad 300 tys. sztuk tego modelu, co czyni go najpopularniejszym elektrycznym pojazdem na świecie. W ślad za Nissanem ruszają inne koncerny: BMW, Hyundai i Ford. Wkraczamy w kolejny złoty wiek elektrycznych samochodów.

Drogo, ale będzie taniej

Władze stanu Kalifornia uważają, że przyszłość należy do elektrycznych aut. Do 2040 r. sprzedaż pojazdów spalinowych ma być tam zakazana, a przepisy ograniczające dopuszczalną emisję spalin zaostrzają się dosłownie co pół roku. Afera wokół nieprawdziwych danych emisji zanieczyszczeń z silników dieslowskich Volkswagena i gigantyczne koszty, jakie koncern z Wolfsburga poniósł z tego powodu, uświadomiły branży motoryzacyjnej, że nadeszły czasy, gdy kwestii czystego powietrza nie można lekceważyć.

Samochody elektryczne nie emitują zanieczyszczeń, jeździ się nimi dużo taniej i ciszej niż spalinowymi, a w dodatku całkiem szybko. Niektórzy jednak będą narzekać na wciąż niewielkie zasięgi, konieczność planowania trasy między stacjami ładowania czy na za cichy „silnik”, potencjalnie niebezpieczny dla pieszych, którzy mogą nie usłyszeć nadjeżdżającego pojazdu.

Pozostaje też kwestia „prawdziwych” kosztów baterii samochodowych. Podczas produkcji ogniwa jonowo-litowego o mocy 30 kW do atmosfery zostaje wyemitowanych ponad 5 t dwutlenku węgla. Dla porównania samochód spalinowy, który pokonuje trasę pomiędzy Warszawą a Poznaniem, emituje 75 kg CO2. Według szwedzkich naukowców, aby dorównać emisji zanieczyszczeń powstałych przy produkcji baterii dla Nissana Leaf, trzeba by przez trzy i pół roku non stop jeździć 120-konnym dieslem.

Według szwedzkich badań pojazdy zasilane elektrycznie na razie najlepiej sprawdzają się jako autobusy czy taksówki w wielkich miastach, gdzie emisja spalin ma znaczący i negatywny wpływ na życie mieszkańców. Jeśli jednak produkcja ogniw w niedalekiej przyszłości oprze się na źródłach odnawialnych, znacznie zmniejszy to koszt ekologiczny.

Na świecie jeździ obecnie prawdo­podobnie ponad miliard samochodów. Tylko 1% z nich ma napęd elektryczny, ale sprzedaż rośnie w dwucyfrowym tempie. Miejsce na zamkniętej liście oczekujących na produkowany od 2017 r. model Tesla 3 można kupić już za kilka tysięcy dolarów. I podczas gdy wystrzelony w kosmos roadster Tesli mknie w kierunku Marsa, na Ziemi jest już chyba jasne, że samochody zeroemisyjne to nieuchronna ewolucja.