Dolga pot do množične uporabe električnih vozil

Ste že kdaj pomislili, da bi kupili električni avtomobil, recimo kot drugi avto v gospodinjstvu? Še ne? Zagotovo je eden ključnih vzrokov za premajhno privlačnost teh vozil njihova visoka cena. Od navadnih bencinskih so namreč vsaj tretjino dražja. Poleg visoke nakupne cene so tu še drugi vzroki, ki zavirajo napredek električne mobilnosti.

»Med ovirami so, kot menijo nekateri, premajhen doseg električnih avtomobilov, saj z enim polnjenjem akumulatorja v zimskih razmerah lahko prevozimo okoli sto kilometrov, kar je približno šestkrat manj kot z bencinskim avtom. Poleg tega daljše polnjenje akumulatorja, pri katerem morate na hitri polnilnici počakati približno pol ure, za večino potencialnih uporabnikov še vedno traja predolgo. Bencinski rezervoar namreč napolnijo v minuti ali dveh,« pojasnjuje vzroke za zadržanost Slovencev do nakupa električnih avtomobilov dr. Robert Dominko, vodja modernih baterijskih sistemov v laboratoriju za kemijo materialov na Kemijskem inštitutu v Ljubljani in koordinator evropskega projekta Eurolis, ki skupaj s tujimi industrijskimi partnerji razvija litij-žveplove akumulatorje.

Po besedah Dominka so prav baterije za akumulatorje v električnih vozilih zadnjih deset let osrednja tema raziskav znanstvenikov v Evropi, ZDA in na Japonskem. Komur bo tako uspelo povečati energijsko gostoto baterij, da bi lahko z enim polnjenjem akumulatorja prevozili vsaj od 350 do 400 kilometrov, bo zmagovalec. Res je sicer, da so nekatera vozila, kot je tesla, že tako razvita, da zmorejo prevoziti celo 400 kilometrov, in da se je med tiste, ki premikajo meje v električnih avtomobilih, pred kratkim zapisal tudi Slovenec Andrej Pečjak; z enim polnjenjem električnega avtomobila je prevozil 700 kilometrov, kar je razdalja od Bleda do Dubrovnika. Vendar je v obeh primerih daljši doseg vsaj deloma povezan tudi z večjimi baterijskimi paketi, kar precej podraži končni izdelek. Cilj vseh raziskav in razvojnih testiranj namreč je, da s približno 200-kilogramskim baterijskim paketom pridemo čim dlje.

Obetavne raziskave litij-žveplovih baterij

Pot do tega cilja pa vodi prek razvoja baterijskih tehnologij, s čimer se znanstveniki ukvarjajo že vsaj poldrugo desetletje. Preizkušajo različne tehnologije baterij, ki temeljijo na kombinaciji litija z drugimi elementi, denimo z železovimi fosfati, žveplom in kobaltom. Dobro desetletje se z raziskovanjem litijevih baterij ukvarja tudi Robert Dominko, ki je pod mentorskim vodenjem dr. Janka Jamnika, pokojnega direktorja kemijskega inštituta, zagovarjal tudi doktorat o tej temi.

»Moj osebni znanstveni cilj je razumeti delovanje litij-žveplove baterije in skupaj z industrijskimi partnerji izboljšati njeno delovanje. Ko mi je leta 2010 virtualni inštitut za litij-ionske akumulatorje Alistore s sedežem v Franciji predlagal, naj koordiniram večji projekt, se je Kemijski inštitut v Ljubljani skupaj s partnerji prijavil na evropski razpis za izboljšanje evropske industrije. Bili smo izbrani in tako že dve leti koordiniram projekt Eurolis. Zdaj smo na polovici štiriletnega razvojnega projekta. Razvili smo prototip litij-žveplovih baterij prve generacije, pripravljamo pa že prototip druge generacije. Do izteka projekta Eurolis bomo izdelali tri generacije prototipov. Testiranje prototipa prve generacije v francoskem Renaultu, partnerju v projektu Eurolis, je pokazalo, da baterija ustreza uporabi v električnih vozilih, vendar jo je treba še izboljšati. Ker pa so se pri razvoju litij-žveplove baterije odprla nekatera dodatna vprašanja, na katera ne bomo mogli odgovoriti v sedanjem projektu Eurolis, smo se skupaj z evropskimi partnerji že prijavili na naslednji evropski razpis. Ali bomo izbrani, bomo predvidoma izvedeli šele v drugi polovici marca,« pripoveduje Robert Dominko.

Prihodnost v magnezijevih akumulatorjih?

Sočasno skupaj s sodelavci v laboratoriju za kemijo materialov razvija nov projekt, in sicer magnezijeve baterije. Financira ga japonski avtomobilski koncern Honda. Ta je namreč poleg razvoja avtomobilov na vodikove gorivne celice usmerjen tudi v raziskave električnih vozil na baterije, kjer si v prihodnosti želijo videti magnezije akumulatorje.

»Z magnezijevo tehnologijo smo se začeli ukvarjati šele lansko pomlad, zato napredek še ni velik. Ne vemo, ali bodo magnezijeve baterije uporabne v popolnoma baterijskem avtomobilu ali pa bodo samo podpora vodikovi tehnologiji. Zakaj je zanimiv prav magnezij? Zato, ker je to osmi najbolj razširjen element na zemeljski obli, je tako rekoč povsod in zato tudi veliko cenejši kot, denimo, litij, katerega zaloge so omejene. Problematičen je tudi kobalt, ki ga najdemo v litij-ionskih akumulatorjih, predvsem zaradi velikih potreb drugih industrij po njem. Magnezij zaradi svoje enakomerne porazdeljenosti ne ustvarja nobenih geopolitičnih problemov, kot jih drugi elementi, predvsem nafta in plin. Japonska nima lastnih surovin, magnezija pa je tudi tam dovolj, zato je ta država najbolj zainteresirana za razvoj magnezijevih tehnologij. Razvija jih tudi Toyota, in ne samo Honda,« pravi Dominko. Napol v šali doda še: »Dovolj magnezija ima tudi Slovenija, saj, kot je znano, zdravilišče Rogaška najbolj slovi zaradi magnezija.«

V ljubljanskem laboratoriju so, kot pravi Dominko, že izdelali laboratorijski prototip magnezijeve baterije, toda do komercialne izdelave je še zelo dolga in negotova pot. Da pa je dosedanje delo obetavno, je mogoče sklepati tudi po tem, da je Honda pred kratkim predlagala Kemijskemu inštitutu intenziviranje razvoja magnezijevih baterij.

Javni prevoz z električnimi vozili

Zakaj se avtomobilska industrija čedalje bolj usmerja v razvoj električnih vozil? »Industriji narekuje usmeritev več vzrokov, med njimi sta glavna skrb za okolje in upadanje zalog nafte. Avtomobili z notranjim izgorevanjem namreč z izpusti ogljikovega dioksida, dušikovih oksidov in trdnih delcev preveč onesnažujejo zrak. To postaja velik problem predvsem v urbanih središčih, zato so nekatera evropska mesta že omejila vožnje. V Kaliforniji so nekatera mesta pri javnem prevozu skoraj v celoti prešla na električna vozila. V San Franciscu je ves mestni promet elektrificiran, med osebnimi vozili pa je po grobi oceni že približno tretjina avtomobilov hibridnih. Tam vozijo z električno ladjo celo turiste na otok Alcatraz, da si ogledajo znamenito trdnjavo in kaznilnico,« razlaga Dominko in dodaja: »Po drugi strani se je avtomobilska industrija, čeprav baterije za akumulatorje še niso dovolj razvite, zavestno odločila za razvoj električnih avtomobilov zato, da bi ugotovila, kaj lahko še izboljša oziroma kje lahko odpravi pomanjkljivosti. Industrija in raziskovalci moramo izboljšati številne podrobnosti, na katere ne pomislimo, dokler jih ne preizkusimo v praksi. Predvsem moramo najprej izboljšati energijsko gostoto baterij, da bi lahko prevozili več kilometrov z enim polnjenjem baterije.«

Za dva evra prevozi sto kilometrov

Tudi Robert Dominko aktivno sodeluje pri praktičnem testiranju električnih vozil. Po enem tednu testiranja Renaultovega ZOE ugotavlja, da vozilo zadovoljuje njegove vsakdanje potrebe, od vožnje v službo in nazaj, kar znese 23 kilometrov v eno smer, do voženj družinskih članov po opravkih in nakupih.

»Z enim polnjenjem akumulatorja porabim približno 22 kilovatnih ur elektrike, kar v zimskih razmerah zadošča za sto kilometrov vožnje. S tem pokrijem vse dnevne potrebe, in kar je bistveno, vožnja je približno petkrat cenejša, kakor če bi vozil na bencin. Za sto kilometrov vožnje z električnim avtom znaša strošek med dvema in 2,50 evra za 22 kilovatnih ur, za približno sedem litrov bencina, kolikor je treba pozimi za sto kilometrov, pa plačam približno deset evrov,« je svoje izkušnje predstavil Dominko.

Trend so hibridna vozila

Da prehod od bencinskih vozil na električna vodi prek vmesnih, tako imenovanih hibridnih vozil, potrjuje tudi trend, značilen za razvitejši del Evrope. Na Nizozemskem menda prodajo že več hibridnih vozil kot, denimo, bencinskih golfov. Njihova prednost je, da zadostijo potrebam ljudi tako po daljšem potovanju kot po vožnji po mestu brez škodljivih izpustov v zrak. Obenem je mogoča regeneracija vsaj dela energije, ki jo drugače izgubljamo med zaviranjem in ustavljanjem.

Dominko je prepričan, da bo trend pri osebnih vozilih še močneje usmerjen v hibridna vozila in sčasoma, ko bodo električni avtomobili in predvsem akumulatorji tako razviti, da bodo omogočali daljše vožnje, se bodo uveljavila tudi električna vozila. Na hitrost tega trenda pa bodo vplivale cene vozil in verjetno tudi spodbude, ki jih bodo za napredek električne mobilnosti namenila mesta.

Stare navade zavirajo spremembe

Kje so ovire za hitrejši prehod na električna vozila? »Če bi hitro prešli na električne avtomobile v Evropi, bi zaradi nepripravljenosti električnega omrežja v marsikateri državi to lahko postalo problem. Pokazale bi se napake, zato mora biti prehod postopen in sistematičen. Če bi se zgodila kakšna neprijetnost ali celo nesreča, bi lahko močno zavrla bolj množično uporabo električnih vozil,« meni Dominko. Čeprav nima podatkov o razvitosti električnega omrežja v Sloveniji, verjetno ne bi imeli prevelikih težav s prehodom. Opozarja pa na psihološki dejavnik, ki kroji našo miselnost in dovzetnost za spremembe. Zelo smo namreč navajeni na udobje in tudi nekaterih drugih navad se trdno oklepamo.

»Navajeni smo, da ko nam zmanjka bencina, tega na prvi bencinski postaji hitro natočimo, in že se lahko peljemo naprej. Pri električnih vozilih pa traja polnjenje dlje. Čeprav vzame samo toliko časa, kot traja, da v miru spijemo kavo, je to za večino že predolgo, saj hočemo vse opraviti na hitro. Za uporabo električnega vozila si moramo vzeti čas in privzeti drugačne navade pri polnjenju, biti bolj sistematični. Ko ga na primer parkiramo na dvorišču, ga takoj priključimo na polnitev. Vsak trenutek mirovanja je treba izkoristiti za polnitev akumulatorja.«

»Poleg tega Slovenci izražajo še en zadržek, da namreč z električnim avtom ni mogoče prevoziti razdalje od Ljubljane do Obale. Take dvomljivce vedno vprašam, kako pogosto med letom pa se peljejo v Portorož. V Sloveniji smo pri uporabi električnih vozil še preveč na začetku, ker nas moti preveč stvari,« opisuje Robert Dominko. Hkrati upa, da se bo v prihodnjih letih zanimanje za električne avtomobile tudi pri nas znatno povečalo, podobno kot drugod v razviti Evropi, le da bo pri nas premik verjetno nekoliko počasnejši. A upanje vzbuja že to, da se tudi v Sloveniji krepi zanimanje za hibridna vozila kot vmesni korak do popolne električne mobilnosti.

Čez pet let z električnimi vozili? Morda

Čeprav so nizka cena elektrike kot glavnega »goriva« za avtomobile, čedalje večje število hitrih polnilnic po Sloveniji in ambiciozni načrti za postavitev novih ter manjše onesnaževanje okolja med glavnimi aduti v prid električnim vozilom, še vedno prevladujejo lastnosti, ki ljudi odvračajo od nakupa. Na prvem mestu je previsoka cena. Verjetno jo napihujeta tudi strošek za razvoj baterij in butična proizvodnja električnih vozil, če jo primerjamo z izdelavo navadnih, bencinskih avtomobilov. Ko bodo baterije za akumulatorje toliko razvite, da bodo omogočale daljši doseg z enim polnjenjem, in ko bodo postale lažje, bo tudi uporaba električnih vozil verjetno postala bolj množična.

Kdaj naj bi se to zgodilo, čez pet let ali kasneje? Dominko si tega ne upa napovedati, saj je razvoj električnih vozil odvisen tudi od drugih dejavnikov, na primer gibanja cen nafte in plina, še enega precej obetavnega energenta za morebitne spremembe v mobilnosti, zaradi katerega pa prav tako lahko nastajajo težave na geopolitičnem področju.