Pojazdy elektryczne: krótka lekcja historii

Myślisz, że pojazdy elektryczne to moda XXI wieku? Nie! Pojazdy elektryczne mają historię, która obejmuje prawie dwa stulecia.

Pierwsze pojazdy elektryczne dzieliły drogę z powozami konnymi i parowymi przez lata, zanim na scenie pojawiły się samochody napędzane gazem, i zyskały na popularności, ponieważ postęp w technologii akumulatorów i rosnąca dostępność energii elektrycznej sprawiły, że stały się coraz wygodniejsze działać.

Szeroka dostępność niedrogiego gazu na początku XX wieku pomogła wypchnąć pojazdy elektryczne z rynku świadomości społecznej, ale różni producenci samochodów przez lata pracowali nad pokrewną technologią. Dzięki dalszym postępom w technologii akumulatorów i dążeniu do obniżenia emisji spalin, nowoczesny pojazd elektryczny miał powrócić na przełomie XXI wieku.

Pierwsze pojazdy elektryczne

Pojazdy elektryczne przejechały długą i krętą drogę w ciągu dwóch stuleci. Trudno dokładnie określić, gdzie zaczyna się historia pojazdów elektrycznych, ale podstawowa idea pojawiła się tuż obok pierwszych silników elektrycznych.

1828 - 1839

Węgierski fizyk Anyos Jedlik przypisuje się zbudowaniu jednych z pierwszych praktycznych silników prądu stałego w okolicy 1827, a do 1828 użył jednego ze swoich wczesnych silników elektrycznych do zbudowania czegoś, co można by nazwać modelem elektrycznym samochód.

Jakiś czas między 1832 a 1839 szkocki wynalazca Robert Anderson wpadł na pomysł wczesnego wózka elektrycznego. Szczegóły są skąpe, ale projekt miał poważny problem, który nie został rozwiązany przez jakiś czas: ograniczona moc baterii. Elektryczny wózek Andersona używał baterii jednorazowych, co ograniczało praktyczność takiego pojazdu.

1859 - 1881

W 1859 roku Francja objęła prowadzenie w rozwoju pojazdów elektrycznych. Akumulator kwasowo-ołowiowy został wynaleziony we Francji przez Gaston Plante. Został później ulepszony w 1881 roku przez Camille Alphonse Faure i przez lata był ulepszany i ulepszany. Pojawienie się akumulatora kwasowo-ołowiowego oznaczało, że praktyczne pojazdy elektryczne w końcu mogły ruszyć w drogę.

1890 - początek XX wieku

Gustave Trouve z Francji zademonstrował elektryczny trójkołowiec w 1881 roku, podczas gdy Thomas Parker z Anglii zbudował pierwszy seryjny samochód elektryczny, który przypominał tradycyjny powóz bezkonny w 1884 roku.

W Stanach Zjednoczonych William Morrison opracował w 1890 roku samochód elektryczny, który był w stanie przewozić sześciu pasażerów i podróżować z zawrotną prędkością 14 mil na godzinę. Zaledwie sześć lat później pojazd elektryczny wyprodukowany przez Riker Electric Vehicle Company wygrał wyścig powozów bezkonnych, który był prawdopodobnie jednym z pierwszych zarejestrowanych wyścigów samochodowych w Stanach Zjednoczonych.

Popularność pojazdów elektrycznych gwałtownie wzrosła pod koniec XIX wieku i na początku XX wieku. Wydawały mniej hałasu niż wczesne pojazdy napędzane gazem, zapewniały płynniejszą jazdę i często były postrzegane jako łatwiejsze w prowadzeniu i obsłudze.

Wraz z pojawieniem się bardziej wydajnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych o większej pojemności pod koniec XIX wieku, wielu wynalazców w większej liczbie krajów postanowiło stworzyć praktyczne pojazdy elektryczne.

Floty taksówek elektrycznych pojawiły się w Londynie, Paryżu i Nowym Jorku, a nawet Thomas Edison próbował dostać się do gry w 1906 poprzez opracowanie baterii alkalicznych, które zapewniłyby większą pojemność i ważyłyby mniej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe firmy dzień.

Pojazdy elektryczne z XX wieku

Pojazdy elektryczne były dość popularne na początku XX wieku. Około jedna trzecia wszystkich pojazdów na drogach była około 1900 roku, ale popularność ta zaczęła słabnąć w miarę upływu lat. Pomimo postępu w technologii akumulatorów, dostępność niedrogiej benzyny i brak elektryczności poza dużymi miastami pomogły zamiast tego zwiększyć popularność pojazdów napędzanych gazem.

Wczesne pojazdy elektryczne nie były w stanie dorównać swoim gazowym odpowiednikom pod względem zasięgu i prędkości; producenci samochodów przeszli prawie całkowicie na pojazdy napędzane gazem do 1935 roku.

Przemysł motoryzacyjny nigdy nie zapomniał jednak o pojazdach elektrycznych, a badania nad akumulatorami i innymi powiązanymi technologiami po cichu kontynuowano.

1959: kluczowy rok

Wynalazek MOSFET (półprzewodnik) w Bell Labs w 1959 roku jest uważany za jeden z kluczowych punktów zwrotnych w historii nowoczesnych pojazdów elektrycznych. Doprowadziło to do stworzenia MOSFET mocy przez Hitachi, mikroprocesory i mikrokontrolery, z których wszystkie są niezbędnymi komponentami w nowoczesnych pojazdach elektrycznych.

W przeciwieństwie do wczesnych pojazdów elektrycznych, które po prostu łączyły akumulator kwasowo-ołowiowy z silnikiem elektrycznym, nowoczesne pojazdy elektryczne opierają się na technologiach takich jak zasilać MOSFET i mikrokontrolery, aby wycisnąć coraz większy poziom wydajności z nowo opracowanych technologii akumulatorów i elektrycznego układu napędowego składniki.

1971 - 1996

Te nowsze technologie akumulatorów doprowadziły w latach 80. do wynalezienia akumulatorów litowo-jonowych, stanowiąc kolejny ważny element konstrukcyjny nowoczesnych pojazdów elektrycznych. Tam, gdzie pierwsze pojazdy elektryczne opierały się na nieefektywnych i ciężkich akumulatorach kwasowo-ołowiowych, opracowanie akumulatorów litowo-jonowych zapowiadało lżejszą i wydajniejszą alternatywę. Obecnie dwie główne technologie akumulatorów stosowane w pojazdach elektrycznych, NCA i NMC, są oparte na litowo-jonowych.

Podczas gdy wszystkie te badania w tle były w toku, pojazdy elektryczne pojawiały się w wielu miejscach przez cały XX wiek. Lunar Roving Vehicle, znany również jako buggy księżycowy, był zarówno pojazdem elektrycznym, jak i pierwszym załogowym pojazdem eksploatowanym na Księżycu, gdy przejechał przez księżycowy krajobraz w 1971 roku. W tej samej dekadzie firma Sebring-Vanguard z siedzibą na Florydzie sprzedała ponad 2000 całkowicie elektrycznych samochodów CitiCar, z których każdy miał zasięg od około 50 do 60 mil.

Inni producenci samochodów również nie zapomnieli całkowicie o pojazdach elektrycznych. Wielu dużych producentów samochodów zaprezentowało wiele koncepcyjnych pojazdów elektrycznych, które nigdy nie trafiły do ​​produkcji, czego kulminacją był GM EV1. Ten całkowicie elektryczny pojazd nigdy nie był sprzedawany bezpośrednio publicznie, ale od 1996 roku został udostępniony do leasingu na ograniczonych rynkach.

Pojazdy elektryczne wróciły na drogi, a technologia akumulatorów również prawie dogoniła współczesność.

Nowoczesne pojazdy elektryczne

Wczesne eksperymenty ze współczesnymi pojazdami elektrycznymi, takimi jak EV1 firmy GM w połowie lat dziewięćdziesiątych, przyniosły średnie wyniki. Technologia była już prawie gotowa, ale na drodze było wiele przeszkód.

Wszyscy najwięksi producenci samochodów widzieli pojazdy elektryczne na horyzoncie, ale konsensus tuż przed przełomem XXI wieku był następujący: że technologia baterii nadal nie byłaby wystarczająco zaawansowana, aby zapewnić wystarczający zasięg i niezawodność przez kilka dziesięcioleci w minimum.

1999 - 2001

Nagle w latach 1999 i 2001 opracowano technologie, które ostatecznie miały tym wstrząsnąć. Technologia baterii NCA została wynaleziona jako pierwsza, a wkrótce potem technologia baterii MNC. Oba są wariantami starszych ogniw litowo-jonowych i oba będą zasilać nowoczesne pojazdy elektryczne.

Te ulepszone technologie akumulatorów stworzyły możliwości pojazdów elektrycznych, jakich świat nie widział wcześniej. Branża eksplodowała nowymi spojrzeniami na pojazdy elektryczne.

2003 - 2014

Tesla, zapoczątkowana przez Elona Muska, pojawiła się na scenie w 2003 roku jako startup mający na celu stworzenie niedrogiego i praktycznego pojazdu elektrycznego. Prototypy Tesli Roadster zostały ujawnione w 2006 roku, a pierwsze Roadstery zostały dostarczone klientom w 2008 roku. Zasilany technologią akumulatorów NCA Roadster miał zasięg 244 mil, czyli znacznie więcej niż poprzednie pojazdy całkowicie elektryczne.

Wraz z pojazdami elektrycznymi Tesli na drogach, wielu głównych producentów samochodów wkrótce poszło w ich ślady. Mitsubishi wypuściło swój elektryczny pojazd iMiEV w Japonii w 2009 roku, a rok później na innych ograniczonych rynkach, chociaż tylko na leasing, a nie na sprzedaż.

Nissan nie był daleko w tyle za Nissanem Leaf, który trafił na drogi w USA i Japonii w 2010 roku. Do 2014 roku na rynku amerykańskim istniały 23 różne modele pojazdów elektrycznych. W ciągu następnej dekady każdy duży producent samochodów wystawił co najmniej jeden pojazd elektryczny.

W Stanach Zjednoczonych rozwój pojazdów elektrycznych przyniósł wielkie korzyści, gdy Departament Energii USA zaczął inwestować w infrastrukturę. W latach 2009-2013 Departament Energii zainwestował ponad 115 milionów dolarów w budowę ogólnokrajowej infrastruktury do ładowania pojazdów elektrycznych.

W ramach tego programu zainstalowano ponad 18 000 stacji ładowania, chociaż budowa infrastruktury ładowania trwa do dziś dzięki innym inicjatywom publicznym i prywatnym.

Przyszłość pojazdów elektrycznych

Historia pojazdu elektrycznego była napędzana w dużej mierze przez technologię akumulatorów i prawdopodobnie będzie to kontynuowane w przyszłości, chyba że pojawi się nowa technologia, która może je skutecznie zastąpić. Przy całkowitym spadku kosztów akumulatorów i ciągłym rozwoju technologii, pojazdy elektryczne prawdopodobnie dorównują pojazdom zasilanym gazem pod względem kosztów, zasięgu i innych czynników.

Wraz ze wzrostem infrastruktury ładowania i wzrostem prędkości ładowania, prowadzenie pojazdu elektrycznego na długich dystansach stanie się również wygodniejsze. Możliwe jest również, że technologie takie jak akumulatory z możliwością wymiany na gorąco mogą sprawić, że „tankowanie” Twojego samochodu elektrycznego będzie jeszcze szybsze i łatwiejsze.

Pomysł polega na tym, że zamiast podłączać i czekać, możesz po prostu poświęcić kilka minut na wymianę baterii na nową. Inne technologie magazynowania energii, takie jak ogniwa paliwowe z możliwością wymiany na gorąco, również mogłyby znaleźć zastosowanie, ale są o wiele mniej wydajne niż nowoczesne akumulatory, że wydaje się to mało prawdopodobne.

2018 i później

W 2018 r. liczba pojazdów elektrycznych na drogach w Stanach Zjednoczonych przekroczyła milion. Do 2020 roku liczba ta wzrosła do 1,8 miliona. Wzrost w innych lokalizacjach, takich jak Europa i Chiny, był jeszcze szybszy.

Dalsze postępy w dziedzinie baterii i technologii ładowania, lepsza infrastruktura ładowania i ustawodawstwo dążenie do redukcji emisji z pojazdów prawdopodobnie pomoże w nadchodzącym zwiększeniu tych liczb lat.

Pojazdy elektryczne mogły przebyć długą i krętą drogę w ciągu ostatnich kilku stuleci, ale XXI wiek zaczyna wyglądać tak, jakby ostatecznie znalazły się na szczycie.