34 Â

WIAT

N

AUKI

Styczeƒ 1997

W

Stanach Zjednoczonych sa-
mochody spalajà po∏ow´ zu-
˝ywanej w ca∏ym kraju ropy

oraz emitujà prawie po∏ow´ miejskich
zanieczyszczeƒ i jednà czwartà gazów
powodujàcych efekt cieplarniany. Po-
dobnie jest w pozosta∏ych uprzemys∏o-
wionych krajach oraz miastach rozwi-
jajàcego si´ Êwiata. Wraz z post´pem
motoryzacji Stany Zjednoczone, a tak-
˝e inne paƒstwa b´dà musia∏y w nad-
chodzàcym dziesi´cioleciu zajàç si´ tym
problemem lub poniosà nie dajàce si´
zaakceptowaç koszty ekonomiczne,
zdrowotne i polityczne. Ma∏o prawdo-
podobne, by ceny ropy pozosta∏y na do-
tychczasowym niskim poziomie ani te˝
by inne kraje zgodzi∏y si´ na du˝y i po-
nadto ciàgle wzrastajàcy udzia∏ Stanów
Zjednoczonych w zmianach klimatycz-
nych zachodzàcych na Ziemi.

Politycy i przemys∏owcy majà cztery

mo˝liwoÊci: ograniczenie u˝ywania sa-
mochodów, zwi´kszenie sprawnoÊci sil-
ników spalinowych i zmniejszenie emi-
sji spalin, zmian´ paliwa na mniej
szkodliwe lub znalezienie czystszego
nap´du. Ostatnia z nich, a w szczególno-
Êci wprowadzenie nap´du elektrycz-
nego, jest najbardziej realna.

Pozosta∏e rozwiàzania – atrakcyjne

w teorii – okazujà si´ jednak bàdê ma∏o
praktyczne, bàdê dajà tylko marginal-
nà popraw´. Na przyk∏ad ograniczenie
motoryzacji mog∏oby uciszyç protesty
oraz rozwiàzaç wiele problemów spo-
∏ecznych i ochrony Êrodowiska, lecz do-
niesienia nap∏ywajàce z ca∏ego Êwiata
wskazujà, ˝e trudno b´dzie namówiç
ludzi, by zrezygnowali z w∏asnych
samochodów na skal´ dajàcà zauwa-
˝alny efekt. W Stanach Zjednoczonych
liczba osób korzystajàcych z publicz-
nej komunikacji oraz zwiàzany z tym
park samochodowy zmniejszy∏y si´ od
czasu II wojny Êwiatowej. Nawet w
g´sto zaludnionej Europie Zachodniej
„nasyconej” Êrodkami masowego trans-
portu, gdzie cena paliwa wynosi prze-
ci´tnie wi´cej ni˝ dolar za litr, samo-
chody osobowe ciàgle przewo˝à oko∏o
80% podró˝ujàcych.

Zwi´kszenie sprawnoÊci silników tak-

˝e jest wa˝ne, ale prace nad rozwiàza-
niem tego zagadnienia tylko w mini-
malnym stopniu posun´∏y si´ w ciàgu
ostatnich 10 lat. Inne paliwa, takie
jak alkohol metylowy lub gaz ziemny,
mo˝na by wprowadziç stosunkowo ni-
skim kosztem, lecz da∏oby to jedynie
marginalne zmniejszenie zanieczy-
szczeƒ i emisji gazów powodujàcych
efekt cieplarniany (zw∏aszcza ˝e kon-
cerny naftowe wydajà miliardy dola-
rów rocznie na opracowanie „czystszej”
benzyny).

Samochody o nap´dzie elektrycznym

nie powodowa∏yby takiego zanieczysz-
czenia miast oraz efektu cieplarniane-
go i w zbli˝ajàcym si´ dziesi´cioleciu
pozwoli∏yby stworzyç podstawy pra-
wie „czystego” systemu komunikacyj-
nego. Mimo ˝e historia samochodów
elektrycznych jest tak stara jak aut z sil-
nikami spalinowymi, osiàgni´cia tech-
nologiczne lat osiemdziesiàtych, ∏àcz-
nie z „produktami ubocznymi” rewo-
lucji informatycznej i Wojen Gwiezd-
nych, zdajà si´ wskazywaç, ˝e ta forma
transportu stanie si´ w koƒcu wystar-
czajàco efektywna i tania, by konkuro-
waç z opartà na benzynie. Zdobycie do-
brze ufortyfikowanych pozycji samo-
chodów spalinowych b´dzie jednak wy-
maga∏o wspólnego wysi∏ku przemys∏u
i rzàdu. KorzyÊci wynikajàce z ochrony
Êrodowiska muszà bowiem staç si´ so-
lidnà zach´tà do nabywania nowego ro-
dzaju pojazdów.

Wzrost sprawnoÊci

Termin „samochód o nap´dzie elek-

trycznym” odnosi si´ nie tylko do aut
czerpiàcych energi´ z ∏adowanych w do-
mu akumulatorów, ale tak˝e do wyposa-
˝onych w urzàdzenia generujàce pràd
elektryczny lub inne ni˝ akumulator êró-
d∏a energii. Ich wspólnym elementem
jest wysoko sprawny silnik elektryczny
nap´dzajàcy ko∏a i pozwalajàcy odzy-
skaç energi´ traconà podczas hamowa-
nia. Silnik w samochodach spalinowych
– przeciwnie – pracuje bez przerwy

Samochody elektryczne

Samochody elektryczne sà ju˝ w zasi´gu r´ki. Zast´powanie nimi

aut spalinowych mo˝e si´ jednak opóêniç ze wzgl´dów politycznych

Daniel Sperling

Â

WIAT

N

AUKI

Styczeƒ 1997 35

i przekazuje nap´d na ko∏a poprzez sze-
reg przek∏adni i sprz´gie∏ oraz na pràd-
nic´ zasilajàcà osprz´t pojazdu.

Pojazdy elektryczne majà wy˝szà od

spalinowych sprawnoÊç, a wi´c gene-
ralnie z wielu powodów sà od nich
„czystsze”. Wynika to m.in. z tego, ˝e
silnik elektryczny bezpoÊrednio nap´-
dza ko∏a i nie pracuje, gdy samochód
stoi lub zje˝d˝a w dó∏. To podnosi efek-
tywnà sprawnoÊç o mniej wi´cej

1

/

5

.

W czasie jazdy po mieÊcie przewag´ da-
je im system odzyskiwania energii tra-

conej przy hamowaniu polegajàcy na
tym, ˝e w czasie zmniejszania pr´dko-
Êci jazdy silnik pracuje jak generator.
W ten sposób do akumulatorów powra-
ca prawie po∏owa energii kinetycznej
pojazdu, co jest ogromnie cenne zw∏a-
szcza w jeêdzie miejskiej, gdy cz´sto
trzeba si´ zatrzymywaç i ruszaç.

Co wi´cej, sprawnoÊç samego silnika

elektrycznego wynosi ponad 90%, pod-
czas gdy spalinowego mniej ni˝ 25%.
Mimo ˝e akumulatory podczas ∏ado-
wania zwykle czerpià pràd wytwarza-
ny przez system energetyczny, którego
Êrednia sprawnoÊç wynosi 33%, nap´d
elektryczny zachowuje jeszcze 5-pro-

POJAZD ELEKTRYCZNY firmy Renault zosta∏ zbudowany z lekkich podzespo∏ów, co
zmniejsza obcià˝enie silnika. Charakterystyka auta o nap´dzie elektrycznym doskonale od-
powiada wymogom miejskiego samochodu o krótkim zasi´gu.

GAMMA LIAISON

centowà przewag´ nad spalinowym.
Innowacje, takie jak odzyskiwanie ener-
gii ze strat kominowych w konwencjo-
nalnych elektrowniach, wkrótce pod-
niosà ich sprawnoÊç do oko∏o 50%,
zwi´kszajàc proporcjonalnie ostatecznà
sprawnoÊç pojazdu. Ogniwa paliwowe
wytwarzajàce energi´ elektrycznà bez-
poÊrednio w samochodzie przez spa-
lanie wodoru charakteryzujà si´ jeszcze
wy˝szà sprawnoÊcià.

Kolejnà zaletà nap´du elektrycznego

jest zmiana lokalizacji êróde∏ zanieczysz-
czenia. Konwencjonalne samochody emi-
tujà z rur wydechowych tlenek w´gla
i inne zanieczyszczenia wsz´dzie, gdzie
tylko si´ pojawià, natomiast zanieczysz-
czenia pochodzàce ze spalajàcych w´giel
lub olej elektrowni wyst´pujà zwykle
miejscowo i na terenach odsuni´tych od
du˝ych skupisk ludnoÊci.

Wyposa˝one w akumulatory pojaz-

dy praktycznie wyeliminowa∏yby emi-
sj´ tlenku w´gla oraz lotnych w´glowo-
dorów, a tak˝e w znacznym stopniu
ograniczy∏y emisj´ tlenków azotu. Na
obszarach obs∏ugiwanych przez „brud-
ne” elektrownie w´glowe marginalnie
zwi´kszy∏oby to emisj´ tlenków siarki
oraz zapylenie. Zanieczyszczenie zwià-
zane z produkcjà akumulatorów i silni-
ków elektrycznych jest do pomini´cia.

Samochody hybrydowe (wyposa˝one

w ma∏y silnik spalinowy oraz silnik
elektryczny wraz z akumulatorem)
zmniejszà emisj´ zanieczyszczeƒ pra-
wie w tym samym stopniu co samocho-
dy elektryczne. Tam, gdzie wi´kszoÊç
energii jest produkowana w elektrow-
niach w´glowych, takie w∏aÊnie rozwià-
zanie mo˝e okazaç si´ lepsze. Najwi´k-
szy efekt b´dzie oczywiÊcie obserwo-
wany w regionach, w których êród∏em
energii elektrycznej sà „czyste” elek-
trownie wodne, wiatrowe, s∏oneczne
i atomowe. Mog∏aby na tym na przy-
k∏ad skorzystaç Kalifornia – gdzie wi´k-
szoÊç wytwarzanej energii elektrycznej
pochodzi ze ÊciÊle nadzorowanych elek-
trowni gazowych i nie powodujàcych
zanieczyszczeƒ elektrowni wodnych
i nuklearnych – oraz Francja, gdzie lwia
cz´Êç elektrycznoÊci jest generowana
w si∏owniach jàdrowych.

Ârodowisko mo˝e na tym bardzo

zyskaç. W wielu aglomeracjach Sta-
nów Zjednoczonych zanieczyszczenie
powietrza przekracza dopuszczalne
normy ochrony zdrowia i nie zanosi si´
tam na zmiany do 2000 roku. Zanie-
czyszczenie powietrza w Los Angeles
jest tak du˝e, ˝e nawet gdyby usuni´to
z jego ulic wszystkie samochody, to i tak
miasto nie zmieÊci∏oby si´ w normach.
Wiele innych regionów USA ma nik∏e
szanse sprostania wymogom prawnym

nawet po zastosowaniu znacznie czyst-
szych silników spalinowych. A w takich
punktach globu, jak Bangkok, Katman-
du czy Meksyk, zanieczyszczenie po-
wietrza jest jeszcze wi´ksze ni˝ w Los
Angeles.

Magazynowanie energii

Obecne na rynku samochody o na-

p´dzie elektrycznym sà wyposa˝one
w akumulatory kwasowo-o∏owiowe ∏a-
dowane ze zwyk∏ych gniazdek Êcien-
nych. Ma∏o prawdopodobne, by mog∏y
one zawojowaç Êwiat. Akumulatory te
sà nie tylko drogie i ogromne, ale nie
pozwalajà na przebycie po na∏adowa-
niu drogi d∏u˝szej ni˝ 150 km. Problem
ten cz´sto zniech´ca. Nies∏usznie: po
pierwsze, wydaje si´, ˝e istnieje du˝e
zapotrzebowanie na krótkie przejazdy,
a po drugie, nowe rodzaje urzàdzeƒ
magazynujàcych energi´ elektrycznà
w∏aÊnie opuszczajà laboratoria i wcho-
dzà na linie produkcyjne.

Regionalna ankieta, którà przepro-

wadzi∏em wraz z kolegami z Universi-
ty of California w Davis, pokazuje, ˝e
niemal w po∏owie gospodarstw domo-
wych znajduje si´ wi´cej ni˝ jeden sa-
mochód. Wi´kszoÊç z tych gospodarstw,
a przypada na nie ponad 70% nowo na-
bytych samochodów, mog∏aby zadowo-
liç si´ drugim samochodem o zasi´gu
nie przekraczajàcym 180 km. Wielu an-

kietowanych zaakceptowa∏oby nawet
krótszy dystans. KorzyÊci dla Êrodowi-
ska naturalnego oraz mo˝liwoÊç ∏ado-
wania akumulatorów w domu (wielu
kierowców nie lubi tankowania na sta-
cjach benzynowych) kompensuje ogra-
niczony zasi´g.

Wydaje si´, ˝e rola akumulatorów b´-

dzie mala∏a. Zastàpià je inne urzàdze-
nia, na przyk∏ad opracowywane obec-
nie superkondensatory magazynujàce
du˝e iloÊci energii, ∏adowane i roz∏ado-
wywane w krótkim czasie, tak˝e roto-
ry, które gromadzà energi´ w obracajà-
cym si´ dysku, oraz ogniwa paliwowe
przetwarzajàce chemiczne paliwo w
energi´ elektrycznà i emitujàce przy tym
jedynie par´ wodnà.

SuperpojemnoÊciowe kondensatory

zawdzi´czajà swój wczesny rozwój pro-
gramowi Wojen Gwiezdnych. Zaawan-
sowane techniki wytwarzania mogà
wyeliminowaç w konwencjonalnych
kondensatorach niewielkie wady izola-
cji, które powodujà ich samoczynne roz-
∏adowywanie. Nowe materia∏y umo˝-
liwiajà oddzielenie w´gla i p∏ynnego
elektrolitu znacznie cieƒszà warstwà ni˝
przedtem. W rezultacie superkonden-
sator potrafi zgromadziç oko∏o 15 Wh
(jest to iloÊç energii potrzebna do nap´-
dzania silnika o mocy 1 kM przez 1 min)
w obj´toÊci jednego litra, a jednolitro-
we urzàdzenie mo˝e byç roz∏adowy-
wane przy trzykilowatowym poborze

36 Â

WIAT

N

AUKI

Styczeƒ 1997

AKUMULATORY

AKUMULATORY

SILNIKI

REGULATOR

URZÑDZENIE

¸ADUJÑCE

AKUMULATORY

PODCZAS
PRZYSPIESZANIA
SILNIK NAP¢DZA
KO¸A

PODCZAS
HAMOWANIA
KO¸A NAP¢DZAJÑ
SILNIK

POBIERANIE
ENERGII

ODZYSKIWANIE
ENERGII

G¸ÓWNE ZESPO¸Y samochodu o nap´dzie elektrycznym to akumulatory, regulator i sil-
nik. Przesy∏anie energii w formie pràdu eliminuje koniecznoÊç przekazywania jej za po-
Êrednictwem mechanizmów. Ka˝dorazowa zmiana silnika w generator (rysunki w ram-
kach) podczas hamowania zapewnia powrót energii do systemu magazynujàcego.

MICHAEL GOODMAN

mocy. Niewielkie superkondensatory
sà ju˝ dost´pne i wykorzystywane w
kalkulatorach, zegarkach i elektrycz-
nych golarkach.

Rotory magazynujàce energi´ zosta-

∏y po raz pierwszy u˝yte w pojazdach
w latach pi´çdziesiàtych. Nap´dzane ni-
mi autobusy jeêdzi∏y w Szwajcarii uli-
cami Yverdon. Rotory rozkr´cano na
ka˝dym przystanku. Od tego czasu ich
konstrukcja zasadniczo si´ jednak zmie-
ni∏a. Dzisiaj kompozytowe wirniki osià-
gajà pr´dkoÊç 100 tys. obrotów na se-
kund´. Jedynym ograniczeniem jest wy-
trzyma∏oÊç ich pierÊcieni na rozciàga-
nie. Magnetyczne ∏o˝yska zredukowa∏y
tarcie do tego stopnia, ˝e w ciàgu 4 dni
wirnik traci jedynie 10% zmagazyno-
wanej energii.

Prawdopodobnie pierwsze wysokiej

mocy superkondensatory i rotory poja-
wià si´ w komercyjnych pojazdach oko-
∏o 2000 roku. Poniewa˝ urzàdzenia te
bardzo szybko mogà oddawaç energi´,
b´dà u˝ywane w chwilach najwi´ksze-
go zapotrzebowania, kiedy pojazd przy-
spiesza lub pokonuje wzniesienie, sprz´-
gni´te zaÊ z nimi akumulatory pos∏u˝à
podczas jazdy z ustalonà pr´dkoÊcià.
To pozwoli na zmniejszenie rozmiarów
akumulatorów i przed∏u˝y ich ˝ywot.

Pojawiajàce si´ nawet w najbardziej

optymistycznych prognozach nowocze-
sne urzàdzenia magazynujàce energi´
nie wytrzymujà porównania z 1197 MJ
zmagazynowanymi w 38-litrowym ba-
ku benzyny. Dlatego te˝ wielu badaczy
przewiduje, ˝e najpopularniejszymi sa-
mochodami b´dà pojazdy hybrydowe,

wyposa˝one w nap´d elektryczny, ale
równoczeÊnie tak˝e w niewielkie silni-
ki spalinowe ∏adujàce akumulatory,
kondensatory lub te˝ inne magazyny
energii.

Przeci´tne zapotrzebowanie na moc

poruszajàcego si´ po autostradzie samo-
chodu osobowego wynosi oko∏o 10 kW,
tak wi´c silnik mo˝e byç ca∏kiem ma∏y,
a akumulatory energii ∏adowaç w okre-
sach minimalnego poboru mocy i gwa∏-
townie roz∏adowywaç podczas przy-
spieszania. JeÊli pojazd porusza si´ ze
sta∏à pr´dkoÊcià, silnik spalinowy osià-
ga sprawnoÊç 40%, a zatem ogólna
sprawnoÊç samochodu hybrydowego
by∏aby nawet wy˝sza ni˝ pojazdu z na-
p´dem elektrycznym.

Byç mo˝e najbardziej obiecujàcym

rozwiàzaniem sà ogniwa paliwowe.
Wielu naukowców widzi w nich sukce-
sory silników spalinowych. Sà one obec-
nie g∏ównym punktem wspólnego
przedsi´wzi´cia rzàdu amerykaƒskie-
go i Wielkiej Trójki producentów samo-
chodowych, tzw. Partnerstwa dla Po-
jazdów Nowej Generacji. Ogniwa pa-
liwowe generujà energi´ elektrycznà,
spalajàc wodór; wytwarzajà przy tym
par´ wodnà oraz dwutlenek w´gla i za-
sadniczo nie emitujà innych zanieczy-
szczeƒ. (Zmodyfikowane wersje tych
urzàdzeƒ mogà korzystaç z innych pa-
liw, takich jak gaz ziemny, metan lub
benzyna, kosztem sprawnoÊci i wzro-
stu iloÊci zanieczyszczeƒ.) Choç urzà-
dzenia te sà stosowane najcz´Êciej jako
êród∏a zasilania statków kosmicznych,
wczesna ich wersja pos∏u˝y∏a do nap´-

du eksperymentalnego traktora ju˝ w
1959 roku. Wyposa˝one w nie prototy-
powe autobusy zbudowane niedawno
wykaza∏y przydatnoÊç tej technologii,
ale jej cena wcià˝ jest zbyt wysoka.

Ogniwo paliwowe z membranà wy-

miany protonowej (PEM – proton ex-
change membrane), obecnie najbar-
dziej atrakcyjny kandydat do zastoso-
wania w samochodach elektrycznych,
kilka lat temu kosztowa∏o w przelicze-
niu na 1 kW blisko 100 tys. dolarów.
Przypuszczalnie jednak oko∏o roku 2000
cena spadnie do kilku tysi´cy dolarów,
a byç mo˝e po uruchomieniu produk-
cji seryjnej nawet do 100 dolarów za ki-
lowat. To ju˝ pozwala im konkurowaç
z silnikami spalinowymi. Daimler-Benz
og∏osi∏ w lipcu ub. r., ˝e rozpocznie
sprzeda˝ Mercedesów wyposa˝onych
w ogniwa paliwowe ju˝ w roku 2006.

Pojazdy przyjazne dla Êrodowiska

Ogniwa paliwowe b´dà êród∏em za-

silania produkujàcym najmniej zanie-
czyszczeƒ. Wodór z punktu widzenia
ochrony Êrodowiska i technologii jest
idealnym paliwem. Mo˝na go uzyskaç
z wielu êróde∏, a gdy z∏o˝a paliw natu-
ralnych zacznà si´ wyczerpywaç i ich
ceny wzrosnà, najprawdopodobniej b´-
dzie wytwarzany z wody za pomocà ba-
terii s∏onecznych. JeÊli „s∏oneczny” wo-
dór sprawdzi∏by si´ w praktyce, system
transportu nie zanieczyszcza∏by oto-
czenia, a zu˝ywana energia by∏aby od-
nawialna. Cena nie powinna przekro-
czyç dolara za iloÊç równowa˝nà litrowi
benzyny.

W ciàgu ostatnich lat obserwowany

jest tak˝e intensywny post´p w techno-
logii pojazdów elektrycznych. Rewolu-
cja w metodach magazynowania i prze-
twarzania energii elektrycznej, stero-
wanie elektroniczne oraz oprogramo-
wanie i nowe materia∏y stwarzajà wie-
le mo˝liwoÊci. Dzi´ki rozwojowi elek-
troniki skonstruowano na przyk∏ad
systemy przekazywania mocy, które
wa˝à i kosztujà tylko 40% tego, co ich
ekwiwalenty sprzed 10 lat. Do wcze-
snych lat dziewi´çdziesiàtych w zasa-
dzie wszystkie pojazdy elektryczne
by∏y nap´dzane silnikami pràdu sta-
∏ego, poniewa˝ naj∏atwiej je zasilaç z
akumulatorów.

Rozwój lekkich i niewielkich falow-

ników (urzàdzeƒ przetwarzajàcych pràd
sta∏y czerpany z akumulatorów na
zmienny, pozwalajàcy na uzyskanie naj-
wi´kszej sprawnoÊci nap´du silników
elektrycznych) umo˝liwi∏ odejÊcie od
silników pràdu sta∏ego. Silniki pràdu
zmiennego sà bardziej niezawodne, ∏a-
twiejsze w obs∏udze i sprawniejsze od

Â

WIAT

N

AUKI

Styczeƒ 1997 37

Elektryczne samochody mniej zanieczyszczajà

(Udzia∏ procentowy w emisji zanieczyszczeƒ)

èRÓD¸O: Choosing an Alternative Fuel: Air Pollution and Greenhouse Gas Impacts (OECD, Pary˝
1993). Ocena dotyczàca USA na podstawie: Q. Wang, M. DeLuchi i D. Sperling, „Emission Impacts
of Electric Vehicles”, Journal of the Air and Waste Management Association, vol.40, nr 9, ss. 1275-
1284, IX/1990.

SAMOCHODY ELEKTRYCZNE zasilane z akumulatorów, wchodzàc do powszechnego
u˝ytku, zmniejszy∏yby produkcj´ g∏ównych zwiàzków zanieczyszczajàcych powietrze
miejskie. Dane uzyskano na podstawie symulacji komputerowej. Zanieczyszczenia po-
chodzàce z elektrowni mog∏yby jednak os∏abiç ten efekt lub nawet zwi´kszyç emisj´ pew-
nych zwiàzków i zapylenie, szczególnie w krajach, w których energia elektryczna pocho-
dzi z elektrowni opalanych w´glem lub olejem (Wielka Brytania, Stany Zjednoczone).

JOHNNY JOHNSON

WODORO-

TLENEK

TLENKI

TLENKI

PY¸Y

TLENKI

W¢GLA

AZOTU

SIARKI

Francja

–99

–99

–91

–58

–59

Niemcy

–98

–99

–66

+96

–96

Japonia

–99

–99

–66

–40

+10

Wielka
Brytania

–98

–99

–34

+407

+165

Stany
Zjednoczone –96

–99

–67

+203

+122

Kalifornia

–96

–97

–75

–24

+15

tamtych, ∏atwiej tak˝e przystosowaç je
do systemu odzyskiwania energii tra-
conej podczas hamowania. Silniki elek-
tryczne w po∏àczeniu z elektronikà mo-
cy sà mniejsze i l˝ejsze ni˝ porówny-
walne silniki spalinowe.

Ka˝dy liczàcy si´ na Êwiecie produ-

cent samochodów inwestuje zarówno
w badania nad pojazdami o nap´dzie
elektrycznym, jak i w mniej istotne tech-
nologie produkcji, na przyk∏ad opon sa-
mochodowych i nagrzewnic. W ich wy-
niku powstanà bardzo czyste i sprawne
auta przysz∏oÊci, ale na razie wiele
z tych rozwiàzaƒ stosuje si´ w samo-
chodach z silnikami spalinowymi.

Choç producenci samochodów z ca∏e-

go Êwiata wydali zapewne w latach
dziewi´çdziesiàtych miliard dolarów na
badania zwiàzane z samochodem elek-
trycznym, inwestycja to stosunkowo
ma∏a na tle przemys∏u jako ca∏oÊci. Prze-
mys∏ samochodowy w samych tylko
Stanach Zjednoczonych przeznacza po-
nad 5 mld rocznie na reklam´, a jeszcze
wi´cej na prace badawczo-rozwojowe.
Koncerny naftowe wydadzà w tym
dziesi´cioleciu oko∏o 10 mld tylko na
unowoczeÊnienie rafinerii w celu wy-
twarzania zmodyfikowanej benzyny
emitujàcej podczas spalania mniej
zwiàzków szkodliwych.

Wiele poczynionych do tej pory in-

westycji by∏o wynikiem nacisków rzà-
dowych. W 1990 roku Kalifornia wpro-
wadzi∏a wymóg zerowej emisji, tj.
zobowiàza∏a wytwórnie samochodowe,
by do 1998 roku przynajmniej 2% pro-
dukowanych przez nie pojazdów nie
emitowa∏o w ogóle zanieczyszczeƒ, 5%
do 2001 i 10% do 2003. (W przeliczeniu
na auta daje to 20 tys. „czystych” samo-

chodów w 1998 roku.) Niewype∏nienie
zobowiàzania pociàgnie za sobà kar´ w
wysokoÊci 5 tys. dolarów za ka˝dy nie
dostarczony na rynek samochód zero-
wej emisji. Niewiele póêniej stany Nowy
Jork i Massachusetts wprowadzi∏y po-
dobne zarzàdzenia.

G∏ówni producenci aut energicznie

sprzeciwili si´ nowym regulacjom praw-
nym, lecz jednoczeÊnie zintensyfikowa-
li programy badawczo-rozwojowe, li-
czàc si´ z nieskutecznoÊcià prostestu
i pojawieniem si´ popytu na samocho-
dy elektryczne w kraju lub za granicà.
Najg∏oÊniej narzekano na to, ˝e prze-
mys∏ jest zmuszany do dostarczenia
kosztownego produktu, podczas gdy
konsumentów nie zach´ca si´ do jego
kupowania – choç dzia∏ania lokalnych
i federalnych w∏adz mia∏y do tego w∏a-
Ênie doprowadziç.

W marcu ub. r. Kalifornia uleg∏a na-

ciskom lobby samochodowego oraz ra-
fineryjnego i wycofa∏a si´ z iloÊciowych
wymagaƒ dotyczàcych lat 1998 i 2001,
obstajàc tylko przy zobowiàzaniu do
produkcji samochodów elektrycznych
oraz finalnym zaleceniu na rok 2003.
Eksperci przemys∏owi uwa˝ajà, ˝e
poziom sprzeda˝y tego rodzaju pojaz-
dów w Stanach Zjednoczonych nie prze-
kroczy 5 tys. sztuk rocznie do poczàtku
XXI wieku.

Czynnikiem decydujàcym o ewentu-

alnym sukcesie jest koszt pojazdu – cià-
gle niepewny. Nominalna cena wpro-
wadzonego ostatnio na rynek EV1,
b´dàcego produktem General Electric,
wynosi 33 tys. dolarów. Inny wytwórca
samochodów elektrycznych, Solectria,
sprzedaje swe nieliczne egzemplarze za
30 tys. i 75 tys. dolarów, zale˝nie od ro-

dzaju akumulatorów (zasadowo-niklo-
we pozwalajàce nap´dzaç samochód na
dystansie ponad 320 km zwi´kszajà ce-
n´ w stosunku do samochodu wyposa-
˝onego w akumulatory o∏owiowo-kwa-
sowe o prawie 40 tys. dolarów). Pro-
wokujàcy zawsze do spekulacji proces
powstawania przepisów pozwala opo-
nentom, a tak˝e zwolennikom snuç pe-
symistyczne i optymistyczne prognozy,
nie jest wi´c mo˝liwe ustalenie ceny po-
jazdu do czasu uruchomienia masowej
produkcji. Historia innych wyrobów,
w tym konwencjonalnych samochodów,
Êwiadczy jednak, ˝e przy masowej pro-
dukcji cena mo˝e spaÊç o wi´cej ni˝ po-
∏ow´ w porównaniu z aktualnà [wykres
na nast´pnej stronie].

Niepewna przysz∏oÊç

Przemys∏owcy, czujàc si´ nieuchron-

nie skazani na produkcj´ elektrycznych
pojazdów, opracowujà strategie obni-
˝enia kosztów wytwarzania. Wielu
z nich (w tym Peugeot) zast´puje po
prostu silniki spalinowe, baki i prze-
k∏adnie w istniejàcych samochodach
silnikami elektrycznymi, akumula-
torami i regulatorami, wprowadzajàc
minimalne modyfikacje. Inni, jak
Ford, sprzedajà „szybowce” (samocho-
dy pozbawione jednostek nap´do-
wych) mniejszym zak∏adom, które na-
st´pnie wyposa˝ajà je w nap´d elek-
tryczny. Trzecia ze strategii polega na
budowie bardzo ma∏ych pojazdów, ta-
kich jak Mercedes Smart zwany popu-
larnie Swatchmobile, dla rozwijajàcego
si´ rynku miejskich samochodów o
ograniczonym zasi´gu. SpoÊród g∏ów-
nych producentów jedynie General

38 Â

WIAT

N

AUKI

Styczeƒ 1997

MINIATURYZACJA w dziedzinie elektroniki oraz post´p w konstrukcji silników i akumulatorów pozwoli∏y na zmniejszenie ich ci´-
˝aru o 60% w okresie ostatnich 10 lat (starsze urzàdzenia pokazano w kolorze fioletowym, nowsze w ciemnozielonym, a nak∏adajàce
si´ w jasnozielonym). Pociàgn´∏o to za sobà zmniejszenie ci´˝aru zawieszenia i elementów konstrukcyjnych, co z kolei umo˝liwi∏o uzy-
skanie równowa˝nych osiàgów nawet za pomocà mniejszych zespo∏ów nap´dowych

.

MICHAEL GOODMAN

AKUMULATORY

URZÑDZENIE ¸ADUJÑCE

AKUMULATORY

REGULATOR

PRZENIESIENIE NAP¢DU

I ZESPÓ¸ NAP¢DOWY

BEZPOÂREDNI NAP¢D

SILNIKIEM ELEKTRYCZNYM

AKUMULATORY

Motors ma zamiar zaanga˝owaç si´
w masowà produkcj´ samochodu za-
projektowanego od poczàtku na nap´d
elektryczny.

Koszty akumulatorów (i ogniw pali-

wowych) prawdopodobnie zawsze b´-
dà podwy˝sza∏y cen´ samochodów
elektrycznych w stosunku do spalino-
wych. Jednak˝e koszty eksploatacji li-
czone na kilometr powinny byç zbli˝o-
ne. Paliwo samochodów elektrycznych
jest tanie, koszty utrzymania minimalne,
a trwa∏oÊç silników elektrycznych
znacznie wi´ksza ni˝ spalinowych. Te
ostatnie pociàgajà za sobà konsekwencje
spo∏eczne, takie jak zanieczyszczenie
powietrza, efekt cieplarniany oraz inne,
co powinno chyba przechyliç szal´ na
stron´ pojazdów elektrycznych.

Decydenci i handlowcy muszà uÊwia-

domiç przysz∏ym nabywcom potencjal-
ne zyski. Jest to jednak trudne do osià-
gni´cia. W Kalifornii, gdzie srogie nor-
my czystoÊci powietrza utorowa∏y dro-
g´ do elektrycznych samochodów, sta-
rajà si´ jà zagrodziç wytwórnie samo-
chodów i koncerny naftowe. W skali
USA nadzieje wiàzane z Partnerstwem
dla Samochodów Nowej Generacji zo-
sta∏y pogrzebane z powodu niedofinan-
sowania, politycznych przepychanek
i zbytniej ostro˝noÊci. W rezultacie we-
wn´trznych konfliktów samochody, któ-
re miano wyprodukowaç w 2004, zosta-
nà skonstruowane w 1997 roku. Tak
wi´c Partnerstwo spowoduje jedynie
marginalne modyfikacje zamiast wy-
musiç wprowadzenie ogniw paliwo-
wych oraz innych radykalnie nowych
technologii.

Wydaje si´ jednak pewne, ˝e nap´d

elektryczny wyprze silniki spalinowe;
byç mo˝e nie nastàpi to w krótkim
czasie, nie wsz´dzie jednoczeÊnie i nie
ca∏kowicie, ale niechybnie. Pozostaje
zatem pytanie, kiedy i w jakiej formie
przeprowadziç t´ zmian´. Najwa˝-
niejszà naukà p∏ynàcà z zaistnia∏ej
sytuacji jest to, ˝e rzàd powinien robiç
to, co robi najlepiej: stworzyç klimat,
w którym koszty spo∏eczne takie jak

zanieczyszczenie Êrodowiska b´dà
uwzgl´dniane w ekonomicznych kal-
kulacjach potencjalnych nabywców i
korporacji, a pieniàdze pop∏ynà na przy-
k∏ad na rozwój wynalazczoÊci oraz naj-
nowoczeÊniejszych technologii, a nie na
dzia∏alnoÊç, którà prywatne koncerny
i tak powinny we w∏asnym interesie
prowadziç.

Pojawienie si´ samochodów elek-

trycznych b´dzie mia∏o powa˝ne kon-
sekwencje gospodarcze. Ka˝dy, komu
uda si´ wprowadziç na rynek konku-
rencyjny cenowo pojazd, mo˝e liczyç
na du˝e zamówienia eksportowe. Sa-
mochody elektryczne oka˝à si´ atrak-

cyjne, gdy zanieczyszczenia stanà si´
groêne i nie do opanowania, niezawod-
noÊç i ∏atwoÊç obs∏ugi b´dzie mia∏a
wi´ksze znaczenie ni˝ osiàgi samocho-
dów, dost´pna b´dzie tania energia elek-
tryczna, a inwestycje w dystrybucj´ pro-
duktów naftowych znacznie spadnà.
JeÊli Stany Zjednoczone wraz z pozo-
sta∏ymi zmotoryzowanymi krajami nie
zacznà dzia∏aç, mo˝e dojÊç do tego, ˝e
w krajach rozwijajàcych si´, gdzie dziÊ
samochody sà rzadkoÊcià, powstanie
nowa generacja wielkich koncernów
samochodowych.

T∏umaczy∏

Piotr Czarnocki

Â

WIAT

N

AUKI

Styczeƒ 1997 39

LICZBA WYPRODUKOWANYCH SAMOCHODÓW

OBNI˚ANIE CENY SAMOCHODÓW ELEKTRYCZNYCH

1000

10 000

100 000

1 000 000

100

75

50

25

0

JEDNOSTKOWE KOSZTY WYTWARZANIA (W TYSIÑCACH DOLARÓW)

100

1995

2003

2010

10

1

ROBOCIZNA

MATERIA¸Y

PRACE BADAWCZO-ROZWOJOWE,

REKLAMA I ADMINISTRACJA

EKONOMICZNA SKALA PRODUKCJI powinna pozwoliç na obni˝enie ceny pojazdów.
Obecnie wytwarza si´ kilka sztuk dziennie. W produkcji masowej cena pojazdu b´dzie
zale˝eç g∏ównie od kosztów materia∏ów. (Przedstawione prognozy sà oparte na doÊwiad-
czeniu p∏ynàcym z konwencjonalnego procesu wytwarzania w typowej fabryce samocho-
dów, produkujàcej nie mniej ni˝ 100 tys. pojazdów rocznie.)

Informacje o autorze

DANIEL SPERLING jest dyrektorem Institu-

te of Transportation Studies w University of

California w Davis. Piastuje tam stanowisko

profesora na Wydziale Budownictwa Làdo-

wego i Studiów Ârodowiska. Jest autorem

dwu ksià˝ek i 100 artyku∏ów, dotyczàcych

pojazdów o nap´dzie elektrycznym oraz in-

nych zagadnieƒ wià˝àcych si´ ze Êrodowi-

skiem. Przewodniczy jednej z sekcji National

Research Council pracujàcej nad alternatyw-

nymi paliwami. W National Academy of

Science, której jest cz∏onkiem, zajmuje si´ ko-

munikacjà i ochronà Êrodowiska.

Literatura uzupe∏niajàca

NEW TRANSPORTATION FUELS: A STRATEGIC APPROACH TO TECHNOLOGICAL CHANGE.

D. Sperling; Uni-

versity of California Press, 1988.

CHOOSING AN ALTERNATIVE TRANSPORTATION FUEL: AIR POLLUTION AND GREENHOUSE GAS IMPACTS.

Dystrybutor: OECD Publications and Information Center, Washington, D. C.; OECD, Paris,

1993.

THE KEYS TO THE CAR.

James J. MacKenzie; World Resources Institute, 1994.

TAKING CHARGE: THE ELECTRIC AUTOMOBILE IN AMERICA.

Michael Brian Schiffer; Smithsonian In-

stitution Press, 1994.

FUTURE DRIVE: ELECTRIC VEHICLES AND SUSTAINABLE TRANSPORTATION.

D. Sperling; Island Press,

1995.

TESTING ELECTRIC VEHICLE DEMAND IN „HYBRID HOUSEHOLDS” USING A REFLEXIVE SURVEY

. Kenneth

Kurani, Thomas Turrentine i Daniel Sperling, Transportation Research, cz. D, vol. 1, nr 2

(w druku).

JOHNNY JOHNSON