Ostatnie lata przyniosły światu głęboki postęp technologiczny w zakresie wykorzystywania pojazdów napędzanych silnikami elektrycznymi. Na ulicach miast coraz częściej zauważyć można zielone tablice rejestracyjne, a znaki towarowe operatorów firm oferujących wynajem hulajnóg elektrycznych stały się nieodłącznym elementem miejskiego krajobrazu. Wzrost świadomości ekologicznej społeczeństw i coraz większe aspiracje wysokorozwiniętych państw w zakresie działań pro-klimatycznych sprawiły, że rozwój elektromobilności jest nie tylko naturalną konsekwencją postępu technologicznego, lecz także zjawiskiem wysoce pożądanym przez aktualne władze poszczególnych państw [1]. Podczas dokonywania decyzji wyborczych, coraz większa część obywateli deklaruje, że podchodzi poważnie do tematyki globalnego ocieplenia [2]. Nie dziwi więc, że wielu przedstawicieli ugrupowań politycznych często wspomina o potrzebie podejmowania widocznych działań zmniejszających ryzyko niebezpiecznych dla ziemi i jej mieszkańców zmian klimatycznych. Jak tłumaczy prof. Jens Borken-Kleefeld z Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie, „Podróż samochodem emituje więcej CO2 niż podróż samolotem na osobokilometr. A zważywszy na fakt, że CO2 utrzymuje się dłużej od innych gazów w atmosferze, samochody mają znacznie bardziej szkodliwy wpływ na zmiany klimatu w perspektywie długofalowej” [3]. Mając na uwadze przytoczoną opinię, która zasadniczo nie odbiega od przyjętego w świecie nauk przyrodniczych poglądu, warto zastanowić się – w jakim stopniu, w ciągu najbliższych dekad, postępować będzie rozwój elektromobilności [4]. Omawiany obszar technologiczny, jako dziedzina dotycząca pojazdów lokalnie bezemisyjnych, może istotnie przyczynić się do zmniejszenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery, a w konsekwencji zminimalizować ryzyko poszerzania się efektu cieplarnianego i postępującego globalnego ocieplania się klimatu.
W celu przeprowadzenia właściwie precyzyjnych i pełnych analiz dotyczących prognoz co do przyszłości elektromobilności w Polsce i na świecie, należy w pierwszej kolejności zrozumieć fundamenty rozwoju tego rodzaju trendów technologicznych. W niniejszym artykule umówione zostaną podstawowe zagadnienia związane z rozwojem elektromobilności w ujęciu historycznym, poprzez wskazanie przełomowych wydarzeń dla wzrostu zaawansowania tej gałęzi technologicznej.
Historia pojawienia się pierwszych samochodów elektrycznych na drogach nie jest związana z jednym krajem czy wynalazcą. Był to złożony proces, który wymagał serii przełomów, doprowadzających do powstania pierwszych pojazdów elektrycznych. Jego początki sięgają pierwszej połowy XIX wieku.
W początkach XIX wieku innowatorzy z Węgier, Holandii i Stanów Zjednoczonych zaczęli zajmować się ideą pojazdu zasilanego bateriami, co pozwoliło na stworzenie jednych z pierwszych małych samochodów elektrycznych. Prekursorem wśród wynalazców był Węgier Ányos Jedlik, który w 1828 roku zaprojektował niewielki model samochodu z silnikiem elektrycznym. Kolejnymi byli szkocki inżynier Robert Anderson, który w latach 1832-1839 opracował pierwszy prymitywny powóz elektryczny, a także holenderski profesor Sibrandus Stratingh i jego asystent Christopher Becker, którzy w 1835 roku także skonstruowali kompaktowy samochód zasilany prądem [5].
W 1834 roku Thomas Devenport, amerykański wynalazca pochodzenia szkockiego, zbudował pierwszy elektryczny samochód, który energię czerpał z baterii galwanicznej Volty. W tamtych czasach wiedza na temat elektryczności była dopiero raczkująca, a żarówki jeszcze nie istniały. W rzeczywistości, ogniwo galwaniczne Volty, które służyło jako zasilanie dla samochodu Devenporta, miało wówczas niewiele ponad 30 lat i uważane było za prekursora dzisiejszych baterii [6]. Warto również zauważyć, że w okresie, kiedy Devenport pracował nad swoim wynalazkiem, pojawiły się inne rewolucyjne osiągnięcia w dziedzinie komunikacji, takie jak telegraf, którego rozwój miał znaczny wpływ na przyspieszenie wymiany informacji na odległość. Telefon, chociaż jeszcze nie został opatentowany przez Alexandra Grahama Bella, który zrobił to dopiero 42 lata później, również był już w fazie rozwoju. Można zatem powiedzieć, że w XIX wieku nastąpił ogromny postęp w dziedzinie nauki i technologii, co zaowocowało narodzinami wielu rewolucyjnych wynalazków i innowacji, takich jak elektryczne samochody Devenporta.
Ze względu na potrzebę większej pojemności akumulatorów, wczesne doświadczenia z pojazdami elektrycznymi nie doprowadziły do powstania praktycznych rozwiązań. Dopiero w drugiej połowie XIX wieku francuscy i angielscy wynalazcy zaczęli pracować nad stworzeniem bardziej funkcjonalnych samochodów elektrycznych. W 1865 roku francuski naukowiec Gaston Plante wynalazł bardziej wydajny akumulator, który w 1881 roku został udoskonalony przez Camille’a Faure’a. Dzięki tym zmianom możliwe stało się budowanie praktycznych pojazdów elektrycznych. W dniu 24 kwietnia 1899 roku, „Jamais Contente”, napędzany silnikiem elektrycznym samochód w kształcie pocisku, osiągnął rekordową prędkość wynoszącą 105,9 km/h, pobijając dotychczasowy rekord prędkości na lądzie w wysokości 92,78 km/h z dnia 4 marca 1899, należący do francuskiego kierowcy wyścigowego Gastona de Chasseloup-Laubat [7].
W roku 1900 zadebiutował pierwszy w historii samochód elektryczny z przednim napędem, zaprojektowany przez 25-letniego Ferdinanda Porsche. Zaledwie trzy dekady później ten sam konstruktor założył firmę sygnowaną swoim nazwiskiem. Pojazd ten był wyposażony w baterie o wadze około tony, co pozwalało na pokonanie dystansu 50 km z prędkością maksymalną wynoszącą 50 km/h. Dla porównania – współczesne baterie w autach elektrycznych ważą około 200-300 kilogramów [8]. W tym samym roku, wspomniany wynalazca stworzył także pierwszy samochód z napędem na cztery koła, wyposażony w silniki elektryczne umieszczone przy każdym z nich. Co ciekawe, był to nie tylko pierwszy samochód elektryczny z napędem 4×4, ale w ogóle pierwsze auto wyposażone w tego rodzaju system w historii motoryzacji. Ferdinand nadał pojazdowi nazwę Lohner-Porsche. Samochód charakteryzował się czterema silnikami elektrycznymi, wbudowanymi w piasty kół. Auto zostało zaprojektowane z myślą o wyścigach górskich, a jego dużą wadą była olbrzymia masa wynosząca 1800 kg z powodu dużej liczby kwasowo-ołowiowych akumulatorów. Mimo to, pojazd był w stanie osiągnąć prędkość 60 km/h. Niestety, z przyczyn ekonomicznych powstał wyłącznie jeden egzemplarz.
W 1903 roku Henry Ford dowiedział się, że jego przyjaciel Thomas Edison pracuje nad technologią akumulatorów do pojazdów. W czasach, kiedy to niezwykle prężnie rozwijał się przemysł związany z produkcją samochodów spalinowych, szukanie alternatyw dla silników benzynowych nie było zjawiskiem popularnym. W 1914 roku pojawiły się informacje o pracach nad elektrycznym samochodem Edison-Ford. Ford mówił publicznie o tym, że największym problemem w budowie elektrycznego samochodu jest zbudowanie lekkiego akumulatora, który działałby na długich dystansach bez potrzeby ładowania. W projekcie zainwestowano 1,5 miliona dolarów, ale pomimo wszystkich starań nie udało się uzyskać odpowiedniej pojemności akumulatora, co uniemożliwiło stworzenie konkurencyjnego samochodu elektrycznego wobec ówczesnych pojazdów benzynowych. Widoczne już wówczas problemy z pojemnością baterii towarzyszą elektromobilności po dziś dzień.
Dla samochodów elektrycznych, na początku XX wieku, konkurencją były przede wszystkim auta benzynowe oraz napędzane parą. W tamtych czasach silniki spalinowe były dopiero na wczesnym etapie rozwoju, do jazdy należało wcześniej uruchomić pojazd za pomocą ręcznej korby. Główną wadą napędu parowego był natomiast długi czas potrzeby do przygotowania samochodu – około 45 minut. Nie powinna dziwić więc rosnąca popularność aut elektrycznych, zwłaszcza z uwagi na fakt, że na początku XX wieku dostęp do energii elektrycznej stał się zdecydowanie bardziej powszechny. Z pewnych powodów jednak, rozwój elektromobilności gwałtownie spadł, a pojazdy spalinowe z czasem niemal całkowicie zmonopolizowały rynek aut osobowych. Z pewnością przyczynił się do tego Ford Model T, jeden z pierwszych samochodów spalinowych produkowanych na skalę seryjną. Cena tego pojazdu była nawet kilkukrotnie niższa niż konkurencyjnych maszyn napędzanych energią elektryczną. Przed rokiem 1912, samochód napędzany benzyną kosztował tylko 650 dolarów, podczas gdy elektryczny roadster aż 1750 dolarów. W tym samym roku, Charles Kettering wprowadził innowacyjne rozwiązanie – rozrusznik elektryczny, który eliminował konieczność ręcznego korbowania silnika [9]. Ponadto, na malejącą popularność elektromobilności wpływały takie czynniki jak:
– niewielki zasięg, który pojazdy były w stanie przejechać na jednym ładowaniu;
– wysokie koszty wykonania i napraw auta;
– wady eksploatacyjne z uwagi na uciążliwość, jaką była czasochłonna konieczność ładowania baterii;
– wysoka masa pojazdu spowodowana ciężarem baterii.
Samochody elektryczne częściowo wróciły do łask po zakończeniu II wojny światowej dzięki wynalezieniu tranzystora. Urządzenie to jest uważane za przełomowy wynalazek w dziedzinie elektroniki, a zwłaszcza w obszarze elektromobilności, ponieważ pozwolił na miniaturyzację urządzeń elektronicznych poprzez zastąpienie lamp elektronowych. W 1972 roku firma Henney Kilowatt wprowadziła na rynek pierwszy samochód elektryczny oparty na technologii tranzystorowej, który osiągał prędkość do 96 km/h, a jedno ładowanie pozwalało na jazdę przez godzinę [10].
W 1972 roku BMW zaprezentowało swój pierwszy elektryczny samochód, model 1602 Electric. Auto mogło przyspieszyć do 50 km/h w czasie 8 sekund, jednak zasięg na jednym ładowaniu wynosił tylko 30 km. BMW wyprodukowało dwa egzemplarze, samochód nie wszedł do masowej produkcji.
Pod koniec lat 90. na rynku pojawił się pierwszy masowo produkowany samochód elektryczny – EV1 marki General Motors. Początkowo, auto było dostępne tylko dla mieszkańców Los Angeles, Tucson i Phoenix w ramach dzierżawy i programu badawczo-rozwojowego. Jednak pomimo początkowych sukcesów, GM porzuciło prace nad samochodami elektrycznymi i zlikwidowało projekt na początku nowego tysiąclecia, odzyskując wszystkie samochody.
W latach 90. pojawiły się pierwsze seryjnie produkowane samochody hybrydowe, a w 1997 roku Toyota rozpoczęła produkcję i sprzedaż modelu Prius. Trzy lata później samochód ten trafił na europejski rynek i pojawił się w salonach dealerskich. Z uwagi na relatywny sukces sprzedażowy, model Prius odmienił sposób patrzenia na potencjalne zyski, które można osiągnąć ze sprzedaży aut wykonanych w technologii hybrydowej [11].
Choć elektromobilność stanowi zjawisko, o którym znacznie więcej mówi się w debacie publicznej, a dywagacje na temat ewentualnego kupna samochodu elektrycznego coraz częściej towarzyszą wyborom współczesnych konsumentów, warto mieć na uwadze, że sam koncept rozwoju napędzanych prądem aut nie jest wcale nowością. Historia pokazuje jednak, że w ubiegłych stuleciach warunki społeczne i techniczne nie sprzyjały ewentualnemu postępowi w tej dziedzinie. Współcześnie jednak, z uwagi na wzrost świadomości ekologicznej społeczeństwa, a także na nieuniknione zjawisko stopniowego wyczerpywania się niektórych surowców, analiza i badania w zakresie elektromobilności nabywają szczególnej doniosłości społecznej.
PRZYPISY:
[1] https://fppe.pl/fakty-i-mity-o-pojazdach-elektrycznych-w-polsce/
[2] https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C92385%2Csondaz-wiekszosc-doroslych-polakow-powaznie-traktuje-globalne-ocieplenie
[3] https://nauka.money.pl/artykul/samochod-czy-samolot-debata-o-podrozowaniu-i-zmianach-klimatu,12,0,927500.html
[4] http://eko.org.pl/index_trendy.php?dzial=2&kat=17&art=1591
[5] https://e-magazyny.pl/baza-wiedzy/historia-samochodow-elektrycznych/
[6] https://efl.pl/pl/biznes-i-ty/artykuly/historia-samochodow-elektrycznych
[7] https://autokult.pl/historia-rekordow-predkosci,6808019164948609a
[8] https://knaufautomotive.com/pl/akumulatory-samochodowe-w-autach-elektrycznych/
[9] https://autoturn.net.pl/wsparcie-autoturn/s%C5%82owniczek/charles-franklin-kettering.html
[10] https://businessinsider.com.pl/technologie/motoryzacja/pierwszy-samochod-elektryczny-na-swiecie-historia-motoryzacji/n1gzx28
[11] https://www.auto-swiat.pl/wiadomosci/aktualnosci/hybrydy-toyoty-maja-juz-20-lat/d72w4vv
ŹRÓDŁA:
1. Kwiatkiewicz Piotr , Szczerbowski Radosław , Śledzik Waldemar – Elektromobilność. Środowisko infrastrukturalne i techniczne wyzwania polityki intraregionalnej; wyd. FNCE 2020;
2. Pieriegud Jana , Gajewski Jerzy , Paprocki Wojciech – Elektromobilność w Polsce na tle tencji europejskich i globalnych; wyd. CeDeWu Sp. z o.o. 2019 r.;
3. Smil Vaclav – Energia i cywilizacja. Tak tworzy się historia;; wyd. Editio 2022 r.
