Mașini electrice, hibride și alimentate cu hidrogen

Primele autovehicule electrice s-au confruntat cu limitări în ceea ce privește autonomia și infrastructura de încărcare. Tehnologia bateriilor de la acea vreme nu putea susține o utilizare mai îndelungată.

Interesul pentru vehiculele electrice (EV) din ultimele decenii poate fi atribuit mai multor factori, inclusiv progreselor tehnologice (progrese în tehnologia bateriilor, reducerea costurilor pentru alte componente, creșterea eficienței), preocupărilor legate de mediu, politicilor guvernamentale (subvenții, facilități gratuite de încărcare) și schimbării preferințelor consumatorilor.

Cum funcționează vehiculele electrice?

Vehiculele electrice cu baterie (BEV) sunt cunoscute și sub denumirea de vehicule complet electrice. Motoarele lor sunt alimentate exclusiv cu energie electrică stocată în baterii reîncărcabile, încărcate de la prize de uz casnic (nivelul 1), stații de încărcare dedicate (nivelul 2) și stații de încărcare rapidă (încărcare rapidă DC). Energia electrică este utilizată pentru propulsie, de către motorul electric. BEV încorporează adesea sisteme de frânare regenerativă, care captează energia cinetică în timpul frânării și o transformă în energie electrică pentru a reîncărca bateria.

Sursa imaginii: Freepik

BEV-urile au diverse sisteme și accesorii la bord, alimentate de circuitul electric al vehiculului, care pot afecta consumul global de energie și autonomia.

Pe măsură ce tehnologia bateriilor avansează continuu și infrastructura de încărcare se extinde, se așteaptă ca BEV să joace un rol din ce în ce mai important în tranziția către transportul durabil.

Dar vehiculele electrice hibride?

Vehiculele electrice hibride (HEV) utilizează o combinație între un motor cu combustie internă (ICE) și unul sau mai multe motoare electrice pentru alimentarea vehiculului. Există diferite configurații de HEV: 

  • Vehicule electrice hibride paralele: ambele motoare sunt utilizate direct pentru a acționa roțile. Acestea sunt mai eficiente la viteze mai mari;
  • Vehicule electrice hibride în serie: motorul cu ardere internă generează electricitate suplimentară pentru ca motorul electric să acționeze roțile. Acestea excelează în condusul urban cu opriri și plecări;
  • Vehicule electrice hibride cu încărcare electrică (PHEV): combină elemente ale hibrizilor în paralel și în serie, cu capacitatea suplimentară de a încărca bateria de la o sursă externă de energie, exact ca un vehicul electric. Acestea oferă flexibilitatea condusului exclusiv electric cu autonomia și confortul suplimentare ale unui motor cu ardere internă.

Sursa imaginii: Freepik

Ce avantaje au vehiculele electrice?

  • Avantaje de mediu: reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră, a poluării aerului și a dependenței de combustibilii fosili.
  • Avantaje economice: costuri de exploatare mai mici, cheltuieli de întreținere reduse și economii potențiale pe termen lung.
  • Performanță și experiență de conducere: cuplu instantaneu, accelerație lină și funcționare silențioasă.
  • Eficiența energetică: compararea eficienței tracțiunii electrice cu cea a motoarelor cu ardere internă.
  • Inovații tehnologice: integrarea funcțiilor inteligente, frânarea regenerativă și capacitățile de conectare a vehiculului la rețea.

Studii de caz și povești de succes

  • Mai multe țări europene au implementat politici ambițioase de promovare a utilizării vehiculelor electrice, care stimulează industria auto să producă vehicule cu emisii reduse, inclusiv mașini electrice.
  • Țările europene oferă subvenții la cumpărare, scutiri fiscale și încărcare gratuită pentru a încuraja adoptarea vehiculelor electrice.
  • TESLA, cu sediul central în California, a jucat un rol major în popularizarea vehiculelor electrice la nivel global prin gama sa de succes de mașini electrice.

Cum funcționează vehiculele cu hidrogen?

Vehiculele electrice cu pile de combustie (FCEV) sunt un tip de vehicul electric care utilizează hidrogenul drept combustibil și o pilă de combustie pentru a genera electricitate care să alimenteze un motor electric.

Combustibilul hidrogen este produs de obicei din gaze naturale, printr-un proces numit reformare cu abur a metanului, sau din apă prin electroliză. De asemenea, poate fi produs folosind surse regenerabile de energie, cum ar fi energia solară sau eoliană, ceea ce îl face o opțiune de combustibil potențial durabilă.

Sursa imaginii: Freepik

O celulă de combustie transformă energia chimică a hidrogenului și oxigenului în electricitate, apa și căldura fiind produse secundare. Hidrogenul este de obicei stocat la bordul vehiculelor FCEV în rezervoare de înaltă presiune sau sub formă de hidrogen lichid. Aceste metode de stocare necesită rezervoare specializate și izolație pentru a menține hidrogenul la temperatura și presiunea necesare. Infrastructura pentru realimentarea cu hidrogen este limitată în prezent, dar se extinde treptat în regiunile care se concentrează pe adoptarea FCEV.

Care sunt avantajele vehiculelor cu hidrogen (FCEV)?

  • Zero emisii: FCEV produc doar vapori de apă și căldură ca emisii.
  • Realimentare rapidă: realimentarea durează de obicei doar câteva minute pentru umplerea rezervorului de hidrogen.
  • Autonomie mare: FCEV oferă autonomii de conducere mai mari în comparație cu vehiculele electrice cu baterie (BEV).

Care sunt provocările și aspectele de luat în seamă?

  • Producția de hidrogen: producția de hidrogen necesită o creștere a utilizării surselor regenerabile de energie pentru producția de hidrogen.
  • Dezvoltarea infrastructurii: infrastructura pentru producția, distribuția și realimentarea cu hidrogen este în prezent limitată în comparație cu alte opțiuni de combustibil.
  • Costul: FCEV tind să fie mai scumpe decât toate celelalte vehicule din cauza costurilor ridicate de producție și stocare a hidrogenului. Costurile ar trebui să scadă în timp.

Care sunt cele mai mari provocări ale mașinilor alimentate cu hidrogen?

Este o utilizare foarte ineficientă a hidrogenului, care este scump de produs și este rar în prezent. Multe alte domenii de aplicare au nevoie de hidrogen pentru decarbonizare, după cum puteți vedea în graficul de mai jos. Verde înseamnă „utilizarea inevitabilă a hidrogenului”, iar roșu înseamnă „utilizarea necompetitivă a hidrogenului”.
graph of the hydrogen vehicles efficiency

Care sunt provocările și considerentele tuturor mașinilor ecologice?

Mașinile ecologice nu sunt lipsite de probleme:

  • au prețuri mari de achiziție
  • au nevoie de un timp considerabil pentru a se reîncărca
  • pot să nu genereze emisii de gaze de eșapament, dar sursele de energie ale bateriilor, reciclarea componentelor acestora și fabricarea vehiculelor și a bateriilor contribuie la emisiile de carbon
  • extracția multora dintre materiile prime ridică probleme etice și de mediu
  • autoturismele electrice reprezintă în continuare mobilitate motorizată individualizată, ceea ce înseamnă congestii și accidente rutiere

Dar lipsa unei infrastructuri de realimentare cu hidrogen, provocările legate de transportul combustibilului și faptul că este nevoie de mult mai multă energie pentru a pune în mișcare un vehicul cu hidrogen decât un vehicul electric cu baterie înseamnă că, deocamdată, viitorul este electric cu baterie. În plus, autobuzele electrice sunt comune în multe orașe, iar viitorul va aduce camioanele electrice.