Słownik nowoczesnego transportu. Auta elektryczne bez tajemnic.

Auta elektryczne bez tajemnic. BEV, PHEV, mHEV, MaaS i MoD. Co to takiego? Dynamika zmian w zakresie transportu i mobilności jest w ostatnich latach ogromna. Dlatego warto wiedzieć co oznaczają najpopularniejsze skróty bardzo często pojawiające się w opinii publicznej. Przybliżamy również najważniejsze zagadnienia z zakresu elektryfikacji, mobilności i transportu.

Istnieją trzy główne typy pojazdów elektrycznych (EV), sklasyfikowane według stopnia wykorzystania energii elektrycznej jako źródła energii. Pojazdy typu BEV to pojazdy elektryczne z akumulatorem. Dalej, PHEV to hybrydowe pojazdy elektryczne typu plug-in oraz HEV, czyli hybrydowe pojazdy elektryczne. Tylko pojazdy typu BEV mogą ładować się na 3 poziomie szybkiego ładowania prądem stałym DC. W wielu europejskich krajach również tylko pojazdy BEV (tzw. pure electric) mają dostęp do wszelkich podatkowych i administracyjnych przywilejów. Są one przede wszystkim skierowane dla ekologicznych środków transportu.

Auta hybrydowe plug-in – PHEV.

Auto typu PHEV. Hybrydowe pojazdy elektryczne typu plug-in lub PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) mogą ładować akumulator poprzez hamowanie regeneracyjne. Co więcej, mogą to robić również poprzez „podłączenie” do zewnętrznego źródła energii elektrycznej. „Standardowe” hybrydy mogą (przy niskich prędkościach) jechać około 2-5 km przed włączeniem silnika benzynowego. Z drugiej strony, modele PHEV mogą jechać wyłącznie na prądzie nawet kilkadziesiąt km. Modele PHEV posiadają stosunkowo niewielka baterię (w zestawieniu z autami BEV) oraz niewielki silnik spalinowy.

Przykłady aut PHEV:

Mercedes GLE550e

Mini Cooper SE Countryman

Audi A3 E-Tron

BMW 330e

Fiat 500e

BMW i8

Volvo XC90 T8

BMW X5 xdrive40e

Porsche Panamera S E-hybrid

Toyota Prius

Auta elektryczne – BEV.

Auto typu BEV. Auta elektryczne na baterie (Battery Electirc Vehicle). Zwane również pojazdami typu BEV, lub czystymi elektrykami, a częściej nazywane po prostu pojazdami elektrycznymi. To auta w pełni elektryczne z akumulatorami i bez silnika benzynowego. Pojazdy elektryczne na baterie przechowują energię elektryczną na pokładzie dzięki pakietom akumulatorów o dużej pojemności. Moc baterii jest wykorzystywana do zasilania silnika elektrycznego i całej elektroniki pokładowej. Pojazdy typu BEV nie emitują żadnych szkodliwych substancji ani gazów produkowanych przez tradycyjne pojazdy napędzane benzyną. Pojazdy typu BEV są ładowane energią elektryczną ze źródła zewnętrznego. Ładowarki do pojazdów elektrycznych (EV) są klasyfikowane według szybkości, z jaką ładują akumulator.

Klasyfikacje obejmuje: Poziom 1, Poziom 2 i Poziom 3  (szybkie ładowanie DC). Ładowanie EV poziomu 1 wykorzystuje standardowe gniazdko domowe (240 V) do podłączenia do pojazdu elektrycznego i zajmuje ponad 8 godzin. Pełne naładowanie akumulatora zależy od jego pojemności i może trwać nawet kilkanaście godzin. Ładowarki poziomu 1 mogą ładować większość pojazdów elektrycznych na rynku.

Ładowanie na poziomie 2 wymaga specjalistycznej stacji, która zapewnia zasilanie przy napięciu 240 V. Ładowarki poziomu 2 znajdują się zwykle w miejscach pracy i publicznych stacjach ładowania. Stacje ładowania poziomu drugiego montowane są również prywatnie i zapewniają lepsze parametry przesyłu prądu. Ładowanie baterii nadal trwa wiele godzin.

Ładowanie na poziomie 3, szybkie ładowanie prądem stałym lub po prostu szybkie ładowanie to obecnie najszybsze rozwiązanie ładowania na rynku EV. Szybkie ładowarki DC znajdują się w dedykowanych stacjach ładowania pojazdów elektrycznych. Co więcej, przesyłają one „paliwo” z prędkością gwarantującą naładowanie nawet 140 kWh akumulatora w kilkadziesiąt minut.

Przykłady pojazdów BEV, które można ładować za pomocą szybkich ładowarek DC poziomu 3:

Tesla Model 3

Volkswagen ID.3

Ford Mustang Mach-E

BMW i3

Nissan LEAF

Honda e

Kia eSoul

Renault ZOE

SKODA Eniaq iV

Pojazdy hybrydowe – HEV.

Pojazdy typu HEV – HEV są zasilane zarówno benzyną, jak i elektrycznością. Hybrydowy układ napędowy (hybrid-electric vehicles) nie posiada możliwości ładowania akumulatorów z zewnętrznego źródła zasilania. Proces ten odbywa się w skutek hamowania odzyskowego i generowany jest przez własny układ hamulcowy hybrydy typu HEV. Finalnie proces, w którym silnik elektryczny pomaga spowolnić pojazd i zużywa część energii normalnie przekształcanej w ciepło przez hamulce. HEV uruchamiają się za pomocą silnika elektrycznego, a następnie silnik benzynowy włącza się, gdy wzrasta obciążenie lub prędkość. Oba silniki są sterowane przez wewnętrzny komputer, co zapewnia najlepszą ekonomię dla warunków jazdy. Liderem tego rynku, i najbardziej rozpoznawalną marka w zakresie hybrydyzacji, jest japońska Toyota.

Przykłady aut HEV:

Toyota Prius Hybrid

Honda Civic Hybrid

Toyota Camry Hybrid

Pojazdy mHEV.

Pojazdy typu mHEV. Są to tzw. miękkie hybrydy. Inaczej to pojazdy wyposażone w elektryczne układy wspomagające jazdę na silniku spalinowym, które nadal pozostaje kluczowym źródeł napędowym auta. Auta typu mHEV (mild-hybrid electoric vehicle) posiadają niewielkie baterie, których ładowanie odbywa się dzięki systemowi odzysku energii kinetycznej podczas jazdy. Moc pochodząca z baterii służy samochodom określanym mianem mHEV na dodatkową moc. Ponadto służy jako obniżenie emisji szkodliwych substancji z uwagi na dopędzanie pojazdu przez silnik elektryczny i odciążenie silnika konwencjonalnego. W obecnych realiach rynkowych każdy nowy model posiada wersję oznaczoną jako mHEV. Wynika to z nowych unijnych regulacji nakładających na producentów samochodów nowe reguły produkcji i odpowiedzialności klimatycznej.

Baterie w pojazdach elektrycznych.

Pojemność baterii samochodów typu plug-in i elektrycznych. Pojemność „zbiornika paliwa” w przypadku pojazdów BEV i PHEV podawana jest w ilości kWh. Ponadto obejmuje pojemność zestawów bateryjnych zamontowanych w danym pojeździe. W przypadku hybryd plug-in średnia pojemność baterii mieści się w zakresie 7-10 kWh. Finalnie to pozwala pojazdom pokonać od 25 do 60 km w trybie zeroemisyjnym. Zasięg jest oczywiście zależny od masy pojazdu, warunków atmosferycznych, użytkowanych dodatkowych podzespołów itd. W przypadku aut elektrycznych pojemność baterii przeważnie zaczyna się od 35 kWh. Zasięg na poziomie 450km+ uzyskujemy przeważnie z baterii 55 kWh+. Największą pojemnością baterii mogą pochwalić się elektryczne SUVy typu Audio etron. To one są wyposażone są w akumulatory o łącznej pojemności do 90 kWh.

Producenci nowych aut elektrycznych standardowo dają również 8 letnią gwarancję na baterie. To jeden z najdroższych komponentów auta elektrycznego, od którego efektywności działania zależy cały sens tej technologii. Pojemność baterii wynika z żywotności poszczególnych ogniw, a to z kolei połączone jest z okresem eksploatacji oraz ilością pokonanych kilometrów. Opisywana gwarancja przeważnie dotyczy utrzymania baterii na poziomie do 80% pierwotnej wydajności w okresie do 8 lat lub do określonego przebiegu (np. 160 000 km).

Specjaliści różnych marek wypowiadają odmienne zdania na temat spadku żywotności baterii. Jedni podają zużycie na poziomie 1% na każdy rok aktywnego użytkowania, inni 2% na każde 80 000 pokonanych kilometrów. Auta elektryczne to technologia cały czas rozwijana i dopracowywana. Z tego względu z roku na rok wytrzymałość i pojemność baterii będzie rosła.

Polskie Stowarzyszenie Paliw Alternatywnych

PSPA. Polskie Stowarzyszenie Paliw Alternatywnych. Jest to największa organizacja branżowa, kreująca rynek elektromobilności i technologii wodorowych w Polsce i w regionie CEE. Jej obecny Prezes, Maciej Mazur, pełni również zaszczytne stanowisko Vice-prezydenta AVERE – The European Association of Electromobility. PSPA jest organizatorem targów, kongresów oraz eksperckich analiz i opracowań. Ich celem jest edukowanie, propagowanie i rozwój zagadnień związanych z napędami alternatywnymi w Polsce.

Obecnie do PSPA należy ponad 140 podmiotów, zatrudniających ponad 3 miliony pracowników. Finalnie to czyni ze Stowarzyszenia 3. pod względem liczby zrzeszonych podmiotów prawnych organizacją branżową w Europie. Dzięki temu PSPA i Członkowie wspólnie działają na rzecz ukształtowania odpowiedniego otoczenia gospodarczego i prawnego. W konsekwencji to pozwala na dynamiczny rozwój zero- i niskoemisyjnych technologii w transporcie.

Z organizacją współpracują wszystkie wiodące marki motoryzacyjne, a punkty ładowania należące do partnerów PSPA obejmują ok. 90 proc. sieci ogólnodostępnych stacji w Polsce. Wśród Członków Wspierających PSPA jest także 30 największych miast w Polsce, renomowane firmy doradcze i kancelarie prawne.

Witryna: www.pspa.com.pl

Obserwatorium Rynku Paliw Alternatywnych

ORPA – Obserwatorium Rynku Paliw Alternatywnych. Instytucja powstała z inicjatywy PSPA. Celem projektu jest monitorowanie i ocena rozwoju rynku elektromobilności i paliw alternatywnych w Polsce i Europie. Zespół Obserwatorium agreguje, przetwarza i udostępnia uczestnikom rynku kluczowe dane i informacje z tego sektora. Głównym narzędziem projektu jest portal orpa.pl, w pełni skoncentrowany na technologiach zero- i niskoemisyjnych w transporcie. ORPA jest inicjatorem i propagatorem wszelakich inicjatyw zmierzających do popularyzacji i zwiększenia świadomości w zakresie napędów alternatywnych (wodór, prąd, gaz). ORPA propaguje również różne formy mobilności, których idea konstruowana jest na zasadzie współdzielenia lub mikromobilności.

Witryna: www.orpa.pl

Pomiary i normy WLTP w autach elektrycznych.

Zasięg według WLTP (Worldwide harmonized Light-duty vehicles Test Procedure). Standard WLTP ma zastosowanie do homologacji typu nowych samochodów osobowych w całej UE od 1 września 2017 r. Procedura zastąpi NEDC (New European Driving Cycle), który obowiązuje od 1992 r. WLTP obejmuje nowy profil jazdy na stanowiska testowe. Po wtóre także bardziej precyzyjne i aktualne warunki dla całego testu. Finalnie to przekłada się na uzyskanie bardziej realistycznych danych dotyczących zużycia. W przypadku pojazdów elektrycznych procedury testowe WLTP podają zasięg auta uzyskiwany w mieszanych warunkach drogowych. Zasięg pojazdów elektrycznych często jest też podawany (dla porównania) w cyklu NEDC (New European Driving Cycle).

Cykl jazdy WLTP jest dłuższy i bliższy faktycznym warunkom jazdy niż NEDC, co doprowadziło do kilku istotnych zmian. Zasadniczo normy WLTP są dokładniejszym odzwierciedleniem zużycia i emisji w codziennym użytkowaniu, ponieważ uwzględniają typ pojazdu, wyposażenie i opcje. Dlatego ten sam model pojazdu może mieć kilka różnych wartości, w przeciwieństwie do pojedynczego wyniku podanego w normach NEDC.

Na czym polega test WLTP? Jak wygląda test NEDC?

Jeśli chodzi o długość testu, WLTP trwa 30 minut, a NEDC tylko 20 minut. Podczas testu WLTP pojazdy pokonują odległość 23 km, w porównaniu do 11 km w przypadku NEDC.

Średnia prędkość podczas testów WLTP wynosi 47 km/h, w porównaniu do 34 km/h dla testów NEDC, a maksymalna prędkość dla pierwszego z nich to 131 km / h, podczas gdy dla drugiego tylko 120 km/h. Podczas gdy różnice w prędkości testowanej przez NEDC są podobne dla wszystkich pojazdów, w przypadku WLTP są one dostosowane do każdego pojazdu. Ponadto WLTP obejmuje 52% symulowanej jazdy miejskiej i 48% podmiejskiej, podczas gdy w starych standardach odsetek ten wynosił 66% do 34%. Czas zatrzymania również został zmniejszony z 24% do 13%.

Wreszcie prędkości testowe są wyższe, zakres temperatur jest szerszy. Testy są przeprowadzane w temperaturze 14° C przy rozruchu, a następnie 23° C. Co więcej, testy WLTP uwzględniają opcje dostępne dla każdego pojazdu. Dzieje się tak ponieważ mają bezpośredni wpływ na zużycie energii przez instalację elektryczną i masę pojazdu. Finalnie, np. pojazd z zasięgiem 400km według standardu NEDC będzie miał deklarowany zasięg niewiele ponad 300km zgodnie z procedurami WLTP.

Moment obrotowy w aucie elektrycznym.

Moment obrotowy w aucie elektrycznym – Silniki spalinowe i silniki elektryczne są bardzo różne. W silniku spalinowym, jak sama nazwa wskazuje, niewielkie ilości paliwa są mieszane z powietrzem i eksplodują, aby napędzać szereg tłoków. Te tłoki napędzają wał korbowy, który jest następnie połączony ze skrzynią biegów, a ostatecznie z kołami. Jest to dość uproszczony przegląd, ale w silniku spalinowym znajdują się dosłownie setki ruchomych części. Silnik musi być „wkręcony” do dużej liczby obrotów, aby osiągnąć najwyższą sprawność. Skrzynia biegów stara się utrzymać silnik pracujący blisko tej szczytowej wydajności w szerokim zakresie prędkości.

Cała ta złożoność prowadzi do utraty znacznej ilości energii, głównie w wyniku tarcia (ciepła). Dlatego samochody z silnikiem spalinowym są bardzo nieefektywne energetycznie, a moment obrotowy jest różny w konkretnych przedziałach prędkości obrotowej silnika. Maksymalny moment obrotowy w silniku spalinowym osiągany jest w określonej partii obrotów (np. 2500 – 3850), podczas gdy w silniku elektrycznym, maksymalny moment obrotowy jest liniowy, to znaczy dostępny od pierwszego muśnięcia pedału przyspieszenia.

Konstrukcja silnika auta elektryczne, a moment obrotowy w elektryku.

Silniki elektryczne są w rzeczywistości dość proste: składają się z centralnego wirnika, zwykle podłączonego do jednego koła zębatego. Wirnik jest obracany przez otaczające pole magnetyczne, które jest wytwarzane za pomocą energii elektrycznej. Dodatkową zaletą tej konstrukcji jest to, że może działać w odwrotnym kierunku.

Silnik elektryczny zapewnia pełny moment obrotowy od zera kilometrów na godzinę. Robi to z liniową zależnością między szybkością obrotową silnika a wymaganą mocą. Ta cecha przekłada się na pojazd, który bardzo szybko przyspiesza i daje niesamowite wrażenia z jazdy.

Elektryfikacja floty – auta elektryczne w firmach.

Potencjał elektryfikacji floty. To określenie wyniku biznesowej i finansowej analizy floty samochodowej w danym przedsiębiorstwie pod kątem transformacji na auta elektryczne. Każdy biznes jest inny, każdy firmowy car park działa na innych zasadach i operuje różną siatką aktywności kierowców. Badanie potencjału elektryfikacji floty możliwe jest do wykonania w każdym przedsiębiorstwie. Opiera się ono na wnikliwej analizie (najlepiej danych zebranych z zaawansowanych narzędzi telemetrycznych) parametrów użytkowych floty i modelu przedsiębiorczości.

W toku weryfikacji należy zwrócić uwagę przede wszystkim na ilość tras realizowanych w ramach ruchu miejskiego (aglomeracyjnego). Trzeba zwrócić uwagę także na rodzaj pojazdów (kompaktowe miejskie, z segmentów C-D, limuzyny, lekkie dostawcze, średnie oraz duże dostawcze). Po wtóre, trzeba analizować średnią długość tras, ilość przystanków w ciągu dnia, obszar operacyjny oraz możliwości związane z instalacją infrastruktury do ładowania. Pod uwagę brane są również kwestie utrzymaniowe, finansowe oraz świadomościowe (poziom wiedzy, kompetencje, nastawienie do technologii). Coraz więcej polskich firm chce realizować projekt dekarbonizacji floty samochodowej i podążać w stronę neutralności klimatycznej zarysowanej na horyzoncie czasowym.

Zielona rejestracja – auta elektryczne ze specjalnym oznaczeniem.

Zielona rejestracja (rejestracja aut elektrycznych). Zielone tablice rejestracyjne w Polsce pojawiły się od początku 2020 roku. Były przekazywane właścicielom pojazdów z napędem elektrycznym (BEV) lub wodorowym (FCEV). Tego typu wyróżnik pojazdów zeroemisyjnych jest odpowiedzią na wejście w życie pod koniec 2019 ustawy o elektromobilności i paliwach alternatywnych. W ustawie tej zawarto zapis: pojazd elektryczny i pojazd napędzany wodorem posiadają tablice rejestracyjne wskazujące na rodzaj paliwa wykorzystywanego do ich napędu. Zielone tablice rejestracyjne są bardzo znamiennym wyróżnikiem aut elektrycznych i wodorowych. To z kolei wpływa na poczucie bezpieczeństwa tych kierowców w zakresie wykorzystywania przywilejów drogowych wynikających z użytkowania tego typu samochodu.

Benefity z posiadania auta elektrycznego

Uprzywilejowania dla aut elektrycznych w Polsce . Na chwilę obecną benefity użytkowe i finansowe wynikające z korzystania z pojazdu zeroemisyjnego wynikają bezpośrednio z ustawy o elektromobilności. Auta elektryczne mogą korzystać i poruszać się po buspasach. To z kolei w zamyśle ma wpłynąć pozytywnie na ich tempo poruszania się po gęsto zurbanizowanych terenach. Auta elektryczne nie ponoszą opłat w SPP (strefa płatnego parkowania). W myśl ustawodawców w Polsce niebawem zaczną powstawać strefy zielonego transportu, które obligatoryjnie będą musiały powstać w największych miastach. SZT powołać będą mogły również gminy. Auta elektryczne będą mogły wjeżdżać do tych obszarów. Jednak już teraz pojazdy BEV mają okazje jeździć w miejscach tradycyjnie wyłączonych z ruchu. Takowe zostały określone w Gdańsku, Poznaniu, Warszawie czy Krakowie. Samorządowcy również inicjują powstanie specjalnych miejsc parkingowych w centrach miast dedykowanych wyłącznie autom z bateryjnym zespołem napędowym.

Z punktu widzenia podatkowego pojazdy elektryczne (w tym przypadku również hybrydy PHEV i HEV) zwolnione są z podatku akcyzowego. Niestety nadal nie można liczyć na wyższe odpisy podatkowe w przypadku zakupu i użytkowania auta o bardziej ekologicznej charakterystyce.          

Samochód ekologiczny – czyli jaki?

Samochód nieskoemisyjny, a zeroemisyjny. Rozróżnienie tych pojęć wprowadziło już wiele krajów w Europie przede wszystkim w kontekście prowadzonych zwolnień podatkowych i przywilejów drogowych. Na rynku mamy obecnie dostępne pojazdy typu FCEV (ogniwa paliwowe), BEV (bateryjny zespół napędowy, auta elektryczne). Co więcej znajdziemy również PHEV (hybrydy typu plug-in wyposażone w silnik spalinowy) i mHEV (miękkie hybrydy, gdzie zestaw bateryjny jedynie wspomaga silnik spalinowy). Finalnie dostępną są również HEV (hybrydowy zestaw napędowy, gdzie silnik spalinowy współnapędza pojazd) oraz ICE (samochody z silnikiem benzynowym lub diesla). Za samochody zeroemisyjne uważane są te z kategorii FCEV i BEV, za niskoemisyjne sklasyfikowane w grupach PHEV i HEV.

Dyskusyjna dotyczy mHEV, jako rozwiązania przejściowego i bardziej marketingowego producentów samochodów. Realnie na mHEV spogląda się jako brak realnego wpływu na obniżenie emisji szkodliwych dla środowiska cząstek do atmosfery. Pojazdy ICE są wysokoemisyjne. W tej grupie wprowadzone są normy emisji spalin Euro (obecnie Euro 6D) oraz realizowane jest implementowanie dodatkowych opłat środowiskowych.

Mobilność jako usługa a auta elektryczne.

MaaS (Mobility as a Service – mobilność jako usługa) – to integracja różnych form usług transportowych w jedną usługę mobilności dostępną na żądanie. Aby spełnić życzenia klienta, operator MaaS udostępnia różnorodne opcje transportu, czy to transport publiczny, wspólne przejazdy, samochody lub rowery, taksówki lub wynajem / dzierżawa samochodów, czy też ich kombinacja. Dla użytkownika MaaS może zaoferować wartość dodaną poprzez użycie pojedynczej aplikacji w celu zapewnienia dostępu do mobilności, z jednym kanałem płatności zamiast wielu operacji biletowych i płatniczych.

Dla użytkowników MaaS powinien być propozycją o największej wartości. To rozwiązanie pomaga w zaspokajaniu ich potrzeb w zakresie mobilności i rozwiązywaniu niewygodnych części indywidualnych podróży. Udana usługa MaaS przynosi również nowe modele biznesowe i sposoby organizacji i obsługi różnych opcji transportowych. Dzieje się tak z korzyściami dla przewoźników, w tym dostęp do lepszych informacji o użytkownikach i popycie oraz nowe możliwości obsługi niezaspokojonego popytu. Celem MaaS jest zapewnienie alternatywy dla korzystania z prywatnego samochodu. Jest ona równie wygodna, bardziej zrównoważona, pomóc w zmniejszeniu zatorów i ograniczeń przepustowości, a także może być jeszcze tańsza.

Mobilność na żądanie a auta elektryczne.

MoD (Mobility on Demand – mobilność na żądanie). Ten model wpływa na zdolność osób do korzystania z różnych środków transportu, aby ich podróże były bardziej wydajne lub kompletne. Technologia jest podstawą tego podejścia. Dlatego, że często pozwala ludziom być lepiej poinformowanym o opcjach trybu przemieszczania. W konsekwencji – realizować podróż w bardziej produktywny i wydajny sposób.

Rozwiązania transportowe mogą pochodzić od firm prywatnych, podmiotów publicznych, a nawet aplikacji takich jak aplikacje do wywoływania przejazdów, które korzystają z usług niezależnych wykonawców. Można zastosować wiele technologii – MoD jest pojęciem, w którym technologia ułatwia podróż dając wolność wyboru i niezawodność realizacji zapytania.  Istnieją teraz aplikacje, które mogą pokazywać ludziom najlepsze trasy, którymi należy jechać, na podstawie preferencji dotyczących podróży. Aplikacje mogą również pokazać, jakie opcje transportu publicznego i prywatnego istnieją w pobliżu ich aktualnej lokalizacji. Finalnie jest to szczególnie przydatne dla osób często podróżujących. Usługi transportowe i osoby, które z nich korzystają, mogą teraz korzystać z danych w czasie rzeczywistym. Ta funkcjonalność stała się najważniejsza w usługach MoD. Pozwala ona w perfekcyjny sposób dopasowywać chwilowe i natychmiastowe potrzeby transportowe do aktualnego statusu wielu środków transportu jednocześnie.