Základní rozdíly mezi vozem se spalovacím motorem a elektromobilem, jako je třeba Tesla

Článek původně vznikl pro blog společnosti DEVINN, která se zabývá vývojem elektroniky pro automobilový průmysl, a zde byl otisknut se svolením.

V čem jsou elektromobily jiné? Některé části vozu chybí, jiné naopak přebývají. Vývojář společnosti DEVINN jednoduše a věcně shrnuje základní specifika konstrukce elektromobilu a jeho vlastnosti.

Spalovací vs. elektro motor – princip fungování

Nejprve se v rychlosti podíváme na spalovací motor, ten nasává vzduch z okolí a palivo z nádrže, hořením jejich směsi ve spalovací komoře dochází k rozpínání směsi a pohybu pístů. Tento pohyb roztáčí hřídel, která je přes spojku spojena s převodovkou, a ta pak roztáčí kola vozidla. Spaliny odcházejí ze spalovacích komor přes výfukové potrubí. Pro pohon vozidla jsou zjednodušeně potřeba následující komponenty: vzduchový filtr, sací potrubí, palivová nádrž, blok motoru s písty a hřídelí, spojka, převodovka a výfukové potrubí.

Elektrický pohon potřebuje zcela odlišné komponenty. Funguje totiž na úplně jiném principu. V baterii vznikne chemickou reakcí elektrická energie, ta je vedena do výkonové elektroniky, která upraví napětí a proud pro aktuální potřeby elektrického motoru. V elektrickém motoru dojde k vytváření elektromagnetických polí, jejichž interakcí dojde k roztočení hřídele motoru, ta je přes jednoduchý jednostupňový reduktor spojena přímo s koly vozidla. Při jízdě nejsou produkovány žádné plyny, výfukové potrubí není potřeba.

Elektromotor v Tesle Model 3 (Zdroj: ingeneerix)

Sensorika motoru – dvě čidla stačí

Dnešní spalovací motory se staly velice složitými zařízeními s desítkami různých čidel, senzorů a servopohonů. A to jednak přirozenou snahou vývojářů udělat co nejlepší motor a jednak vlivem různých ekologických nařízení (filtry pevných částic, AdBlue apod.).

Oproti tomu je elektrický motor velice jednoduchý stroj, ke své funkci potřebuje jedno čidlo polohy rotoru a jedno teplotní čidlo ve vinutí. Zatímco ve spalovacím motoru může dojít k poruše několika desítek nebo stovek dílů, v elektrickém motoru při správné konstrukci dochází pouze k opotřebení ložisek. Také ta by ale měla překonat životnost celého vozidla. Elektrický motor by tedy neměl vyžadovat žádnou údržbu během života elektromobilu.

Umístění motoru – v elektromobilu variabilní

Pro vozidla se spalovacím motorem se postupně ustálila koncepce s motorem vpředu a pohonem předních kol, případně pohonem všech kol. Pro spalovací motor byla tato koncepce výhodná hned z několika důvodů. Jsou jimi například potřeba deformační zóny vpředu, blízkost hnané nápravy k motoru, potřebná délka výfukového potrubí, velikost spalovacího motoru, potřeba chlazení a další.

Elektrický motor o stejném výkonu zabere méně místa, navíc nepotřebuje výfukové a sací potrubí, neohřívá se na tak vysoké teploty. Lze ho tedy umístit vícero způsoby s menšími konstrukčními omezeními v porovnání se spalovacím motorem. Zde se mírně liší přístup různých výrobců. Zatímco například Tesla a nově i VW jde cestou čistě elektrické platformy, kde vychází výhodněji umístění hlavního motoru k zadní nápravě, případně dvou motorů (vpředu a vzadu) pro pohon 4×4, tak třeba Peugeot a Hyundai používají společnou platformu pro elektrická a spalovací vozidla. Nahrazují tedy spalovací motor elektrickým, tudíž je umístěný u přední nápravy.

Umístění baterie a motoru na Modelu S (Foto: Oleg Alexandrov)

Spojka – jednoduše není potřeba

Elektrické auto nemá spojku. Spalovací motor musí mít při rozjezdu určité nenulové otáčky, k postupnému vyrovnání otáček motoru a kol využívá spalovací motor spojku. Oproti tomu elektrický motor je schopný uvést celé vozidlo do pohybu od nulových otáček. Spojka tedy není potřeba. Stejně tak není potřeba setrvačník a převodovka, a to ani automatická. Je aplikován pouze stálý převod mezi motorem a koly.

Plyn – reakce téměř okamžitá

Reakce elektrického vozidla na plyn je téměř okamžitá. Elektrický motor má výrazně méně točivých setrvačných hmot, navíc pro zvýšení rychlosti není nutné zvyšovat otáčky turbodmychadla, řadit a podobně. Stačí jednoduše změnit spínací logiku tranzistorů, které spínají třeba 20 000x za vteřinu. Zrychlení se tedy dostaví téměř okamžitě.

Hmotnost elektromobilu – baterie prostě něco váží

Negativní vlastností elektrických vozidel je velikost a hmotnost baterie. Pro představu baterie Modelu 3 od Tesly, která stačí pro dojezd 400 – 500 km, váží kolem 500 kg. A to je na tom Tesla se svými bateriovými úložišti ze všech výrobců asi nejlépe. Zvýšená hmotnost vozidla negativně ovlivňuje jeho jízdní vlastnosti. Aby byl vliv co nejmenší, je baterie umístěna co nejblíže k vozovce. Těžiště elektrických aut je tedy velmi nízko, což pozitivně ovlivňuje chování v zatáčkách a částečně kompenzuje zvýšenou hmotnost vozidla. Pro snížení celkové hmotnosti elektrických vozidel se výrobci snaží také snížit hmotnost karoserie a ostatních komponent využitím hliníkových (Tesla X a S) a kompozitních materiálů (BMW i3), nebo vysokopevnostní oceli (Tesla Model 3).

Údržba elektromobilu – minimální, ale snižuje se dojezd

Elektrické vozidlo vyžaduje minimální údržbu. Na rozdíl od vozidla se spalovacím motorem není potřeba měnit olej, vzduchový filtr, palivový filtr, zapalovací svíčky, rozvodný řemen s kladkami a vodním čerpadlem. Vozidlo nemá alternátor a řemenice, díky rekuperaci dochází k minimálnímu opotřebení brzdových destiček a kotoučů.

Na druhou stranu je nutné zmínit, že dochází k postupné degradaci baterie, kterou bude dříve nebo později nutné vyměnit nebo repasovat. Degradace baterie a s ní související snižování dojezdu bude pravděpodobně u každého vozidla probíhat trochu jinak. Záleží především na stylu jízdy, teploty okolí, využívání rychlonabíjení a další. Většina výrobců poskytuje záruku kolem 160 000 km nebo 8 let na snížení kapacity maximálně o 25 %. Jak bude probíhat a kolik bude stát případná repase nebo výměna baterie, bude záležet na programech výrobců a vývoji ceny lithiových článků. V extrémních případech by mohla cena výměny dosahovat sta tisíců korun.

Baterie v Tesle Model 3 (Foto: Motortrend)

Bezpečnost – hořlavost baterií a vysoké napětí

A jak je to s bezpečností? Baterie elektrických vozidel jsou vysoce hořlavé. To je ale benzín také a stal se tak běžnou součástí naší dopravy, že už žádné nebezpečí ani nevnímáme. V elektrických vozidlech je navíc elektrická soustava s napětím kolem 400 V, které může u člověka při dotyku vést ke smrtelnému poranění. To ale může i 230 V, které máme ve většině elektrických zařízení v domácnosti. V elektrických vozidlech je tato elektrická soustava izolovaná od země a od karoserie. Pro zásah elektrickým proudem by bylo nutné dotknout se jednou částí těla plusového a druhou minusového vodiče (tzn. dvou různých poškozených vodičů naráz). Na rozdíl od domovní zásuvky, kam stačí strčit jeden „hřebík“. Navíc jsou veškeré kabely provedeny ve vícenásobné izolaci a elektronika hlídá, zda nedošlo k takovému poškození, při kterém by se dostalo napětí na karoserii vozidla.

Závěrem – maká se na snížení hmotnosti a ceně

Elektrická auta mohou být výrazně jednodušší s menšími nároky na údržbu a vyšším komfortem pro uživatele (pomineme-li nabíjení na dlouhých trasách). Největší aktuální výzvou pro vývojáře je snížení hmotnosti a ceny baterie. Ale i zde se blýská na lepší časy a ještě nedávno bylo o dost hůř.




Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
65 Komentáře
nejstarší
nejnovější nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře
Ivo Janáček

Oproti tomu je elektrický motor velice jednoduchý stroj, ke své funkci potřebuje jedno čidlo polohy rotoru a jedno teplotní čidlo ve vinutí. Zatímco ve spalovacím motoru může dojít k poruše několika desítek nebo stovek dílů, v elektrickém motoru při správné konstrukci dochází pouze k opotřebení ložisek. Také ta by ale měla překonat životnost celého vozidla. Elektrický motor by tedy neměl vyžadovat žádnou údržbu během života elektromobilu.”
 
Přesně tohle je i můj názor a proto nechápu, proč Tesla tak často v rámci záruky mění motory. Tuší to někdo?

Mr. G

Myslim, ze mali problemy so “stalym prevodom” ako to autor nazval v clanku. Mechanicke zavady, a tiez neico s napajanim motora tam odchadzalo. Ak si dobre pamatam, pisali o tom, ze im kritizovali navrh, ze loziska sice na prenos vykonu stacia, ale mali malu zivotnost.
 comment image

Martin B

Měli problémy se staršími kusy u prvních modelů. Prostě chvíli trvalo než vyladili produkci u nové firmy. Dneska už s tím problém není, ale u lidí existuje určitá setrvačost a taky jsou ty první kusy stále v provozu.
 

Naposledy upraveno před 1 rokem uživatelem Martin B
Jiří Vršínský

Pamatuji se, že jsem kdysi slyšel, že se skutečně jednalo o problém s ložisky. Ložiska u takto kompaktních a výkonných motorů skutečně problém jsou, musí vydržet vysoké otáčky, velké působení sil, navíc se přes ně můžou uzavírat některé “parazitní” proudy způsobující elektrochemické stárnutí.
Můj osobní názor je, že s rychlostí vývoje, kterou Tesla předvádí, nemohli mít dostatek času na řádné otestování všech komponent, na druhou stranu jen díky tomu můžou mít náskok před konkurencí a minimálně v oblasti pohonu a baterie náskok skutečně mají.

PeVa

A co komutátor….to často bývá nejslabší článek elektrického stejnosměrného motoru. Autor se o něm nějak zapomněl zmínit. Každou půlotáčku je třeba totiž přepolovat vinutí cívek. Komutátor je řešen pomocí uhlíků a volných plošných kontaktů, V prašném prostředí se začně výtvářen oblouk a na kontakech se navařuje nevodivá vrstva, až nakonec celý motor odejde….Je to nejčastější porucha el. přístrojů…Jak má toto řešeno Tesla jsem nenašel.

Petr

S komutátorem problémy nejsou. Tesla používala asynchronní motor a pak přešla na synchronní reluktanční motor s permanentními magnety. Ani jeden z těchto motoru nemá komutátor.

kuba

Komutátor tam je elektronický.

technomagg

extrémní až nesmyslný výkon motoru vs malé rozměry – ty ložiska to prostě nezvládnou – ten kroutící moment a rychlé změny výkonu klade na ložiska motoru extrémní nároky – podle mne by stačilo snížit výkon motoru na normální úroveň a motor vydrží násobně více, ale to by nebylo tolik cool

Invc

našel by se někdo, kdo by mi vysvětlil, jak se výkon a kroutící moment (či jejich změny) týkají ložiska?

Já žil v představě, že ložisko se přenosu prakticky neúčastní a jedná se naopak o oddělující prvek a ne přenosový prvek…

Ale rád se nechám poučit.

rorejs

Pokud je na ose motoru ozubené kolo, které přenáší jeho výkon dál, tak na ložisko bude působit radiální síla o stejné velikosti, jako je síla působící na zuby v místě přenosu na další ozubené kolo. A ta síla bude značná, protože takový elektromotor má velký kroutící moment. Při velkých rychlostech (otáčkách) tam navíc můžou vznikat různé vibrace a oscilace, a taky tam působí vibrace samotného vozu na výmolech a třeba i Coriolisova síla v zatáčkách. Takže ta ložiska to určitě nemají lehké.

Invc

Tos mi nepomohl – pořád mi to nedává smysl. Jak to chápu já:
 
Řekněme, že mám úplně nejjednodušší kluzné ložisko (3cm tlustý ocelový plát pna stojato, v tom kulatá vymaštěná díra a tou kulatou dírou vodorovně prostrčená kulatá osa).
 
Motor točí tou osou… a tomu ložisku přece musí být zcela jedno, jak velký točivý moment zrovna motor na tu tyč vyvíjí… protože v ideálním případě (v případě ideálního ložiska) to ložisko neklade otáčení tyče žádný odpor… ..
 
Co tomu ložisku není jedno – je například tlak celé té tyče dolů celkově, nebo na jedné straně… ale to nemá nic společného s otáčením té osy a výkonem / točivým momentem motoru.
 
Ložisko samozřejmě pocítí rychlost otáčení – ale to je něco jiného než přenášený točivý moment nebo výkon motoru – rychle, se může točit i slabým motorem / s nízkým točivým momentem.
 
Mimochodem … znáš hračku jménem Fidget Spinner?
 
(jinak pro upřesnění – já samozřejmě chápu, že ložiska to nemají lehké, já narážím čistě na to, tvrzení: “kroutící moment a rychlé změny výkonu klade na ložiska motoru extrémní nároky“)

Naposledy upraveno před 1 rokem uživatelem Invc
Tom

Za mě je to jednoduché na ložiska se přenáší většina výkonu a stručně asi takto motor se točí a výstupní hřídele též a na ní ozubené kolo v tento moment ložiska krom otáčení a gravitace nepřenáší nic jenže když na to ozubené kolo připojíme další vše se hned mění, když řekneme že se to další kolo nemůže otáčet tak se kolo 1 na motoru snaží posunout ve směru otáčení na nějakou stranu a díky tomu že zuby jsou šikmé tak i nahoru tyto síly musí ložiska přeprat a jsou opravdu velké no a když si uvědomíte že kolo 2 je vlastně už přímo s koly auta tak když auto stojí tak ono taky a aby se pohnul 2tuny těžký vůz kevsemu za 3s na 100 tak musí ložiska přeprat ohromný tlak aby donutily kolo 2 se otočí a ne aby kolo 1 ujeli do strany. Lépe by pomohl nákres ale teď na mobilu dělat nebudu.

rorejs

Odpověď je v mé první větě. Ozubené kolo je v podstatě speciální případ páky. Pokud by se síla z ozubeného kola přenášela na dvě další ozubená kola umístěná protilehle, tak by se ty síly vyrušily a kroutící moment by na osu (ložiska) neměl vliv. U klasického ozubeného převodu ale ta síla bude působit i na osu (ložisko), a to ve stejné velikosti a opačném směru než síla v bodě kontaktu ozubených kol.

Tomáš Kratochvíl

Tak ciste logicky, pokud by na radialni lozisko nepusobily zadne radialni sily, tak tam proste nemusi byt. V praxi toto plati casteji pro axialni loziska, protoze vetsina aplikaci pracuje se silami spise radialnimi. V tom elektromobilu, jak psali uz ostatni, je prevod od motoru ozubenym kolem, ktere se pri zatezi snazi od motoru oddalit. Sila tam bude dost znacna, a vsechno musi udrzet radialne ta loziska. Druha pricina namahani lozisek je zpusobena zmenami polohy roztoceneho rotoru pri jizde (zatacky, vibrace) a s tim souvisejici reakcni sily, ktere zachycuji prave a jen loziska. Takze predstava, ze lozisko si tam jentak sedi a toci se v ose je samozrejme spatna.

Invc

Pokud by tam nepůsobily žádné radiální síly, tak tam nemusí ložisko být – ovšem, naprosto přesně, ale trochu mimo toho nač sem se ptal. (DTTO druhá příčina namáhání ložisek – zatáčky, vibrace, změny polohy osy).
 
Mě zajímala ta souvislost / závislost na točivém momentu a výkonu (respektive rychlým změnám výkonu) – protože tyto dvě veličiny primárně radiálně na ložisko nepůsobí.
 
Zatím jediné z těch vysvětlení, které je nějak závislé na točivém momentu – je to ozubené kolo, které de facto převede přenášený točivý moment částečně do radiálního působení na osu … (a tím pak do radiální působení na ložisko. Bez tohoto “dodatečného” prvku mi to totiž smysl nedávalo.
 

Tomáš Kratochvíl

To ozubené kolo ale může být ve dvojici proti sobě a tím se radiální účinek sil vyruší. Zbyde potom “pouze” ta reakce točivého momentu na jakékoliv mimoosové zatížení, typicky ty zatáčky. Čím větší výkon, tím větší točivý moment, tím větší síly, tím jsou potřeba větší ložiska. Samotná změna otáček rotoru, pokud jede auto rovně, se na ložiska nijak neprojeví.

Ivo Janáček

Já si myslím, že tady je jakékoli vysvětlování marné.

PetrK

No ono je to možná proto, že ložisko je součástka, která má v popisu práce žádný točivý moment nepřenášet, respektive, pracovat prosti tomu, aby se nějaký přenesl. Už jenom proto, že jedna jeho část bývá pevně uchycena.
Tedy samozřejmě je namáháno působením váhy celé soustavy, ale přenos točivého momentu do toho tak nějak nezapadá. Nepřímo si to dovedu představit – čím větší potřeba přeneseného výkonu, tím vyšší přítlak. Z logiky věci to nevyplývá, takže otázka je na místě.
 

Naposledy upraveno před 1 rokem uživatelem PetrK
Silhan.J

Souhlasím. Je to stejné jako u počítačů. 160 kb RAM musí každému stačit.

Martin

Krásne zhrnutie

Lukáš Lemon

Myslím, že článek je velmi zjednodušený a rozhodně ignoruje další problémy ať Tesly nebo jiných aut. Třeba požár lithiové baterie je veliký problém : https://www.idnes.cz/plzen/zpravy/hasic-pozar-elektromobil-baterie-haseni-motor-nehoda-vozidlo.A191031_511323_plzen-zpravy_vb

Martin B

Požár je vždycky problém. U elektromobilu je to o něco komplikovanější, ale zase je výrazně nižší pravděpodobnost vzplanutí a požár se rozhořívá pomalu ve srovnání s benzínem.
Letos v Norsku vzplanul diesel v podzemních garážích. Shořelo 300 aut a zřítila se část budovy.
 
https://www.thedrive.com/news/31763/norwegian-airport-parking-garage-fire-torches-hundreds-of-cars-grounds-flights
 
U nás se o tom nikde nepsalo. Když v loni v Číně vzplanula v podezmních garážích Tesla a shořely 2 sousední auta, tak se o tom psalo na celém světě v každém plátku.

Bojkas

😀 ale no tak. Když by se psalo o každém požáru spalovacího auta, tak nečtete nic jiného.

Jiří Vršínský

Článek je velmi zjednodušený pro široké publikum, požár baterie problém je, ale nedochází k němu běžně. Nevím jak články Tesly, ale nedávno jsme testovali články jiné automobilky a byli jsme až překvapení, jak moc toho vydrží, jednak jsou mechanicky velmi odolné proti deformaci i propíchnutí, a ani při probodnutí nebo promáčknutí článku nedocházelo k prudkému hoření nebo explozi.
Doporučuji video:
https://www.youtube.com/watch?v=nUg7cDbRBo0
Náš test se velice blížil prismatickým článkům ve videu, ačkoli nějakého kouře, či drobného plamene jsme byli schopni dosáhnout.

Suczy

Nikdo nerika, ze toto neni problem. Ale lide casto opomiji jeden fakt, ze si kazdy nosi takovou baterku u rozkroku, potazmo dnes i v uchu 😉

Martin B

Mě osobě by zajímaly změny, které Tesla provedla na rotoru u Modelu Y (možná i nové M3). Místo původního masivního bloku mědi nahradili rotor zajímavou konstrukcí z hliníku. Hliník by sám o sobě nebyl nic zvláštního, přece jenom ho používají všichni ostatní. To co je na tom zajímavé je, že původní motor s měděným rotorem byl oproti konkurenci lehký a výkonný. A ten nový hliníkový je ještě lehčí (menší množství kovu a navíc 3x lehčí hliník) a výkon zůstal zachován.
Munro na to poukazoval ve svém seriálu o Modelu Y, ale nikdy se nedostal k detailům. Zřejmě proto, že tuhle zajímavou informaci nechce jenom tak rozdávat, ale bude to v placeném reportu.

Vladimír Todt

EU nyní má v ruce velké dotační tituly na vodík, tak nevím jak to vlastně do budoucna myslí s elmobily. :O

Roll

Je to jednoduché – vodík je bez budoucnosti. Na litr objemu má v sobě kapalný vodík méně vodíku než například benzín a to o dost. + V benzínu hoří ještě uhlík, takže jsou energeticky úplně jinde.
Nějaké palivové články jsou sice hezká predstava, ale potřebovali by ještě větší zázrak než baterie.
A víte co se stane s vodíkem v nádrží při průrazu? Zvětší svůj objem asi 800x + samozřejmě se vzduchem je vysoce hořlavý. To bych radši seděl v tom elektromobilu

Rosetau

Neřekl bych, že vodík nemá budoucnost. Je pravda, že má spoustu nevýhod ale pro větší dopravní prostředky jako jsou lodě je ideální.

pavel

Přesně tak, pokud se řádově nezvýší kapacita baterií, tak jsou jako pohon pro Lodě (ale i letadla nebo vlaky) nepoužitelné. Kdežto vodík ano. lodím by asi tolik nevadilo že vodík zabírá velké objemy, ani že jeho skladování je problematické. V ceně té lodě se to mnohem lépe ztratí než v ceně auta. A velké přístavy taky lépe zafinancují skladovací zařízení na vodík než aby bylo po celém státě na každém rohu jako pro auta. Každopádně je potřeba na té technologii ještě zamakat.

Ondra

A hlavně dokud se bude většina vodíku vyrábět z metanu, tak to moc smysl nedává, to je lepší využívat metan rovnou a jezdit na CNG/LPG, což už běžně funguje.

Ivo Janáček

Vysvětlete to ekopošukům. To prostě nejsou schopni pochopit. Stejně tak pokud by mělo dojít na výrobu z elektřiny, tak pořád je levnější tam přidat uhlík a udělat z toho buď ten metan a nebo benzín/naftu. Pořád to bude ekologičtější, než jen čistý vodík a ten pak zkapalnit za obrovských energetických výdajů a to nemluvím o nákladech na skladování.

pavel

To ano, vodík by bylo nejlepší vyrábět z přebytků obnovitelných zdrojů. případně na solárních farmách k tomu určených. nízkoemisní výroba i spotřeba. Pokud by byla poptávka tak země kde hodně svítí by se toho jistě rády chopili, cena panelů je už dostatečně nízká.

Jiří

Pro ČR by k elektrifikaci celé dopravy bylo potřeba zhruba 20 TWh/rok, pro kompletní přechod dopravy na vodík vyráběný elektrolýzou pak zhruba 70 TWh (kvůli drtivě menší účinnosti celého cyklu). Tipnul bych tak rok 2200, kdy budeme mít takové přebytky v OZE 🙂

Jenda

Zdar
Pracuji na elektrolýze ve Spolchemii a kromě toho, že z námi vyrobeneho vodíku dělame kys. chlorovodíkovou, tak buď palíme v kotly nebo poštíme do luftu. Holt pro něj není využití zatím.I proto Ustí usiluje o to předělat MHD na vodík. Ono v průmyslové výrobě po světě je spousta “odpadního” vodíku a jen čeká na využití.

Ivo Janáček

Proč to nekombinujete s CO2 na něco s vyšší energetickou hustotou, co by se dalo mnohem snadněji následně používat?

Martin B

Otázka je jestli by se to vyplatilo. Výroba metanu z CO2 a vodíku je dost neefektiví – pomalá a energeticky náročná a jestli by se někdy vrátily nutné investice.

diwalt

EU má skvělý talent vybírat k dotacím ty nejhorší možné technologie a činnosti. Biopaliva, OZE, způsob dotací v zemědělství, nyní vodík.
 
Všude od začátku lidé z daného oboru opakují, že způsob dotace je špatný a nepovede k plánovanému cíli. Je to marný, je to marný, je to marný…
 
 
Konkrétně u vodíku – jak už tu zmínili jiný, obrovský problém je skladování vodíku. To je stále nevyřešený a velmi pravděpodobně i neřešitelný problém. Molekula vodíku je velmi malá a dokáže pronikat prakticky libovolným materiálem. Je také vysoce korozivní, takže materiál, ve kterém se skladuje vodík, časem rychle degraduje (neznamená to, že nádrž je za rok na vyhození, ale deset let už opravdu je problém). Vodík je při běžné teplotě plyn, je tedy nutné skladovat při vysokém tlaku nebo při velmi nízké teplotě (vodík má bod varu -252 °C, takže to je fakt problém – pro srovnání dusík má -196 °C, kyslík -181 °C). Obojí, tedy tlak i nízká teplota, znamená dělat velmi pevné (nebo velmi izolované) a tedy těžké a rozměrné nádrže.
 
Takže máte palivo, které proniká stěnou nádrže, nádrž časem degraduje, potřebujete spoustu energie pro uskladnění… Nic moc.
 
A to je teprve první problém.
 
Dále je zde účinnost při využívání vodíku jako paliva. Spalování nemá moc smysl. Tepelný stroj je omezený účinností definovanou carnotovým cyklem, což v momentě, kdy nechladíme stroj na teploty blízké absolutní nule, nedává moc dobré výsledky. Reálně lze využít maximálně cca 50 % tepla na další přeměnu na jinou energii (mechanickou, elektrickou…), kde ale nastávají další ztráty. U vodíku se počítá spíše s palivovými články, které mají spoustu výhod a účinnost je (teoreticky) kolem 60 %. V reálu to je méně, ale i tak je to výborná hodnota. Bohužel jsou drahé, degradují, k výrobě jsou potřeba drahé suroviny. Ve výsledku to je pro uživatele sice čistá, dost drahá legrace.
 
Další problém u vodíku je infrastruktura. Vzhledem k tomu, jak se vodík chová (viz problémy zmíněné u skladování), je velmi omezená doprava na větší vzdálenosti. Čím dále od místa výroby, tím větší ztráty při dopravě. Reálně to znamená, že vodík je ideální spotřebovat v místě výroby. Což ale není dobrý nápad v momentě, kdy by měl být vodík použit hromadně v dopravě. Sice by se nabízelo využívat stávající “benzínky” a upravit je na skladování a tankování vodíku, ale ty úpravy jsou strašně náročné, doprava vodíku k nim by byla mnohem složitější (výrazně více cisteren, protože při dostatečném zajištění bezpečnosti převozu převezou menší objem paliva, navíc s menší energetickou hustotou).
 
Nabízela by se možnost tedy vyrábět vodík přímo na čerpací stanici. Skvělý nápad, který má ale pár háčků. Tím se dostáváme k samotné výrobě…
 
Naprostá většina průmyslově vyráběného vodíku se dnes získává parním reformingem zemního plynu. Je to zdaleka nejvýhodnější a energeticky nejméně náročný způsob výroby. Další produkce jsou parní reforming jiných uhlovodíků (lze používat přímo ropu a ropné deriváty), reforming uhlí a teprve až pak elektrolýza. Ta je totiž energeticky velmi nevýhodná a má nevýhody i v dalším zpracování, kdy je potřeba oddělit samostatně vodík. Reforming je v tomto opravdu výrazně jednodušší.
 
Bohužel ani využívání přebytků elektřiny z OZE nemá v tomto žádný zásadní vliv. Aby výroba vodíku byla efektivní, musí běžet kontinuálně. Nejde ani tak o rozklad vody, to je ta nejmenší část, která se opravdu dá dělat nárazově. Jde o další zpracování – oddělení jednotlivých plynů, tlakování, skladování, udržování potřebných tlaků a teplot. Tahle část potřebuje energii trvale a tedy to výkyvy OZE nijak neřeší.
 
Takže tu máte palivo budoucnosti, které má sice na jedné straně pozitivum, že výsledek reakce (ať už hoření nebo průchod palivovým článkem) je vždy čistá voda, ale na straně druhé máte spoustu negativ v podobě velmi malé účinnosti celého procesu, obrovské energetické náročnosti, složitého a drahého skladování, degradaci materiálů, které přijdou do styku s vodíkem, drahou výstavu infrastruktury a další a další drobnosti, které nejsou vidět na první pohled.
 
Jediná země na světě má v tuto chvíli vodíkovou ekonomiku trochu zvládnutou a tou je Japonsko. Není to ovšem proto, že by se rozhodli používat vodík v dopravě a na základě toho začali vše budovat. Důvod je přesně opačný. Japonci dlouhodobě průmyslově vodík využívají zdaleka nejvíce (průmyslové využívání vodíku je všude, ale Japonci jsou o řád až dva jinde – přesnou příčinu neznám) a tedy v momentě, kdy mají celou infrastrukturu, kdy mají pro průmyslové potřeby vyřešené skladování, řeší, že by mohli využívat přebytky (sic!!) pro další činnosti, mimo jiné pro dopravu. Právě proto jde Japonská Toyota či Mazda cestou vodíkových aut. V jejich situaci, kdy mají už velké využití vodíku v průmyslu, to je řešení výhodné a pro přechodnou dobu, než přejdou na plnou elektrifikaci dopravy, dobře použitelné. Tak, kde podobná infrastruktura není, nemá vodík v dopravě žádný smysl. Je využitelný pouze v lokálních a omezených případech, ale pro masivní využití v autodopravě je to ekonomický, technický i ekologický nesmysl. Ne, že by se to nedalo udělat, ale bude to drahé, neefektivní a ve výsledku to povede k růstu emisí, zvýšené spotřebě surovin a dalším negativním efektům.

Ivo Janáček

Tak lépe bych to nenapsal, ale přesto tam máte asi od nějakého ekomaniaka mínus. Asi za to, že jste napsal pravdu a ta bývá vždy po zásluze potrestána jak už správně kdysi říkal Werich.

diwalt

Ten mínus mám určitě od nějakého kolemjdoucího jazykového redaktora, který chudák musel čelit infarktu při té spoustě chyb. 🙂 To mám z toho, že jsem při práci chtěl napsat rychlou odpověď a až při psaní, kdy text košatěl, mi došlo, že úplně stručně to napsat nejde. Pak už jsem si to ve spěchu nepřečetl a čeština dostala na frak.
 
Ale to jen tak v nadsázce… Pochopitelně bych uvítal, kdyby ten, kdo dal mínus, napsal, s čím nesouhlasí. Když to jde a mám pocit, že to má smysl, snažím se reagovat a upřesnit, ale vzhledem k velmi omezenému času, stejně tak i já nechávám spoustu věcí bez reakce a prostě jen kliknu na nesouhlas. Sice vím, že se tím často připravuju o zajímavou debatu, ale kdybych měl čas jen na zajímavé debaty…
 
Takže to je naprosto v pořádku.

Jan Vanda

Ten mínus byl pravděpodobně za argumentační fauly v textu – tedy předpokládám, že v problematice se vyznáte, a proto některé informace uvádíte tendenčně nebo neuvádíte vůbec úmyslně.
Za prvé, není pravda, že skladování vodíku je neřešitelný nebo nevyřešený problém. Plynný vodík se skladuje v kompozitních nádržích pod tlakem 70 MPa se skladovací hustotou cca 30 kgm-3. Kompozit (polymer+uhlíkové vlákno+aramid) nekoroduje a nedochází k vyšším únikům, než jsou běžné při práci s jinými plyny. Zmíněné problémy jsou způsobeny výhradně využíváním technologií určených primárně pro jiné plyny (propan-butan) a faktem, že je ani nikdo nezajímají (typicky někde v areálu fabriky je na dvoře velká rezavá nádrž, do které přepouštějí plynný vodík jako odpadní produkt, a dokud je zajištěna bezpečnost, nějaké úniky nebo difuze tedy nikoho moc netrápí). Dále je možné vodík skladovat adsorpcí nebo ve formě kovových sloučenin, kde lze dosáhnout skladovací hustoty až 150 kgm-3. Jsou to všchno známé a zvládnuté technologie a jediný důvod, proč se neuplatňují je ten, že tu pro ně není adekvátní trh, tj. vodík se nevyrábí ani nespotřebovává v takovém objemu, aby se vyplatily.
To víceméně zahrnuje i argument ohledně infrastruktury a následující agumenty, které se prakticky neustále točí jen na údajné nemožnosti vodík skladovat. V podstatě v celém textu bych mohl slovo “vodík” nahradit za “benzín” nebo “elektřina”, a uvedené argumenty by zůstaly stále platné.
Takže abych to shrnul – text se sice zakládá na reálných informacích a je fakticky správný, nicméně je úmyslně podaný a formulovaný tak, aby čtenáře manipuloval k předem danému závěru.
 
 

Ivo Janáček

Já bych to napsal jinak, proč řešit skladování vodíku, když je drahý a s jeho výrobou je spojené velké množství CO2? Myslím si, že až bude vodík za pakatel, tak se najdou řešení pro skladování a využití, ale aktuálně je to něco, co nedává smysl. Navíc když už budu mít levný vodík, tak z něj snadno udělám třeba metan a v tu ránu nemusím řešit další infrastrukturu a skladování.

Jan Vanda

Ale to já přece nerozporuju. Můžeme se bavit o tom, jestli už jsme zvládli příslušné technologie dostatečně k tomu, abychom byli schopni vodík vyrábět ve velkém, efektivně, levně a s minimální ekologickou zátěží, popř. co a jak s ním nejlépe dělat dál. To nic nemění na faktu, že ty technologie máme a umíme. Narozdíl například od skladování elektřiny, resp, el. náboje, který zatím umíme skladovat jenom velice neefektivně prostřednictvím chemických reakcí a žádná technologie, která by tenhle problém řešila, na obzoru není.

Jan Vanda

btw tomu problému s metanem, resp. CNG/LNG taky nerozumím … jeví se jako ideální přechodové palivo, umíme ho levně vyrábět a skladovat, ekologická zátěž v porovnání s ropou minimální … Místo nedotažených koncepcí elektromobility jsme se tu mohli už dávno prohánět v autech na metan a klidně věnovat řešení levné výroby vodíku nebo vysokokapacitních akumulátorů další dvě tři dekády.

Jan Vanda

A tím úžasným perspektivním utimátním řešením, které nebude přechodové, je … ?

Teslichard

K bezpečnosti horľavosti EV vs ICE, podľa štatistík ICE samovoľne zhorí v pomere 55 áut na 1 miliardu km. V Prípade EV je to len 5 áut na 1 miliardu km.

Ivo Janáček

Jen prosím o upřesnění, zda je zohledněno stáří vozidel. Děkuji.

Silhan.J

Mě by zase zajímalo kolikrát se v nádrži samovolně vznítil benzín a kolikrát to začalo zkratem v elektroinstalaci nebo něčím podobným.

THL
Ivo Janáček

Ano, to je konkrétní případ vadného modelu, někdo udělal chybu a auta se stahují na opravy. Až obdobnou chybu jednou udělá nějaký výrobce elektromobilu, tak to bude stejně irelevantní jako tento příklad.
 

Naposledy upraveno před 1 rokem uživatelem Ivo Janáček
THL

Plně s Vámi souhlasím.
Každý může udělat chybu. I automobilka s více než 100letými zkušenostmi u svých nejnovějším modelů.
Jen nechápu, kde se vzal mýtus, že EV je mobilní krematorium a ICE nemůže nikdy hořet (a pokud zahoří, tak za to může stáří vozu nebo kuna).
 

Ivo Janáček

Tak ono je to mediálně zajímavé a proto to vzniklo. Já to však vidím ještě trochu jinak, klasické spalovací vozy začnou hořet většinou díky závadě v elektroinstalaci či palivové soustavě což bývá většinou díky zanedbané údržbě a nebo tím, že na to lidi kašlou. Další možnost je nehoda. U BEV je to lehce jinak. Nehoda je na tom obdobně. Dalším důvodem je závada na elektroinstalaci a potom na samotné baterii. Problém vidím v tom, že oba dva poslední případy nejsou většinou vinou uživatele.

THL

S tou mediální zajímavostí máte pravdu.
Ale například majitelé BMW z článku servis nezanedbávali, ale jak píšete, chybu může udělat každý výrobce.
 
Mimochodem, zajímavé jsou i výsledky vyšetřování příčin požárů baterií Tesel, které media původně prezentovala jako samovznícení.
Jedna byla například neodborně opravena po nehodě,
druhou zažehla kulka vystřelená v kabině do podlahy.

 
 
 

Petr Melechin

To s těmi médii je typické. Před pár měsíci vypukl požár u nějakého Superchargeru a média samozřejmě o tom psala a spekulovala, že se nejspíš vzňala nějaká Tesla při nabíjení. Jenže když pak o pár dnů později vyšlo najevo, že ten požár vůbec nijak nesouvisel s Teslou, tak už o tom samozřejmě skoro nikdo nepsal.

j-d

taku statistiku sprav potom co budu bezne jazdit 20 a viac rocne elektroauta
 
 

Jan Jančura

Ten popis nebezpečí při dotyku je nesmyslný. Pokud se v zásuvce dotknete “nuláku” se Vám nic nestane, nebezpečí hrozí jen u fáze, u stejnosměrného proudu je jedno zda se dotknete + či -. V obou případech musíte být vodivě spojeni se zemí, resp. se současně dotknout obou vodičů.
Samozřejmě je elektrický pohon jakoby jednodušší – ale jak chcete objektivně srovnávat počet součástí spalovacího motoru se stovkami elektrických článků v baterii.
Když jsem vedle sebe viděl co je pod přední kapotou elektrického Golfa a Fabie, tak mi to zase výrazně jednodušší nepřipadalo. Mnohé systémy mají totiž společné.

PetrK

No každopádně zásah stejnosměrným proudem je “příjemnější” než střídavým.

Invc

Pokud trochu opráším znalosti ze soudního – tak je to mnohem složitější (a účinky se dost mění v závislosti na dalších parametrech – napětí, proud, frekvence)…

Popáleniny si užiješ od obojího zhruba stejně (podobné napětí, podobný proud).

DC s sebou nese některé vychytávky – jako rozklad krve a buněčných tekutin elektrolýzou (a některé další “drobnosti”)… ale nížší proudy nejsou “až tak” smrtelné.

AC zas pro změnu je schopno zabíjet při poměrně malých proudech (zvláště kolem těch 50-60 Hz) – kde je schopno rozhodit (respektive) řídící signály pro srdce, a de facto ho “rozsynchronizovat” a poslat do fibrilace …a v zásadě bez toho, že by ti muselo udělat nějakou větší fyzickou škodu.

Tak si vyber 🙂

PetrK

No, můj kamarád staví dráty pro SŽ. S DC jsou v pohodě, AC se bojí. Já přebírám jeho obavy a preference 🙂

Ales

Pokud se v zasuvce dotknes faze a niceho jineho tak te to “jen” kopne. Tuhle vychytavku jsme kdysi provadeli kolegum kteri nic netusici vysli schody po tme a hned na zacatku byl vypinac tak jsme ho sundali a nechali koukat jen fazi. Od te doby tam radeji chodili uz jen po tme

j-d

“jen” kopne
no nieje kopnutie, ako kopnutie, lebo velmi zalezi na tom ake mas spojenie so zemou

Petr

Ohledně bezpečnosti baterie v Tesla se mrkněte na video z kanálu Elektro Dad – Nehoda s Teslou, Je to z poloviny května 2020. I při relativně malé rychlosti nárazu se automaticky mechanicky přeruší veškeré spojení baterie se světem. Tím pádem je pro vzplanutí nebo úraz proudem nutné mechanické poškození baterie. Vzhledem k tomu, jak se Tesla chová při crashtestech a reálných nehodách, tak by to muselo spadnout z Nuseláku nebo tak něco. A i tak DOST pochybuji o tom, že by to měla posádka spočítané.

Ivo Janáček

To přerušení je tam kvůli lidem, ne až tak kvůli ohni. Jde o to, že po nehodě můžete mít poškozené kabely. Problém baterie je v tom, že ji ani nemusíte mechanicky zvenčí poškodit, protože stačí poškození uvnitř, ztráta izolace a už to jede. Je to jako u lidí s vnitřním zraněním, zvenčí nic nevidíte a uvnitř můžete krvácet.