O razvoju električnih vozil, zlasti električnih avtomobilov (elektromobili) se sicer veliko govori, vendar pa se moramo vprašati o vzrokih za prepočasen razvoj. Eden osnovnih vzrokov je nedvomno v povsem zgrešenem konceptualnem pristopu: sodobni elektromobili še vse preveč posnemajo klasične bencinske avtomobile. Imajo centralni elektromotor in klasični mehanski prenosni sistem (sklopka, prestave, diferencial in homokinetski zglobi). Ta vozila ne izkoristijo vseh možnosti, ki jih ponuja prehod na elektriko. Prav to je eden dveh glavnih vzrokov za prepočasno uvajanje električnih vozil v promet.

Pri nas smo opravili temeljito znanstveno analizo vseh možnih konceptualnih rešitev. Pokaže se, da so najbolj perspektivne variante vozil s tako imenovanim direktnim pogonom (v nadaljevanju DD, direct-drive). Bistvo direktnega pogona je v tem, da ima vsako pogonsko kolo svoj lastni elektromotor, ki je brez kakršne koli dodatne mehanske transmisije vgrajen neposredno v kolo. Tako rotor elektromotorja postane že kar del pogonskega kolesa. Električni dvokolesnik (bicikel, moped ali »motor«) ima motor v pestu zadnjega kolesa, elektromobil pa ima štiri motorje, po enega v platišču vsakega kolesa. Manjši elektromobili imajo morda le en par pogonskih koles (na primer sprednja kolesa), vendar imajo DD elektromobili s štirimi pogonskimi kolesi boljše vozne možnosti. Vsi elementi mehanskega prenosa torej odpadejo, preostanejo samo kolesa kot edini gibljivi del pogonskega sistema. Električna vozila nove generacije bodo temeljila na tu opisanem direktnem pogonu.

Te konstrukcijske zamisli se doslej ni dalo uresničiti, kajti motor za DD pogone vozil mora izpolnjevati dve navidez težko združljivi zahtevi:

  1. Imeti mora zelo majhno maso, kajti kolo ne sme biti pretežko (sicer bi povzročalo prevelike vibracije vozila ali pa bi potrebovali zelo drage aktivne amortizerje).
  2. Imeti mora zelo velik dosegljiv navor, kajti pri DD pogonu ni prestav. Predstavljajmo si, da imamo avto ves čas v isti peti prestavi in hočemo s to prestavo tudi v strmi klanec z nagibom 30 %.

Navor motorja deljen z maso motorja se imenuje specifični navor. Potrebni elektromotorji morajo torej imeti velik specifični navor. Vsak motor mora doseči kakih 30 Nm/kg specifičnega navora. Specifični navor obstoječih elektromotorjev pa je največ 10 Nm/kg. Glede tega se najbolje izkažejo sinhronski motorji z elektronsko komutiranimi tuljavami v statorju in z redkozemeljskimi permanentnimi magneti v rotorju. Ti motorji se odlikujejo tudi z zelo dobrim energetskim izkoristkom, ki lahko preseže 90%.

V ta razred elektromotorjev sodijo tudi novi motorji po naših izvirnih invencijah. Po izračunih bodo dosegali specifični navor 30 Nm/kg, kar že zadostuje za zahteve direktnega pogona. Zdaj gre proti koncu izdelava prvih prototipov, ki so še komplicirani. Pripravljamo pa se na izdelavo naslednje generacije prototipov, katerega konstrukcija bo že zelo preprosta. Ta motor bo imel le kakih 10 različnih natančno premišljenih sestavnih delov in bo torej primeren za serijsko proizvodnjo.

Oglejmo si koncept DD elektromobila, ki ga imenujemo elektromobil nove generacije, in pri tem naštejmo njegove glavne prednosti:

  1. Centralni element vozila zdaj ni več motor, temveč mikroprocesor, ki uravnava delovanje vseh štirih motorjev. Vsako kolo ima optimalno avtonomijo. Implementacija ABS, ASR in še drugih varnostnih sistemov je trivialno enostavna in zahteva le malo dodatne programske opreme v DSP mikroprocesorju. Elektronsko krmiljen pogon na štiri kolesa vsekakor omogoča dobro oprijemanje ceste. Zato je DD elektromobil veliko varnejši kot klasični avto.
  2. V avtomobilih s centralnim motorjem se kakih 15 % energije izgubi v kompliciranem sistemu mehanske transmisije, v elektromobilu nove generacije pa teh izgub v mehanskih prenosih seveda ni. To vozilo je torej okolju še bolj prijazno. Mehanska energija se sprošča šele na tistem mestu, kjer je potrebna – to je ob stiku s cesto.
  3. Vozilo je izjemno gibčno. Ker so kolesa avtonomna, so možne nove gibalne funkcije, na primer obračanje na mestu ali vožnja vstran. To utegne priti prav pri elektromobilih za mestno vožnjo.
  4. V primeri s klasičnimi avtomobili ima DD elektromobil zelo majhno število sestavnih delov (na primer, odpade klasična mehanska transmisija s številnimi zobniki, pa že sam bencinski motor ima nekaj tisoč sestavnih delov). Torej bo to vozilo veliko cenejše od današnjih elektromobilov, takoj ko se bodo novi tehnološki postopki izdelave nekoliko ustalili.
  5. To vozilo je tudi zelo lahko. Celotni mehanski pogonski sistem skupaj (štirje elektromotorji) tehta le kakih 15 kg. Brez težav lahko izdelamo varen štirisedežnik z maso pod 500 kg. To nadalje prispeva k odlični ekonomiji vozila.
  6. Ker se motorji umaknejo v kolesa, so možne nove oblikovne rešitve vozila – s poudarkom na človeku prijazni obliki, pa seveda na izboljšani aerodinamiki in posledično zopet manjši porabi energije. Šasija in karoserija se lahko združita v enotno samonosilno kapsulo iz novih materialov, ki dobro absorbirajo odvečno energijo ob morebitnem trku. Ta kapsula je torej osvobojena nošenja gibljivih delov (edini gibljivi del so kolesa, pripeta nanjo) in je zato lahko povsem prilagojena trem osnovnim funkcijam: povečani varnosti, dobremu počutju in optimalni aerodinamiki.

Vse našteto je povsem uresničljivo že danes, vendar ni pravega razvoja. Zakaj? Avtomobilska industrija ni iskreno zainteresirana za večje spremembe, saj lahko še vrsto let kar dobro služi z obstoječimi proizvodnimi linijami. Pa tudi preveč togo so vpeti v preživele koncepte klasičnega bencinskega avtomobila. Upajmo, da bo do preobrata prišlo še pred kako hudo ekološko krizo.

To pa ni edini vzrok za prepočasno uveljavljanje elektromobilov. Tu je tudi negotovost glede najprimernejšega izvora električne energije – tematika, ki bi zaslužila poseben referat.

(2005)