Dr Peter Harrop, πρόεδρος IDTechEx
Είναι εύκολο σήμερα να κατασκευαστούν ηλεκτρικά οχήματα με συσσωρευτές και αυτονομία 1600 χιλιομέτρων και φυσικά το θετικό αποτέλεσμά τους για μια ευρύτατη διάδοση της ηλεκτροκίνησης είναι περισσότερο από προφανές. Επι παραδείγματι, ένα αυτοκίνητο που κινείται σε αστικές διαδρομές εντός πόλης θα χρειάζεται ίσως ανεφοδιασμό μια φορά κάθε δύο μήνες και επομένως θα είναι χρησιμότατο για περιοχές στις οποίες οι φορτιστές θα σπανίζουν.
Εάν το αμάξωμα εξοπλισθεί με φωτοβολταϊκά στοιχεία ένα μέρος του προβλήματος θα έχει λυθεί. Πράγματι η κατασκευή αμαξωμάτων με δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι ικανή να προκαλέσει ευρύτατη αποδοχή των ηλεκτρικών οχημάτων σχεδόν σε ολόκληρο τον κόσμο, να δημιουργήσει τεράστιο δυναμικό στην αγορά και να επιταχύνει σε μεγάλο βαθμό την κατασκευαστική δραστηριότητα στον τομέα αυτό.
Ας πάρουμε μαθήματα από τη θάλασσα. Πολλά μικρά σκάφη που κινούνται με ηλεκτρική ενέργεια διαφημίζονται ως απεριορίστου εμβέλειας λόγω των μεγάλων επιφανειών με φωτοβολταϊκά στοιχεία που διαθέτουν. Μερικά από αυτά διαθέτουν παραγωγική ικανότητα ηλεκτρικής ενέργειας που θα μπορούσε να καλύψει τις ανάγκες τριών κατοικιών. Σε μεγαλύτερα πλοία γίνεται επιπλέον και εφαρμογή ανεμογεννητριών σε μορφή στροβίλου επειδή σπανίως στην ανοικτή θάλασσα ό άνεμος πνέει με ταχύτητα μικρότερη εκείνης του πλοίου. Το πλοίο Manta, καθαρισμού της θάλασσας, της εταιρείας Sea Cleaners, αποτελεί ένα από τα τελευταία επιτεύγματα στον τομέα αυτό.
Σκάφος καθαρισμού της θάλασσας “Manta”
Τα χερσαία οχήματα έχουν μείνει πίσω στον τομέα εκμετάλλευσης των τεχνολογιών απεριόριστης εμβέλειας διότι δεν διαθέτουν ικανές επιφάνειες για την τοποθέτηση φωτοβολταϊκών στοιχείων. Όμως τα νέας τεχνολογίας στοιχεία μπορούν να τοποθετηθούν στις πλευρικές επιφάνειες του οχήματος, όπως έγινε στην περίπτωση του ηλεκτρικού αυτοκινήτου Sion της Sono Motors. Αυτή η εφαρμογή αποτελεί ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση.
Ας μη ξεχνάμε ότι τα ηλιακά αυτοκίνητα που κατασκευάζονται από τους σπουδαστές των ανά τον κόσμο πανεπιστημίων και άλλων τεχνικών σχολών επιτυγχάνουν ανεξαρτησία κίνησης από οποιοδήποτε άλλου είδους ενέργειας πέραν εκείνης που παράγουν τα φωτοβολταϊκά τους στοιχεία. Αυτές οι εφαρμογές είναι ενδεικτικές των όσων πρόκειται να δούμε στο μέλλον κατά την εξελικτική πορεία της ηλεκτροκίνησης.
Ακολουθώντας το παράδειγμα των ηλιακών αμαξιδίων του γκολφ, η Aptera, μια Καλιφορνέζικη νεοεμφανιζόμενη εταιρεία, υπόσχεται 1600 χιλιόμετρα για αυτούς που δεν έχουν πρόβλημα να φαντάζονται ότι οδηγούν φορτηγό κλάσης 8 ενώ είναι στρυμωγμένοι μέσα σε ένα αυγό με τρεις ρόδες.
Αυτοκίνητο μεγάλης αυτονομίας “Aptera”
Περισσότερο ρεαλιστές η Tesla και η Lucid δοκιμάζουν να υπερβούν τα 800 χιλιόμετρα αυτονομίας μέσω των πολύ χαμηλών συντελεστών αεροδυναμικής αντίστασης των αμαξωμάτων τους σε συνδυασμό με το μικρό βάρος και τα πολύ αποδοτικά ηλεκτρονικά ισχύος αλλά χρησιμοποιώντας και άλλες ακόμα στρατηγικές όπως π.χ. την εκτεταμένη χρήση αλουμινίου πριν ακόμα αποφασίσουν να στραφούν στα φωτοβολταϊκά στοιχεία. Το Roadster της Tesla με τη μεγάλη συστοιχία υπόσχεται 1000 χιλιόμετρα αυτονομία. Το ηλιακό αυτοκίνητο Lightyear One έχει αυτονομία 750 χιλιομέτρων κάνοντας εκτεταμένη χρήση φωτοβολταϊκών στοιχείων και αξιοποιώντας πολύ αποδοτικούς ηλεκτροκινητήρες ενσωματωμένους στους τροχούς οι οποίοι τελικά κατεβάζουν την κατανάλωση ενέργειας στις 8,3 kWh ανά 100 χιλιόμετρα.
Αυτοκίνητο μεγάλης αυτονομίας “Lightyear One”
Αλλά και η Tesla διαθέτει πολύ αποδοτικούς ηλεκτροκινητήρες ενώ ακόμα περισσότερο βελτιωμένοι βρίσκονται στα σχέδιά της. Ο Elon Musk έχει εκφράσει την άποψη ότι μπορεί ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο, που βρίσκεται σταθμευμένο, να ξεδιπλώσει επιφάνειες με φωτοβολταϊκά στοιχεία τα οποία θα φορτίζουν τους συσσωρευτές του με ισχύ μεγαλύτερη από 1kW. Ας σημειωθεί ότι τα περισσότερα αυτοκίνητα σήμερα διαθέτουν μεγάλες γυάλινες επιφάνειες την ίδια στιγμή που η τεχνολογία των διαφανών επιφανειών που ταυτόχρονα αποτελούν και φωτοβολταϊκά στοιχεία έρχεται. Ήδη η Hyundai υπόσχεται μια τέτοια διαφανή οροφή.
Από το 2018, η Tesla έχει αρχίσει να χρησιμοποιεί ημιαγωγούς ευρέως φάσματος (silicon carbide) στον κύριο αντιστροφέα (inverter) του μοντέλου 3, οι οποίοι είναι περισσότερο αποδοτικοί και εξοικονομούν βάρος και χώρο από τα συστήματα ψύξης τους. Υπερπυκνωτές δεν έχουν ακόμα αρχίσει να χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα αν και η χρήση τους θα μπορούσε να βελτιώσει την αυτονομία με διάφορους τρόπους και παρά το γεγονός ότι προσφάτως έχουν βελτιωθεί ποιοτικά και προσφέρονται σε καλύτερες τιμές. Οι υπερπυκνωτές μπορούν να εκμεταλλευτούν καλύτερα την επανακτώμενη ενέργεια κατά τις επιβραδύνσεις και μπορούν να υποστηρίξουν βαθύτερες εκφορτίσεις των συσσωρευτών.
Εποπτικό διάγραμμα των οχημάτων που επιδέχονται τεχνολογίες αύξησης της αυτονομίας τους
Ο κατάλογος των τεχνολογιών οι οποίες μπορούν να βελτιώσουν την αυτονομία είναι μακρύς. Επιφάνειες περισυλλογής υπέρυθρης ακτινοβολίας στο κάτω μέρος του αυτοκινήτου μπορεί να εισφέρουν, ιδίως σε χώρες με θερμά κλίματα. Στο επάνω μέρος και στα πλευρά του αυτοκινήτου η τοποθέτηση ηλιακών στοιχείων πυριτίου με τιτανικό ασβέστιο (περοσκβίτης) μπορεί να αποφέρει αυξημένη απόδοση κατά 10% και εάν προχωρήσουμε σε λύσεις πολλαπλών επιστρώσεων μπορεί να φτάσουμε και στο 100%. Τα αυτόνομα οχήματα μπορούν να γίνουν σημαντικά ελαφρύτερα εφόσον δεν χρειάζονται οδηγό και γλυτώνουν το βάρος του και τον όγκο που καταλαμβάνει. Σε χώρες με δυνατούς ανέμους μπορεί να γίνει εκμετάλλευση μικρών ανεμογεννητριών τύπου στροβίλου κ.λπ.
Ο Raghu Das, της IDTechEx λέει ότι «Ο όμιλος της Volkswagen και πολλοί άλλοι εργάζονται στα σχέδια συσσωρευτών οι οποίοι ταυτόχρονα θα αποτελούν και κατασκευαστικά στοιχεία του ίδιου του οχήματος. Όχι πλέον άλλα νεκρά στοιχεία στο αμάξωμα. Εντωμεταξύ τόσο η Tesla όσο και η Lucid παρουσιάζουν ήδη στην αγορά τις πρώτες τέτοιες εφαρμογές.
Εξίσου πρωτοποριακές λύσεις αποτελούν οι συστοιχίες μεγάλης ονομαστικής τάσης από 800 V έως 1000 V προκειμένου να μεγαλώσουν οι χωρητικότητες των συσσωρευτών για την επίτευξη μεγαλύτερων αυτονομιών αλλά ταυτόχρονα να διασφαλιστούν οι γρηγορότερες ταχυφορτίσεις. Η λύση αυτή επιλέγεται σήμερα από τους «VW Group, Lucid, Rivian, GM, Hyundai, Kia» και άλλους κατασκευαστές όπως και από τους προμηθευτές τους «Hitachi, Borg Warner» και λοιπούς. Η αύξηση της ονομαστικής τάσης αυξάνει τις επιδόσεις και ελαττώνει τα βάρη.
Υπάρχουν ακόμα περισσότερες λύσεις. Η θερμική διαχείριση και όλα τα υλικά και συστήματα που την υπηρετούν μπορούν να βελτιώσουν τις αποδόσεις τους και να γίνουν ελαφρύτερα. Και οι δύο αυτές παρεμβάσεις αυξάνουν την αυτονομία του οχήματος
