Článek
Někdy před pětadvaceti lety jsem při jakési akademické debatě s přáteli prohlásil (zcela střízlivý), že jakmile bude k dispozici smysluplný elektromobil, budu první, kdo si jej koupí. A to zaznělo z úst milovníka benzinových motorů a motocyklů. Asi právě proto mé prohlášení kamarádi ignorovali, protože mi to nevěřili a nevěřili ani tomu, že piju jen vodu. Ale já si to myslím pořád. Stále považuji za hřích, že tak cenná chemická surovina, jakou je ropa, proletí výfukem, zatímco by se z ní dala dělat spousta jiných a hodnotnějších věcí. A stále čekám na ten smysluplný elektromobil. Zatím nevznikl a nikdo se jej ani nesnaží zkonstruovat. Vysvětlím krkolomně proč. Není to čtení pro netrpělivé.
Teslu jsem si nekoupil. To je hračka pro pozéry a boháče a o ekologii to nikdy nebylo. Ale aktivisté se toho chytli – když umí Tesla vyrobit elektromobil s fantastickými výkony a solidním dojezdem, budou to brzy umět i ostatní a postavíme na tom naši mobilní budoucnost. Dokonce se objevila tvrzení, že s rostoucím počtem vyrobených aut začne klesat jejich cena, což je jistě možné, ale zlevňovat lze jen do limitu ceny (stále ubývajících) surovin a potřebné (nedostatkové) energie. Takže nic, zatím jezdím s těmi předpotopními spalováky, mrhám fosiliemi druhohor a čekám. Obávám se, že se mého vysněného elektromobilu nedožiji. Leda snad té tříkolky pro imobilní osoby.
Elektrický vozík
Slabina dnešních elektromobilů: pomalé nabíjení? Naopak – příliš rychlé!
Výrobci akumulátorů se předhánějí v rychlosti nabíjení elektromobilů a je to logické, protože žádnému cestovateli se nechce na dobíjecí stanici čekat dvě hodiny, aby mohl pokračovat v přískoku vpřed. Tak dobře, pojďme si připomenout fyziku základní školy: výkon je součinem napětí a proudu. Výkon je práce za jednotku času. Čím chceme více zkrátit nabíjení, tím více energie musíme do auta dostat v krátkém okamžiku.
Supercharger Tesly V3 má 250 kW nabíjecí výkon, takže při napětí 300-500 V láduje až 520 Ampéry. Pro plné nabití 85 kWh baterie je zapotřebí asi jedna hodina, přičemž nabíjecí proud je reálně pod 250A, aby se baterie nepřehřála. Čím rychleji budeme nabíjet, tím více ampérů budeme sosat z elektrické rozvodné sítě v daném a stále kratším časovém úseku, což vede ke zvyšování proudového odběru v elektrické rozvodné síti. Žhavení drátů se nám bude dařit až do okamžiku, v němž aktuální výkon elektráren nebude stačit tuto proudovou hustotu zajistit. A to bude překvapivě brzy. Dá se očekávat, že auta budou nabíjena zejména večer. V tu dobu hospodyňkám nepojedou elektrické sporáky a LED svítidla v kuchyních pohasnou. Chasníci s Teslami budou totiž nabíjet. I když je pravda že superchargery nejsou běžnou domovní výbavou. Každopádně čím rychlejší nabíjení chceme, tím dříve přijde kolaps zdrojů elektřiny, a to nikoliv z důvodu nedostatku elektřiny, ale z důvodu nedostatku okamžitého výkonu elektráren. Dosud totiž elektrárny vyrábějí elektřinu, která se průběžně během dne spotřebovává a jsou na to regulační stupně. Nově budou tisíce elektromobilů vytvářet bleskové nárůsty spotřeby, na což zdroje a rozvodná síť nebudou umět reagovat a nepomohou ani kabely jako ruka tlusté. Okamžitý nabíjecí výkon jednoho superchargeru je 250 kW a výkon elektrárny Tušimice II je 800 MW, takže v daném okamžiku stačí tato velká elektrárna pohánět 3200 superchargerů a už žádné plotýnky, svítidla, počítače a tepelná čerpadla. Kolik elektromobilů tady vlastně chceme? Budeme-li nabíjet pěkně pomalu, během celého dne, pak není problém, elektrárna to ani nepozná. Rychlé nabíjení je ale nepřekonatelnou překážkou rozvoje elektromobility. Jde jen o fyziku, nic víc.
Energetický obsah fosilních paliv se podceňuje
Automobil se spalovacím motorem si veze s sebou „baterii“ v podobě paliva, které postupně ucucává podle potřeby a temperamentu řidiče a uvádí vozidlo do pohybu tím, že palivo ve směsi se vzdušným kyslíkem hoří a mění tepelnou energii v pohybovou. Energie se odebírá průběžně pouze při jízdě, a nikoliv večer naráz po jízdě. Energetický obsah paliva je 33 MJ/litr, takže 85 kWh akumulátor svými 540 kilogramy hmotnosti vláčí tolik energie, jako je ukryto v 9 litrech benzínu o hmotnosti asi 7 kg. Pokud by měl mít akumulátor tolik energie, jako například 60 litrová nádrž plná benzínu, musel by mít 567 kWh a vážil by odhadem 4 tuny. Tolik pro představu, kolik energie je ukryto v benzínu, lidé si to vlastně neumějí představit. Výhodou spalovacích motorů je tedy to, že používají energii průběžně při jízdě (on-demand) a nevyžadují náhlý přísun během nabíjení (in-time). To se odehraje jednoduše tím, že se natankuje (ovšem bez cigárka, to se prý nedoporučuje). O účinnosti spalovacího motoru a elektromobilu si řekneme něco za okamžik.
Bude dost elektřiny pro elektromobily?
Ano, bude. Lze to spočítat. Za předpokladu těchto výchozích globálních čísel (čerpal jsem z rešerše AI):
Počet (nyní spalovacích) aut na světě: 1,5 miliardy
Průměrná spotřeba auta: 7,5 l/100 km
Průměrný nájezd auta za rok: 15000 km
Celková roční spotřeba benzínu pro uvedený počet aut: 1,687 bil. litrů
Energie v benzínu (spalné teplo): 33 MJ/litr
Účinnost spalovacího motoru: 25%
Energie skutečně využitá pro pohyb: 55,671 mil. GJ (tedy jen ta, která hýbe autem, ne odpadní teplo)
Energie ztrátová (teplo), tedy asi 75 % energie z benzínu jde „do luftu“ a ohřívá nám planetu Zemi, což je mimochodem jediný reálný přispívatel dopravy ke globálnímu oteplování, o významu 0,04 % démonizovaného CO2 v atmosféře raději nemluvě.
Pokud bychom chtěli všechna spalovací auta nahradit elektromobily a platilo by že:
Účinnost elektromobilu od elektrárny na kola: 65%
Potřeba elektrické energie pro pohyb 1,5 mld. elektrických vozidel: 23791 GWh
Instalovaná kapacita všech světových elektráren: 8000 GW, tj. 192000 GWh
Procentuální zatížení elektráren elektromobily: 12,4%
Pokud by elektromobily braly elektřinu průběžně, tak by sežraly pouze 12,4 % instalované kapacity světových elektráren. Ty jsou mimochodem z 52,5 % na uhlí, ropu či plyn, dále z 12 % jsou vodní, z 11,25 % větrné, 12,5 % fotovoltaické, 5 % jaderné a 3,75 % běží na ostatní obnovitelné bezemisní zdroje (údaje z AI, zdroji jsou statistiky Mezinárodní energetické agentury (IEA), BP Statistical Review of World Energy a dalších institucí). Elektřiny máme tedy dost, ale bohužel ne v ten pravý čas, tj. ne okamžitě…
Proč nechci současný elektromobil a jaký je ten můj vysněný
Asi nemá smysl se rozepisovat na téma (ne)bezpečnosti elektromobilů jakožto odjištěné atomové bomby, jejich arogantní hmotnosti, spornému dojezdu zejména v zimě a tak dále. To se postupným vývojem zlepšuje a ani spalovací motor nebyl ihned dokonalý. Mě toto netrápí. Chyba nastala v tom okamžiku, ve kterém marketéři všech elektro-automobilek zaveleli, že tématem konkurenčního boje je rychlost nabíjení a dojezd. Tím to celé pohřbili a redukovali vývoj elektromobility pouze na vývoj akumulátorů. Nadále potvrzuji, že budoucnost je v elektromobilitě. Spalovací motory pějí labutí píseň a jejich zvukomalebný řev nebude nadále lechtat naše ušní bubínky. Leč i ty elektromobily budoucnosti budou zcela jiné, budou totiž bez baterií a jejich pofidérních nebezpečných náhrad (jako jsou superkondenzátory, tedy doslova připravené elektrické křeslo).
Jak jsem se kostrbatě snažil vyložit výše, potřebujeme průběžný odběr elektřiny, a ne hrrr na nabíječku a zbořit elektrárnu. Odběr energie pouze za jízdy zajistí pouze průběžná bez-bateriová dodávka energie do vozidla. O bezdrátovém přenosu elektrické energie snil génius Nikola Tesla (jehož jména zneužila automobilka) a traduje se, že se mu to údajně i podařilo. Bohužel důkazy nemáme. Umíme přenášet nízkoenergetický tok například radiovým signálem, nebo pomocí wi-fi. Jakmile vědci zahodí předpotopní baterie a začnou myslet na bezdrátový přenos výkonové energie z elektrárny rovnou do auta, to teprve bude ta pravá revoluce, na kterou čekám. Vím, je to sci-fi, ale jako sci-fi zněla našim pradědům i myšlenka, že na petrolej se dá jezdit, nebo že obraz lze přenášet do dálky vzduchem. Věřme v lidskou invenci a dočkáme se elektromobility, která opravdu spasí svět. A bez čínského lihia a dvouapůltunových mastodontů na kolech.
Zdroje:
Automobily Tesla: https://www.tesla.com/cs_cz/models
Elektrárna Tušimice II: https://www.cez.cz/cs/o-cez/vyrobni-zdroje/uhelne-elektrarny-a-teplarny/uhelne-elektrarny-a-teplarny-cez-v-cr/elektrarny-tusimice-58175
Ohmův zákon: https://cs.wikipedia.org/wiki/Ohm%C5%AFv_z%C3%A1kon
ChatOpen AI: rešerše statistik počtu automobilů a jejich spotřeby; statistiky výroby elektřiny
Snivá fantazie autora
