Bez sprzęgła, czyli czego nie znajdziemy w EV

Strach ma wielkie oczy – powiedzenie to można również odnieść do opinii wielu osób na temat samochodów elektrycznych. Zwykle mówi się o nich w kontekście zaawansowanych technologii, a to często kojarzy się z drogimi częściami i kosztownym serwisem. Tymczasem konstrukcja układu napędowego samochodów elektrycznych jest stosunkowo prosta, a ograniczona do minimum liczba elementów przekłada się na zmniejszone ryzyko wystąpienia awarii. 

Budowa elektrycznego układu napędowego nie jest skomplikowana – tak naprawdę składa się z zestawu akumulatorów, falownika, silnika niewielkich rozmiarów oraz prostej przekładni z mechanizmem różnicowym przekazującej moc na koła. Tak opracowany układ ma przede wszystkim dwie zalety. Pierwszą jest oczywiście wysoki moment obrotowy dostępny już przy starcie i rozwijany praktycznie w całym zakresie prędkości obrotowej silnika elektrycznego, wynikający z jego charakterystyki. Drugą – ograniczona do absolutnego minimum liczba elementów ruchomych, czyli takich, które w pojazdach konwencjonalnych zazwyczaj są odpowiedzialne za awarie powstałe podczas eksploatacji. Prosta konstrukcja silników elektrycznych istotnie zmniejsza więc ryzyko awarii, a w konsekwencji – koszty serwisowe.

Jakich konkretnie elementów nie znajdziemy w samochodach elektrycznych? Porównanie elektryków z pojazdami z silnikami wysokoprężnymi najlepiej zacząć od układu napędowego. Diesel zawdzięcza swoją oszczędność i osiągi kilku elementom. Mowa tu o połączeniu precyzyjnego układu dawkowania paliwa w postaci wtryskiwaczy common rail, pompy wysokiego ciśnienia, czujników kontrolujących na bieżąco sposób spalania i dobór mieszanki oraz turbodoładowania zwiększającego sprawność ogólną silnika. Poza tym konstruktorzy muszą myśleć o kulturze pracy, a tę gwarantuje nie tylko precyzyjne sterowanie dawką paliwa, ale również dobre zaprojektowanie układu dolotowego, odpowiednie wyważenie układu korbowo-tłokowego, cichy mechanizm rozrządu tj. układ spinający wał korbowy z wałkami sterującymi pracą zaworów. Ważna jest również równomierność pracy tego typu jednostek, a tę poprawiają koła dwumasowe oraz np. kosztowne koła pasowe z tłumikami drgań skrętnych. Kolejnym elementem jednostek wysokoprężnych są komponenty odpowiedzialne za obniżanie emisji szkodliwych związków do atmosfery. Zajmują się tym filtry cząstek stałych oraz reaktory katalityczne.

Diesle są skomplikowane. A co z benzyniakami?


Nie jest to wciąż pełna lista zaawansowanych komponentów. Współczesny diesel to też świece żarowe z czujnikami ciśnienia indykowanego, rozbudowane układy recyrkulacji spalin połączone z układem chłodzenia silnika, nowej generacji alternatory, czy akumulatory i rozruszniki przystosowane do systemów start-stop. Niewiele lepiej w porównaniu z samochodem elektrycznym wypadają także współczesne jednostki benzynowe. Standardem w przypadku motorów downsizingowanych są m.in. precyzyjne wtryskiwacze paliwa dawkujące paliwo bezpośrednio do komór spalania, rozbudowane i podatne na osadzanie nagaru układy dolotowe, turbosprężarki o zmiennej geometrii, koła dwumasowe, rozbudowane systemy sensoryczne, systemy zmiennych faz rozrządu a także – coraz częściej stosowane – filtry cząstek stałych.

Szeroka paleta nowoczesnych komponentów jest absolutnym wymogiem w przypadku współczesnych układów spalinowych. Bez nich nie byłoby mowy o osiągach, niskim spalaniu i spełnianiu wymogów emisyjnych. Z drugiej strony, choć części te bez wątpienia są dobrodziejstwem, mają również pewne wady. Główna dotyczy ich ograniczonej trwałości – w końcu ulegają naturalnemu zużyciu – oraz niestety wysokich cen. Przykład? W mocnym silniku diesla, eksploatowanym przede wszystkim w mieście, koło dwumasowe potrafi ujawnić objawy zużycia już po pokonaniu 60 tysięcy kilometrów, a przy niewłaściwym użytkowaniu nawet szybciej. Jego wymiana wraz ze sprzęgłem często kosztuje (poza ASO) około 3 tysięcy złotych. Prostsza konstrukcja samochodów elektrycznych niewątpliwie pozwala nam uniknąć tak wysokich kosztów.

Długa lista elementów komponentów oznacza więc długą listę wydatków. Aby pokazać jak kosztowne mogą to być wymiany, weźmy za przykład popularnego nad Wisłą Forda Focusa trzeciej generacji, napędzanego motorem 1,6 TDCi o mocy 115 koni mechanicznych. Poniższe wartości są najniższymi cenami samych części, które udało nam się znaleźć w jednym z popularnych sklepów motoryzacyjnych. I tak:

•    Komplet wtryskiwaczy – 4 696 zł
•    Pompa wysokiego ciśnienia – 3 283 zł
•    Turbosprężarka – 2 459 zł
•    Zestaw paska rozrządu – 303 zł
•    Zawór EGR – 460 zł
•    Filtr cząstek stałych – 3 983 zł
•    Rozrusznik – 492 zł
•    Akumulator – 425 zł
•    Zestaw sprzęgła – 866 zł
•    Koło dwumasowe – 1 305 zł
•    Koło pasowe z tłumikiem drgań skrętnych – 310 zł
•    Sonda lambda – 763 zł

W sumie –  ok. 20.000 zł (bez kosztów wymiany!)

Napęd elektryczny – bardziej trwały i zdecydowanie tańszy w serwisowaniu


Prosta konstrukcja silników elektrycznych daje im dwie zasadnicze przewagi nad motorami spalinowymi. Po pierwsze, skoro e-auta nie posiadają skomplikowanych silników spalania wewnętrznego, kierowca nie musi obawiać się częstej wymiany materiałów eksploatacyjnych lub liczyć się z możliwymi awariami. Jak wynika z powyższych danych, w ten sposób, w toku długofalowej eksploatacji w kieszeni użytkownika samochodu elektrycznego może pozostać kwota przekraczająca nawet 20 tysięcy złotych, nieobejmująca kosztów pracy mechanika.

Po drugie, prostsza konstrukcja układu napędowego to także zdecydowanie rzadszy, mniej skomplikowany i tańszy serwis. Tak naprawdę regularnych wizyt w warsztacie wymagają dwa elementy. Pierwszym jest przekładnia, przekazująca moc na koła. Olej w przekładni należy wymieniać co 100-120 tysięcy kilometrów. Koszty takiej operacji nie powinny być wyższe niż kilkaset złotych. Po drugie, kierowca musi pamiętać o regularnej wymianie filtra kabinowego. Wiąże się to z corocznym wydatkiem sięgającym nieco ponad 40 złotych. Co ciekawe, podobną kwotę trzeba zapłacić zarówno za filtr w przypadku popularnego Nissana Leaf, jak i topowej, kosztującej blisko 500 tysięcy złotych, Tesli Model S. Warto zauważyć, że dzięki hamowaniu odzyskowemu, znacznie mniejszemu zużyciu ulegają tradycyjne hamulce cierne.

W przypadku samochodów elektrycznych największy znak zapytania dotyczy trwałości akumulatorów. Na razie nic jednak nie wskazuje na to, że należy się jej obawiać. Dobry przykład dali właściciele Tesli z Holandii i Belgii. Sprawdzili oni jak mocno zużyły się ogniwa w ich pojazdach. Wynik badania wygląda optymistycznie. W autach z przebiegiem na poziomie 80 tysięcy kilometrów pojemność baterii spadła zaledwie o 5%. To oznacza, w dużym uproszczeniu, mniej więcej tyle, że po pokonaniu 500 tysięcy kilometrów akumulatory zachowają nadal 80% pojemności. 

Wysoki wskaźnik niezawodności potwierdza  stanowisko m.in. profesora Juha Pyrhonena z Uniwersytetu Lappeenranta w Finlandii. Jego zdaniem przeciętny silnik elektryczny przy swojej prostocie powinien pozwolić na bezproblemowe działanie przez 100 000 roboczogodzin. A to może oznaczać przebieg sięgający nawet 10 milionów kilometrów. Jak pokazują powyższe przykłady, obawy przed nową technologią nie są zasadne, a osiągi aut elektrycznych powinny z łatwością przekonywać o ich przewadze nad samochodami spalinowymi.
 

Najczęściej czytane

EMP pokaże prototypy polskiego „elektryka”. Premiera odbędzie się online.

Czytaj więcej

Projekt polskiej marki samochodów elektrycznych może pobudzić krajową gospodarkę

Czytaj więcej

Czy auto elektryczne ma standardowy akumulator 12V?

Czytaj więcej

Jak będą wyglądać pierwsze polskie samochody elektryczne? [film]

Czytaj więcej

Izera. Milion powodów, by jechać dalej

Czytaj więcej

Polska marka samochodów elektrycznych impulsem do rozwoju rodzimej branży motoryzacyjnej

Czytaj więcej