4.1 Електромобілі

Електромобіль - транспортний засіб, ведучі колеса якого приводяться в рух від електромотора, що живиться акумуляторними батериями. Вперше з'явився він в Англії та у Франції на початку 80-х років дев'ятнадцятого століття, тобто раніше автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння, сконструйований І.В. Романовим в 1899 році. Тяговий електродвигун в таких машинах отримував живлення від батареї свинцевих акумуляторів з енергоємністю всього 20 ват-годин на кілограм. Загалом, щоб живити двигун потужністю в 20 кіловат протягом години, був потрібний свинцевий акумулятор масою в 1 тонну. Тому з винаходом двигуна внутрішнього згоряння виробництво автомобілів стало стрімко набирати обертів, а про електромобілі забули, до виникнення серйозних екологічних проблем.

По-перше, розвиток парникового ефекту з подальшим незворотних зміною клімату і, по-друге, зниження імунітету багатьох людей внаслідок порушення основ генетичної спадковості.

Електромобіль — це автомобіль, що приводиться в рух одним або декількома електродвигунами з живленням від акумуляторів або паливних елементів, а не двигуном внутрішнього згорання. Підвидами електромобіля вважаються електрокар (вантажний транспортний засіб для руху на закритих територіях) і електробус (автобус з акумуляторною тягою).

Переваги електромобіля:

• відсутність шкідливих вихлопів;

• простота конструкції і управління,

• висока надійність і довговічність екіпажної частини (до 20—25 років) порівняно із звичайним автомобілем;

• можливість заряджання від побутової електричної мережі (від розетки), але такий спосіб в 5—10 разів довший, ніж від спеціального високовольтного підзарядного пристрою;

Електромобіль — єдиний варіант вживання на легковому автотранспорті енергії АЕС, що виробляється, і електростанціями інших типів; масове вживання електромобілів змогло б допомогти у вирішенні проблеми «енергетичного піку» за рахунок заряджання акумуляторів в нічний час.

Недоліки електромобіля:

1. Акумулятори, за півтора століття еволюції, так і не досягли характеристик, що дозволяють електромобілю на рівних конкурувати з автомобілем: по запасу ходу і вартості, не дивлячись на значне удосконалення конструкції.

2. Наявні високо енергоємні акумулятори або дуже дорогі через використання дорогоцінних або дорогих металів (срібло, літій), або працюють при дуже високих температурах (робоча температура сірчаного для натрію акумулятора >300 °С). Крім того, такі акумулятори відрізняються високим саморазрядом. Одним з перспективних напрямів стала розробка никель-металгидридных акумуляторів з оптимальним співвідношенням енергоємності і собівартості, перспективними вважаються і акумулятори на основі поліпропілену, проте, фактично по економічних міркуваннях на електромобілях як і століття назад застосовуються свинцево-кислотні АКБ. Втім, енергоємність таких АБК збільшилася за XX століття в 4 рази (до 40—45 Вт•ч/кг) і вони не вимагають обслуговування протягом всього терміну служби. Значно підвищити віддачу від акумуляторів дозволило вживання електронних систем оперативного контролю за станом і зарядкою-розрядкою АКБ. Акумулятори добре працюють при русі електромобіля на постійних швидкостях і при плавних розгонах

3. При різких стартах тягові АКБ втрачають багато енергії. Для збільшення пробігу електромобіля необхідні спеціальні стартові системи, наприклад, на конденсаторах, а також вживання систем рекуперації енергії (економія до 25 %).

4. Проблемою є виробництво і утилізація акумуляторів, які часто містять отруйні компоненти (наприклад, свинець або літій). Близько 10 % енергії втрачається в коробці передач і інших елементах трансмісії. Для вирішення цієї проблеми компанія Mitsubishi Motor розробила колесо зі вбудованим електродвигуном (моторколесо). Система отримала назву Mitsubishi In-wheel motor Electric Vehicle (MIEV). Аналогічне моторколесо розробила Toyota. Прототип автомобіля Toyota FINE-T може повертати колеса перпендикулярно осі автомобіля, що дозволяє значно спростити парковку. Частина енергії акумуляторів витрачається на охолоджування або обігрів салону автомобіля, а також живлення інших бортових енергоспоживачів. Робляться зусилля, аби вирішити цю проблему з використанням паливних елементів, іоністирів і фотоелементів.

5. Для масового вживання електромобілів потрібне створення відповідної інфраструктури для заряджання акумуляторів (зарядка на «автозарядних» станціях) при масовому використанні електромобілів у момент їх зарядки від побутової мережі зростають перевантаження електричних мереж "останньої милі", що багато зниженням якості енергопостачання, ризиком локальних аварій тривалий час зарядки акумуляторів в порівнянні із заправкою паливом. 

6. слід згадати, що процес повної зарядки батареї триває 6-8 годин, що є процесом незручним і багатозатратним для власників елекромобілів. Про те, іноваційні техлогогії ідуть нога в ногу із розвитком автомобілебудування. Зокрема, слід згадати про відкриття графену та його унікальних властивостях при застосуванні в акумуляторних батирях. Такі акумулятори будуть дозволяти автомобілю пробігати 1000 кілометрів до повної розрядки, а для того, щоб знову їх зарядити, потрібно лише 8 хвилин

Графен – найтонший у світі матеріал, винайдений 10 років тому. Вчені сподіваються, що з його допомогою вдасться створити легші та довговічніші, а головне – значно енергоємніші батареї, які пригодяться у сфері електротранспорту та відновлювальної енергетики. Активні дослідження можливостей прикладного застосування графенових технологій уже проводять, зокрема британські та американські науковці

Графен – вуглецева плівка, товщиною один атом. За винахід цього наноматеріалу 2010 р. присудили Нобелівську премію з фізики.

Така увага є недаремною: новий матеріал обіцяє революцію в електротехніці та хімічних технологіях.