Môžeme jazdiť „zadarmo“?
V súčasnosti dochádza k výraznému nárastu cien energií, ktoré majú vplyv aj na dopravu. Predmetom môjho návrhu je nový pohľad na zvýšenie efektivity mestských elektromobilov za súčasného zníženia celkových prevádzkových nákladov.
Navrhovaný systém MBS (Multi Battery System) spočíva v konštrukčnom oddelení elektromobilu a sústavy externých batérií. Elektromobily by sa predávali bez batérie, čím sa výrazne zníži cena vozidla a zachová sa lepšia cena pri ich predaji. Zároveň sa bude dojazd elektromobilu s pribúdajúcim vekom, zásluhou novších batérií, zvyšovať.
Keďže vymeniteľné batérie nemusia byť nabíjané rýchlym spôsobom, budú mať vyššiu životnosť. Navyše cena odobratej energie za kWh z modulárnej batérie bude nižšia ako priemerná cena u pevne zabudovanej batérie vo vozidle. Pri kúpe vozidla sa v predajni namontuje jedna alebo dve batérie, ktoré budú na leasing.
Prečo je to výhodné pre mestské vozidlá? Mestské vozidlá (napríklad Škoda Citigo, Renault Zoe, Dacia Spring ...) majú menšiu hmotnosť, ich priemerná rýchlosť jazdy v meste je nižšia, spotreba energie na osobakilometer je nižšia, požiadavky na dojazd sú nižšie, pri jazde v meste je podiel rekuperovanej energie väčší, teda batérie sú podstatne menšie, ľahšie, lacnejšie. U malého vozidla je možné dosiahnuť spotrebu cca 10 kWh/100 km, čo bude pre 2 batérie s kapacitou 10 kWh znamenať dojazd 200 km.
Rýchlovýmenou batérií je možné automobil používať aj na dlhých trasách bez čakania na nabíjanie. Princíp riešenia je v unifikovaných batériových moduloch, ktoré budú použiteľné jednak na pohon vozidla, a taktiež na pokrytie časti spotreby elektrickej energie v domácnosti. Pre jednoduchú výmenu bude vozidlo vybavené dvomi slotmi, do ktorých sa jedna alebo dve batérie jednoducho zasunú.
Ak zákazník býva v rodinnom dome, zakúpi si nabíjací slot, do ktorého batériu zasunie, pričom energiu si zabezpečí z fotovoltaiky, za ktorú neplatí. Nie je potrebné žiadne pripojovanie konektorov, batéria sa k vozidlu alebo nabíjaciemu slotu pripojí podobne ako rýchlovarná konvica - stredovým konektorom. Zasunutím sa batéria súčasne k vozidlu fixuje, teda nehrozí nebezpečenstvo ani pri jeho prevrátení.
Stav nabitia batérie sa kontroluje mikroprocesorom s pamäťovým modulom, kde bude zaznamenaná celá história nabíjania a vybíjania batérie. Na palubnej doske vozidla bude umiestnený indikátor stavu obidvoch batérií. Vo vozidle trvale zabudovaná malá pomocná 12 V batéria, ktorá zabezpečuje napájanie elektrických zariadení vozidla (palubné prístroje, osvetlenie ...), sa priebežne nabíja z pohonnej batérie pomocou DC/DC meniča, takže alternátor nie je potrebný.
Pri bytových domoch, čerpacích staniciach, obchodných prevádzkach môžu byť umiestnené zásobníky modulárnych batérií v tvare skrine, kde je možné uskladniť a nabíjať 50 -100 batérií relatívne malým prúdom (môže sa použiť energia mimo času odberovej špičky), čím sa zvýši životnosť batérií.
Batérie sa premiestňujú v zásobníku cirkulačným systémom "baternoster", miesto na príjem a výdaj batérií je len jedno. Vybité batérie sa môžu vymieňať nielen doma, ale aj na čerpacej stanici, na parkovisku pri obchodnom centre, železničnej stanici ... všade, kde bude požiadavka, kde bude k dispozícii prívod elektrickej energie, a to najlepšie z fotovoltaiky. Platba za odobratú energiu je automatická a okamžitá pri odovzdaní vybitej batérie do zásobníka, závislá len od množstva odobratej energie.
Spomeniem aj možnosť externého nabitia batérií mimo domova, v tom prípade sa batériový modul ako kufrík s kolieskami presunie napr. do kancelárie a zapojí do bežnej zásuvky 230 V/6 A. Za jednu hodinu takéhoto nabíjania sa získa dojazd asi 30 km.
Celkom jednoduché to však nie je. Pri súčasnej technológii by modulárna batéria s kapacitou 10 kWh mala hmotnosť asi 38 kg, a teda manipulácia by bola len pre silných chlapov. Preto súčasťou systému rýchlovýmeny je aj jednoduchý manipulačný vozík s koľajničkovým vedením na presun batérie z vozidla do zásobníka a späť. Tým sa manipulácia umožní aj slabšiemu pohlaviu.
Na čerpacích staniciach môže byť výmena batérie poskytnutá ako služba. Pozitívnou správou je, že hmotnosť batérií sa v priebehu vývoja znižuje, už teraz sú vyvinuté batérie s polovičnou hmotnosťou.
Aké elektromobily sú vhodné pre použitie takéhoto systému? Na systém rýchlovýmeny batérií je možné upraviť mnoho typov mestských automobilov, avšak nevýhodou úpravy je obmedzenie priestoru vo vozidle. Cieľom je preto vyvinúť alebo upraviť mestský elektromobil, ktorý už z výroby bude vybavený systémom pre rýchlovýmenu batérií, v takom prípade batérie nemusia odobrať z užitočného priestoru vozidla.
Podrobnejšie parametre takéhoto projektu sú rozpracované už 5 rokov, k realizácií pilotného projektu zatiaľ chýbala vôľa. Myslím si, že v čase nedostatku energií sa situácia môže zlepšiť a prvé mestské elektromobily s rýchlovýmenou by mohli jazdiť v relatívne krátkej dobe.
Jozef Vrlík