Elektrisõidukid: lühike ajalootund

Kas arvate, et elektrisõidukid on 21. sajandi moeröögatus? Ei! Elektrisõidukite ajalugu hõlmab peaaegu kaks sajandit.

Esimesed elektrisõidukid jagasid teed hobu- ja auruvankritega aastaid, enne kui gaasimootoriga autod sündmuskohale ilmusid, ja nende populaarsus kasvas, kuna akutehnoloogia edusammud ja elektri kasvav kättesaadavus muutis need üha mugavamaks tegutseda.

Odava gaasi laialdane kättesaadavus 20. sajandi alguses aitas elektrisõidukid maailmast välja tõrjuda. avalikkuse teadvusele, kuid mitmed autotootjad jätkasid sellega seotud tehnoloogia kallal tööd läbi aastate. Tänu edasistele edusammudele akutehnoloogias ja püüdlustele vähendada sõidukite heitkoguseid, oli moodne elektrisõiduk valmis taastekkele 21. sajandi vahetuse lähedal.

Esimesed elektriautod

Elektrisõidukid on kahe sajandi jooksul sõitnud pika ja käänulise tee. Raske on täpselt kindlaks teha, kust elektrisõidukite ajalugu alguse saab, kuid põhiidee ilmnes kohe esimeste elektrimootorite kõrval.

1828 - 1839

Ungari füüsikut Anyos Jedlikut tunnustatakse esimeste praktiliste alalisvoolumootorite ehitamise eest 1827. aastaks ja 1828. aastaks kasutas ta üht oma varastest elektrimootoritest, et ehitada seda, mida võiks nimetada elektrimudeliks. auto.

Mõnda aega aastatel 1832–1839 tuli Šoti leiutaja Robert Andersonil varajase elektrivankri idee. Üksikasjad on hõredad, kuid disain kannatas suure probleemi tõttu, mida mõnda aega ei lahendatud: aku piiratud võimsus. Andersoni elektrikärudes kasutati mittelaetavaid akusid, mis piiras sellise sõiduki praktilisust.

1859 - 1881

1859. aastal asus Prantsusmaa EV arenduses juhtpositsioonile. Pliiaku leiutas Prantsusmaal Gaston Plante. Hiljem täiustas seda 1881. aastal Camille Alphonse Faure ning seda on aastate jooksul muudetud ja veelgi täiustatud. Pliiaku tulek tähendas, et lõpuks oli võimalik praktilistel elektrisõidukitel teele sõita.

1890 – 1900. aastate algus

Prantslane Gustave Trouve demonstreeris 1881. aastal elektrilist kolmeratast, samas kui inglane Thomas Parker ehitas 1884. aastal esimese seerias toodetud elektriauto, mis meenutas traditsioonilist hobuseta vankrit.

USA-s töötas William Morrison 1890. aastal välja elektriauto, mis oli võimeline vedama kuus reisijat ja sõitis 14 miili tunnikiirusega. Vaid kuus aastat hiljem võitis Riker Electric Vehicle Company toodetud elektrisõiduk hobusteta kaariku võidusõidu, mis oli tõenäoliselt üks esimesi registreeritud autode võidusõite Ameerika Ühendriikides.

Elektrisõidukite populaarsus kasvas hüppeliselt 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses. Need tekitasid vähem müra kui varasemad gaasimootoriga sõidukid, pakkusid sujuvamat sõitu ning neid peeti sageli kergemini juhitavateks ja käsitsetavateks.

Tõhusamate ja suurema mahutavusega pliiakude tulekuga 1800. aastate lõpus asusid mitmed leiutajad rohkemates riikides looma praktilisi elektrisõidukeid.

Elektritaksopargid ilmusid Londonisse, Pariisi ja New Yorki ning isegi Thomas Edison proovis aastal mängu pääseda. 1906, töötades välja leelispatareid, mis annaksid suurema mahutavuse ja kaaluksid vähem kui pliiakud päeval.

20. sajandi elektriautod

Elektrisõidukid jäid 20. sajandi koidikul üsna populaarseks. Umbes kolmandik kõigist teedel liikuvatest sõidukitest olid 1900. aasta paiku elektrilised, kuid see populaarsus hakkas aastate möödudes vähenema. Vaatamata akutehnoloogia edusammudele aitasid odava bensiini kättesaadavus ja elektripuudus väljaspool suurlinnu suurendada gaasimootoriga sõidukite populaarsust.

Varased elektrisõidukid ei suutnud oma gaasimootoritega sõiduulatuse ja kiiruse osas sammu pidada; autotootjad läksid 1935. aastaks peaaegu täielikult üle gaasimootoriga sõidukitele.

Autotööstus ei unustanud aga kunagi elektrisõidukeid ning akude ja muude seotud tehnoloogiate uurimine jätkus vaikselt.

1959: võtmeaasta

Leiutis MOSFET (pooljuht) Bell Labsis 1959. aastal peetakse üheks peamiseks pöördepunktiks tänapäevaste elektrisõidukite ajaloos. Selle tulemusel lõi Hitachi võimsa MOSFETi, mikroprotsessorid ja mikrokontrollerid, mis kõik on tänapäevaste elektrisõidukite olulised komponendid.

Erinevalt varasematest elektrisõidukitest, mis lihtsalt ühendasid pliiaku elektrimootoriga, toetuvad tänapäevased elektrisõidukid sellistele tehnoloogiatele nagu võimsusega MOSFET ja mikrokontrollerid, et pigistada äsja väljatöötatud akutehnoloogiatest ja elektriajamist välja üha suurenev tõhususe tase komponendid.

1971 - 1996

Need uuemad akutehnoloogiad viisid 1980. aastatel liitiumioonakude leiutamiseni, mis on järjekordne oluline ehitusplokk kaasaegsetele elektrisõidukitele. Kui esimesed elektrisõidukid toetusid ebaefektiivsetele ja rasketele pliiakudele, siis liitiumioonakude väljatöötamine lubas kergemat ja tõhusamat alternatiivi. Tänapäeval on kaks peamist elektrisõidukites kasutatavat akutehnoloogiat, NCA ja NMC, mõlemad liitiumioonpõhised.

Sel ajal, kui kogu see taustauuring käis, kerkisid elektrisõidukid 20. sajandi jooksul paljudes kohtades esile. Lunar Roving Vehicle ehk kuukäru oli nii elektrisõiduk kui ka esimene mehitatud sõiduk, mida Kuu peal kasutati, kui see 1971. aastal üle Kuu maastiku veeres. Tagasi maa peal müüs Floridas asuv Sebring-Vanguard samal kümnendil rohkem kui 2000 oma täiselektrilist CitiCari, millest igaühe sõiduulatus oli umbes 50–60 miili.

Ka teised autotootjad ei olnud EV-sid täielikult unustanud. Paljud suured autotootjad esitlesid palju ideaalseid elektrisõidukeid, mis kunagi tootmisse ei jõudnud, mis kulmineerus GMi EV1-ga. Seda täiselektrilist sõidukit ei müüdud kunagi otse avalikkusele, kuid see tehti alates 1996. aastast piiratud turgudel liisimiseks.

Elektrisõidukid olid taas teedel ja ka akutehnoloogia oli peaaegu järginud tänapäeva.

Tänapäeva EV-d

Varased katsed tänapäeva elektrisõidukitega, nagu üheksakümnendate aastate keskpaigas GMi EV1, andsid keskmisi tulemusi. Tehnoloogia oli peaaegu olemas, kuid teel oli mitmeid komistuskive.

Kõik suuremad autotootjad nägid elektrisõidukeid silmapiiril, kuid konsensus oli vahetult enne 21. sajandi vahetust. et akutehnoloogia pole ikka veel piisavalt arenenud, et pakkuda paariks aastakümneks piisavat ulatust ja töökindlust miinimum.

1999 - 2001

Järsku töötati 1999. ja 2001. aastal välja tehnoloogiad, mis selle lõpuks raputavad. Esmalt leiutati NCA akutehnoloogia, millele järgnes varsti MNC akutehnoloogia. Mõlemad on vanemate liitiumioonelementide variandid ja mõlemad saaksid toita kaasaegseid elektrisõidukeid.

Need täiustatud akutehnoloogiad lõid EV-võimalusi, mida maailm polnud varem näinud. Tööstus kasvas plahvatuslikult uute elektrisõidukite kasutuselevõtuga.

2003 - 2014

Tesla, mille käivitas Elon Musk, ilmus 2003. aastal idufirmana, mille eesmärk oli luua taskukohane ja praktiline elektrisõiduk. Tesla Roadsteri prototüübid avalikustati 2006. aastal ning esimesed Roadsterid tarniti klientidele 2008. aastal. NCA akutehnoloogial töötava Roadsteri sõiduulatus oli 244 miili, mis oli oluliselt suurem kui varasematel täiselektrilistel sõidukitel.

Tesla elektrisõidukitega teedel järgisid mitmed suuremad autotootjad peagi eeskuju. Mitsubishi tõi oma iMiEV elektrisõiduki turule Jaapanis 2009. aastal ja järgmisel aastal muudel piiratud turgudel, kuigi ainult liisimiseks, mitte müügiks.

Nissan ei jäänud palju maha Nissan Leafiga, mis jõudis USA-s ja Jaapanis teele 2010. aastal. 2014. aastaks oli USA turul 23 erinevat elektrisõiduki mudelit. Järgmise kümnendi jooksul oli iga suurem autotootja välja pannud vähemalt ühe elektrisõiduki.

Ameerika Ühendriikides sai elektrisõidukite arendamine suureks õnnistuseks, kui USA energeetikaministeerium hakkas infrastruktuuri investeerima. Aastatel 2009–2013 investeeris energeetikaosakond üle 115 miljoni dollari, et aidata välja ehitada üleriigiline elektrisõidukite laadimise infrastruktuur.

Selle programmi kaudu paigaldati enam kui 18 000 laadimisjaama, kuigi laadimisinfrastruktuuri ehitamine jätkub tänapäevani muude avalike ja eraalgatuste kaudu.

EV-de tulevik

Elektrisõidukite ajalugu on suuresti ajendatud akutehnoloogiast ja see jätkub tõenäoliselt ka tulevikus, kui just ei tule uut tehnoloogiat, mis neid tõhusalt asendaks. Kuna akude üldine hind langeb ja tehnoloogia areneb jätkuvalt, sobivad elektrisõidukid oma kulude, ulatuse ja muude tegurite poolest tõenäoliselt gaasimootoriga sõidukitele.

Kuna laadimisinfrastruktuur laieneb jätkuvalt ja laadimiskiirused kasvavad, muutub EV-ga pikkade vahemaade sõitmine ka mugavamaks. Samuti on võimalik, et sellised tehnoloogiad nagu kuumalt vahetatavad akud võivad muuta teie elektriauto tankimise veelgi kiiremaks ja lihtsamaks.

Idee seisneb selles, et vooluvõrku ühendamise ja ootamise asemel võiksite oma aku uue vastu vahetamiseks võtta paar minutit. Kasutada võib ka muid energiasalvestustehnoloogiaid, nagu kuumvahetusega kütuseelemendid, kuid need on nii palju vähem tõhusad kui kaasaegsed akud, et see tundub ebatõenäoline.

2018 ja edasi

2018. aastal ületas elektrisõidukite arv teedel Ameerika Ühendriikides esmakordselt miljoni piiri. 2020. aastaks oli see arv tõusnud 1,8 miljonini. Kasv teistes kohtades, nagu Euroopa ja Hiina, on olnud veelgi kiirem.

Aku- ja laadimistehnoloogia edasised edusammud, parem laadimisinfrastruktuur ja õigusaktid sõidukite heitkoguste vähendamise sihiks seadmine aitab tõenäoliselt neid numbreid lähitulevikus veelgi suurendada aastat.

Elektrisõidukid võisid viimase paari sajandi jooksul läbida pika ja käänulise tee, kuid 21. sajand hakkab välja nägema, kus nad lõpuks tippu jõuavad.