Szwedzi pokazują alternatywę: mniejsza bateria dzięki elektrycznym drogom
Mocniejsza, mająca większą gęstość i wydajność bateria – to większy zasięg. W tym kierunku zmierza obecnie większość badań dotyczących rozwoju aut elektrycznych. Niemniej jednak równocześnie prowadzone są badania nad ładowaniem aut bezpośrednio z jezdni. Specjalne tory testowe do ładowania za pomocą indukcji powstały m. in. we Włoszech i w USA. Badanie przeprowadzone przez Chalmers University of Technology w Szwecji pokazują realne zyski z takiego rozwiązani na podstawie rzeczywistych wzorców jazdy miejscowych kierowców. Wynika z nich, że dla użytkowników BEV-ów optymalne byłoby połączenie „usługi” ładowania dróg elektrycznych na 25 procentach najbardziej ruchliwych dróg krajowych i europejskich oraz ładowania w domu.
Jeśli samochód elektryczny ładuje się podczas jazdy, rozmiar akumulatora można zmniejszyć nawet o 70 procent, a obciążenie sieci energetycznej można rozłożyć na cały dzień. Tego typu ładowanie w ruchu akceptuje zaś większość kierowców – to główne wnioski z badania Chalmers University of Technology w Szwecji, gdzie po raz pierwszy naukowcy połączyli tak zwany elektryczny system drogowy z rzeczywistymi wzorcami jazdy szwedzkich kierowców.
Szwedzki rząd zaproponował zakaz sprzedaży nowych samochodów z silnikami benzynowymi i wysokoprężnymi od 2030 r. w celu zmniejszenia emisji dwutlenku węgla. Podobne tendencje obserwuje się w całej Europie (Unia zakaz chce wprowadzić od 2025 r.), o czym świadczy szybko rosnąca sprzedaż pojazdów elektrycznych. Wraz z postępem tego rozwoju rosną również wyzwania, w tym nierównomierne obciążenie sieci energetycznej i miejsce ładowania pojazdów elektrycznych.
Różne sposoby ładowania pojazdów w ruchu
Kilka krajów, w tym Szwecja, Dania i Niemcy, testuje, czy elektryczny system drogowy (ERS) może być wykorzystany do elektryfikacji sieci drogowych. ERS ładuje poruszające się pojazdy pętlami na drodze lub obok niej lub przewodami zawieszonymi nad pojazdami, podobnie jak tramwaje i pociągi. Wszystkie warianty oznaczają, że pojazdy nie muszą być parkowane, aby się naładować, i istnieje mniejsze zapotrzebowanie na duże akumulatory magazynujące energię, aby przezwyciężyć “lęk przed zasięgiem”, termin odnoszący się do strachu lub obaw związanych z doświadczeniami kierowcy pojazdu elektrycznego dotyczącymi odległości, jaką może pokonać ich pojazd elektryczny, zanim akumulator będzie musiał zostać naładowany.
Teraz naukowcy z Chalmers wykorzystali dane z ponad 400 samochodów osobowych do zbadania rzeczywistych wzorców jazdy na różnych częściach szwedzkich dróg krajowych i europejskich. Wykorzystali te dane do obliczenia, między innymi, rozmiaru baterii potrzebnego do ukończenia wszystkich podróży, biorąc pod uwagę możliwe opcje ładowania (stacjonarne w porównaniu z ERS), schematy ładowania i całkowite koszty, w tym infrastrukturę i baterie.
Mniejszy akumulator oznacza niższe koszty
Wyniki pokazują, że połączenie ładowania za pomocą dróg elektrycznych na 25 procentach najbardziej ruchliwych dróg krajowych i europejskich oraz ładowania w domu byłoby optymalne. Akumulatory, które stanowią dużą część kosztów samochodu elektrycznego, mogą stać się znacznie mniejsze, w najlepszym razie byłaby to tylko jedna trzecia obecnego rozmiaru.
– Widzimy, że możliwe jest zmniejszenie wymaganego zasięgu akumulatorów o ponad dwie trzecie, jeśli połączysz ładowanie w ten sposób. Zmniejszyłoby to zapotrzebowanie na surowce do produkcji akumulatorów, a samochód elektryczny mógłby również stać się tańszy dla konsumenta. Korzyści z elektrycznego systemu drogowego dla akumulatorowych pojazdów elektrycznych – mówi Sten Karlsson, który wraz z Wasimem Shomanem i Sonią Yeh opracował i przeprowadził badanie.
Inne pozytywne skutki są m. in. takie, że szczytowe zużycie energii elektrycznej zostałoby zmniejszone, gdyby kierowcy samochodów nie polegali całkowicie na ładowaniu w domu, ale także uzupełniali je elektrycznymi opłatami drogowymi.
– Bardzo dużo osób ładuje swoje samochody po pracy i w nocy, co powoduje duże obciążenie sieci energetycznej (z różnych badań wynika że jest to około 60 – 70 % przyp. red.). Zamiast tego rozkładając ładowanie równomiernie w ciągu dnia, szczytowe obciążenie zostałoby znacznie zmniejszone – dodaje Sten Karlsson.
Ograniczone korzyści na obszarach słabo zaludnionych
Należy jednak pamiętać, że różne grupy kierowców mają również różne możliwości korzystania z połączenia ładowania stacjonarnego i ERS.
– Istnieją duże różnice między grupami, w zależności od wzorców jazdy i bliskości dróg elektrycznych. Nawet w optymalnym przypadku tylko część z użytkowników mogłaby polegać tylko na elektrycznym ładowaniem dróg, podczas gdy inni w ogóle nie byliby w stanie skorzystać z tej możliwości. Na przykład widzimy, że ci, którzy mieszkają na wsi, potrzebowaliby prawie 20 procent większego zasięgu baterii w porównaniu z tymi, którzy mieszkają w centrum miasta – mówi Wasim Shoman.
Naukowcy porównali trzy scenariusze ładowania, jeden z ładowaniem stacjonarnym i ERS, jeden z ładowaniem stacjonarnym i jeden z wyłącznie infrastrukturą ładowania ERS. Połączenie ERS i ładowania w domu jest optymalne i zmniejsza zapotrzebowanie na baterię o 62-71 procent (w najlepszym przypadku). Oszczędności netto dla właściciela samochodu z mniejszych akumulatorów przewyższają koszt ERS.
Zdaniem autorów ważny w takim rozwiązaniu jest też model biznesowy, ponieważ korzyści i koszty mogą zostać nierównomiernie rozłożone.
Fakty o drogach elektrycznych w Szwecji
W Szwecji jest kilka krótkich odcinków testowych z różnymi elektrycznymi technologiami drogowymi, w tym w Lund i na Gotlandii, ale pierwszy pilotaż ze stałą drogą elektryczną jest już w toku. Szwedzkie Ministerstwo Transportu buduje 21-kilometrowy odcinek między Örebro i Hallsberg wzdłuż trasy E20. Droga elektryczna ma zostać ukończona w 2026 roku.
Źródło: chalmers.se, własne
zdj. pixabay
