Μικρό λεξικό για μεγάλες ηλεκτρικές ιδέες

ΕV

H αυτοκινητοβιομηχανία και η τεχνολογία αρέσκονται στα αρκτικόλεξα και το συγκεκριμένο προκύπτει από τις λέξεις Electric Vehicle, σηματοδοτώντας οποιοδήποτε τροχοφόρο αντικαθιστά τον κινητήρα εσωτερικής καύσης με συνδυασμό μπαταρίας και ηλεκτροκινητήρα.

ΒΕV

Επί της ουσίας το BEV, που προκύπτει στα αρχικά των λέξεων Battery Electric Vehicle, είναι ένας όρος που επίσης περιγράφει τα αμιγώς ηλεκτροκίνητα οχήματα. Ο λόγος της ύπαρξής του είναι ότι στελέχη και μηχανικοί κατέληξαν σε αυτό το αρκτικόλεξο για να διαχωρίσουν τα ηλεκτρικά οχήματα που επωφελούνται από μπαταρίες έναντι των FCEV, δηλαδή αυτών που αξιοποιούν τεχνολογία κυψελών καυσίμου και το υδρογόνο ως πηγή ενέργειας.

Volt, Ampere και Watt

Αναγκαστικά, με φόντο την ηλεκτροκίνηση, οι μονάδες μέτρησης ηλεκτρικού ρεύματος γίνονται ολοένα και πιο χρήσιμες στην κατανόηση και στην ερμηνεία των τεχνικών χαρακτηριστικών ενός αμιγώς ηλεκτροκίνητου οχήματος. Χωρίς να θέλουμε να υπεισέλθουμε σε «ξένα χωράφια» και για εκείνους που τυχόν απεχθάνονταν τη Φυσική, αυτό που ίσως αξίζει να συγκρατήσει κανείς είναι ότι τα Volt αντιστοιχούν στην τάση του ηλεκτρικού ρεύματος, δηλαδή χονδρικά, αν παρομοιάσουμε το ρεύμα με νερό, στο πόσο γρήγορα ταξιδεύει το ρεύμα από τη μία άκρη ενός αγωγού στην άλλη. Κατ’ αντιστοιχία, τα Ampere οριοθετούν την ποσότητα ρεύματος που περνάει μέσα από τον αγωγό και τα watt που υποδηλώνουν την ισχύ, σηματοδοτούν την ποσότητα ρεύματος που περνάει από τον αγωγό σε συνάρτηση με την ταχύτητά της.

kW

Μια μονάδα μέτρησης η οποία τείνει να αντικαταστήσει στα τεχνικά χαρακτηριστικά των αυτοκινήτων τις ιπποδυνάμεις μιας και παρόλο που αμφότερα αποτελούν ενδείξεις ισχύος, η νέα εποχή ηλεκτροκίνησης έχει επιβάλει άλλα ήθη. Να σημειωθεί πάντως ότι διαχρονικά οι αυτοκινητοβιομηχανίες δημοσιοποιούσαν τα μεγέθη ισχύος τόσο σε kilowatt όσο και την αντιστοιχία τους σε ιπποδύναμη. Πλέον, σε πολλές περιπτώσεις αμιγώς ηλεκτροκίνητων οχημάτων προτιμούν τα kW. Αυτό που αρκεί να θυμάται κανείς είναι ότι 1 kW, το οποίο αντιστοιχεί σε 1.000 watt, ισοδυναμεί με 1,34 ίππους ή 1,36 ίππους στο αγγλοσαξονικό σύστημα μέτρησης.

kWh

H kWh με την οποία όλοι πλέον τείνουμε να εξοικειωθούμε και όχι λόγω της ηλεκτροκίνησης, είναι στην καθημερινή μας ζωή η μονάδα μέτρησης κατανάλωσης ρεύματος. Στην αυτοκίνηση περιγράφει τη χωρητικότητα των μπαταριών η οποία μετριέται σε kWh και συνήθως εμφανίζεται με δύο τιμές, την αξιοποιήσιμη χωρητικότητα και την ονομαστική χωρητικότητα.

Η πρώτη είναι η ωφέλιμη χωρητικότητα των μπαταριών και αντιστοιχεί στην πραγματική ενέργεια των μπαταριών που μπορεί να χρησιμοποιήσει κανείς. Ειδικότερα σε μια μπαταρία με ονομαστική χωρητικότητα π.χ. 51 kWh, συνήθως η ωφέλιμη χωρητικότητα διαμορφώνεται σε 48 kWh για λόγους διασφάλισης της μπαταρίας και της αντοχής της στον χρόνο. Διότι ακριβώς όπως ισχύει για όλες τις μπαταρίες, η πλήρης εκφόρτισή τους πλήττει τη μακροζωία τους.

AC/DC

Εκτός από το ομώνυμο συγκρότημα τα παραπάνω αρχικά αντιστοιχούν στο εναλλασσόμενο (AC) και στο συνεχές ρεύμα (DC). Τo εναλλασσόμενο ρεύμα έχει το πλεονέκτημα ταχείας μεταφοράς σε μακρινές αποστάσεις και μπορεί εύκολα να μετατραπεί σε υψηλότερο ή μικρότερο voltage, ελαχιστοποιώντας τις απώλειες θερμότητας. Αντιθέτως η μετατροπή συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο είναι μια εξαιρετικά πολύπλοκη διαδικασία, ωστόσο το συνεχές ρεύμα είναι κατά κάποιον τρόπο το ζητούμενο της ηλεκτροκίνησης ή μάλλον ακριβέστερα το ζητούμενο για τους φορτιστές.

Πλην των απλών συστημάτων γρήγορης φόρτισης των 7 και 22 kW, υπάρχουν φορτιστές ταχείας και υπερταχείας φόρτισης. Αυτοί χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: AC και DC. Στην περίπτωση του φορτιστή AC, το εναλλασσόμενο ρεύμα μετατρέπεται σε συνεχές από τον ενσωματωμένο στα ηλεκτροκίνητα οχήματα μετατροπέα.

Αντιθέτως, στην περίπτωση των φορτιστών DC το συνεχές ρεύμα δεν υπόκειται σε μετατροπή όπως συμβαίνει με τους AC, κάτι που υπόσχεται ακόμα ταχύτερη διαδικασία αναπλήρωσης ενέργειας. Εξ ου και οι ταχυφορτιστές DC είναι και δημοφιλέστεροι καθώς πρόκειται για ένα σύστημα φόρτισης που αναλαμβάνει το ίδιο να μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές, τροφοδοτώντας απευθείας το αυτοκίνητο. Το μειονέκτημα των ταχυφορτιστών DC είναι ότι πρόκειται για ακριβότερη εγκατάσταση με αποτέλεσμα να αποτελεί και το σπανιότερο από τα παραπάνω είδη φορτιστών.

Ενδεικτικά θα αναφέρουμε ότι ένας ταχυφορτιστής DC 50kW μπορεί να αναπληρώσει μια μπαταρία χωρητικότητας 40 kWh έως το 80% σε περίπου 30 λεπτά.

Φόρτιση

Όπως προκύπτει από τα παραπάνω, η φόρτιση δεν είναι ακριβώς απλή διαδικασία όχι τόσο ως πράξη αλλά ως αποτέλεσμα. Προφανώς ανάλογα με το είδος φορτιστή που θα επιλέξει κανείς και στα δύο άκρα της πρίζας μεταβάλλει και τον χρόνο φόρτισης, πάντα σε συνάρτηση και με τις δυνατότητες του κυκλώματος φόρτισης του αυτοκινήτου. Πρακτικά, ένα ηλεκτροκίνητο όχημα μπορεί να φορτίσει και μέσω μιας οποιασδήποτε οικιακής πρίζας, ωστόσο αυτό εκτοξεύει τους χρόνους φόρτισης, ιδίως αν αναλογιστεί κανείς ότι κυκλοφορούν ήδη ηλεκτροκίνητα οχήματα με μπαταρίες που υπερβαίνουν τις 100 kWh.

O συνηθέστερος τρόπος φόρτισης είναι η εγκατάσταση wallbox ΑC, το οποίο εξασφαλίζει τη δυνατότητα φόρτισης με τάση 7,4 kW ή 22 kW, αναλόγως αν η παροχή είναι μονοφασική ή τριφασική. Φυσικά ο αποδοτικότερος από πλευράς χρόνου τρόπος φόρτισης είναι οι ταχυφορτιστές και οι υπερταχυφορτιστές DC, τους οποίους συναντάμε στο δημόσιο οδικό δίκτυο ή σε χώρους στάθμευσης και προσφέρουν ισχύ από 120 και φτάνει έως τα 350 kW.

Φόρτιση ΙΙ

Σε ό,τι αφορά το άλλο άκρο του φορτιστή, η πλειονότητα των σύγχρονων EV εφοδιάζεται ή προσφέρει ως επιλογή το καλώδιο Type 2, το οποίο είναι συμβατό με τους περισσότερους φορτιστές AC και DC. Bέβαια, ανάλογα με το μοντέλο και την τεχνολογία του, ανεξαρτήτως φορτιστή και μέσου σύνδεσης με αυτόν, το αυτοκίνητο, ή μάλλον ακριβέστερα το κύκλωμα φόρτισης που συνοδεύει την μπαταρία, επιβάλλει τους δικούς του ρυθμούς.

Έτσι αν το κύκλωμα φόρτισης ενός αυτοκινήτου μπορεί να υποστηρίξει φόρτιση 22 kW, η σύνδεσή του με έναν υπερταχυφορτιστή δεν πρόκειται να επιφέρει και ταχύτερους χρόνους φόρτισης καθώς το κύκλωμα θα περιορίσει αυτομάτως την ισχύ, προς αποφυγήν καταστροφής της μπαταρίας.

Το κατά πόσο λοιπόν ένα αυτοκίνητο μπορεί να επωφεληθεί από υπερταχυφορτιστές DC εξαρτάται από δύο παράγοντες: τις δυνατότητες του κυκλώματος φόρτισης αλλά και τον τύπο του καλωδίου και της υποδοχής φόρτισης του αυτοκινήτου. Οι ταχυφορτιστές DC συνδυάζονται με δύο τύπους καλωδίων σύνδεσης, τα CCS (Combined Charging System) και το λίγο πιο σπάνιο σε ό,τι αφορά τον αριθμό των αυτοκινήτων που έχουν αντίστοιχη θύρα φόρτισης CHAdeMo, το οποίο είναι ιαπωνικής προέλευσης και συνήθως συναντάται σε μοντέλα ιαπώνων κατασκευαστών.

WLTP

Το πρωτόκολλο δοκιμών βάσει του οποίου καθορίζονται οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και η κατανάλωση καυσίμου ενός αυτοκινήτου και το οποίο είναι απαραίτητο για τη διαδικασία έγκρισης τύπου. Σε ανάπτυξη αντιστοιχεί στις λέξεις Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure. Παρά την παρουσία της λέξης Worldwide το συγκεκριμένο πρότυπο αφορά ουσιαστικά την Ευρώπη και τα αυτοκίνητα που κατασκευάζονται ή/και διατίθενται σε ευρωπαϊκό έδαφος. Επίσης το συγκεκριμένο πρωτόκολλο είναι αυστηρότερο σε σχέση με τα πρότυπα που ισχύουν σε ΗΠΑ και Ασία λόγω της πιο «επιθετικής» πολιτικής της γηραιάς ηπείρου σε ό,τι αφορά τις εκπομπές ρύπων.

FCEV

Τα ηλεκτροκίνητα οχήματα με τεχνολογία κυψελών καυσίμου (FCEV), τα οποία αποτελούν κατά κάποιον τρόπο την απάντηση ή, αν προτιμάτε, την εναλλακτική στην έλλειψη πρώτων υλών για την κατασκευή μπαταριών καθώς και στα ζητήματα που προκύπτουν μετά την ολοκλήρωση του κύκλου ζωής τους ενώ, εκτός από τη δεδομένη φιλικότητα τους προς το περιβάλλον, η διαδικασία ανεφοδιασμού δεν είναι χρονοβόρα όπως συμβαίνει με τα BEV. Επιπλέον η μεταφορά και αποθήκευση υδρογόνου σε απομακρυσμένες περιοχές είναι μάλλον πιο εύκολη υπόθεση από την εγκατάσταση ταχυφορτιστών.

Ένα επιπλέον πλεονέκτημα του υδρογόνου είναι ότι εξασφαλίζει ήδη επίπεδα αυτονομίας για τα οποία η ηλεκτροκίνηση χρειάστηκε να κοπιάσει αρκετά. Ο λόγος που η συγκεκριμένη τεχνολογία δεν έχει προς το παρόν την αποδοχή που θα της άξιζε με δεδομένα όλα τα παραπάνω, είναι ότι αφενός η παραγωγή υδρογόνου είναι μια περίπλοκη και ακριβή διαδικασία, αφετέρου η διάδοσή των αντίστοιχης τεχνολογίας οχημάτων θα προϋπέθετε τη δημιουργία εκτενούς δικτύου ανεφοδιασμού.

Θα πείτε ότι το ίδιο ακριβώς ισχύει και για τα ηλεκτροκίνητα, ωστόσο ο αντίλογος είναι ότι είναι σαφώς ευκολότερο να δημιουργήσεις έναν σταθμό φόρτισης σε μια ηλεκτροδοτούμενη περιοχή παρά έναν σταθμό ανεφοδιασμού υδρογόνου, το οποίο προϋποθέτει ειδικές συνθήκες αποθήκευσης και διαχείρισης. Παρ’ όλα αυτά, τα οχήματα κυψελών καυσίμου καταλαμβάνουν μια πάγια θέση στα κέντρα έρευνας και εξέλιξης των αυτοκινητοβιομηχανιών με κύρια υπέρμαχο της συγκεκριμένης τεχνολογίας την Toyota, η οποία ήδη διαθέτει στο portfolio της το υδρογονοκίνητο Mirai και δεν χάνει ευκαιρία να δηλώσει σε κάθε περίσταση ότι η ηλεκτροκίνηση δεν μπορεί και δεν πρέπει να είναι η μοναδική λύση στον δρόμο προς μια φιλική προς το περιβάλλον αυτοκίνηση.

ICE

Το «ψυχρό» αυτό αρκτικόλεξο έχει ιδιαίτερα θερμό περιεχόμενο μιας και αντιστοιχεί στις λέξεις Internal Combustion Engine και σηματοδοτεί όλα τα αυτοκίνητα με κινητήρες εσωτερικής καύσης, οι οποίοι όπως έχει ανακοινωθεί θα μας αποχαιρετίσουν από το 2035 και μετά. Προς το παρόν βέβαια, αλλά και προς το κοντινό μέλλον, θα εξακολουθούν να αποτελούν την… κινητήρια δύναμη των μεταφορών σε κάθε μορφή τους.

Να σημειωθεί πάντως ότι το συγκεκριμένο αρκτικόλεξο ενίοτε αντιστοιχεί και στο in-car entertainment, το σύστημα ψυχαγωγίας και ενημέρωσης των αυτοκινήτων, το οποίο τα τελευταία χρόνια έχει αποκτήσει ολοένα και περισσότερες αρμοδιότητες αλλά και βαρύνουσα σημασία στην επιλογή ενός αυτοκινήτου (ο tempora, o mores).

Επιστρέφοντας στην πρωταρχική σημασία του ICE, για την ιστορία, αξίζει να σημειωθεί ότι ο πρώτος εμπορικά επιτυχής κινητήρας εσωτερικής καύσης δημιουργήθηκε το 1860 από το Etiene Lenoir ενώ, 16 χρόνια αργότερα, ο Nicolaus Otto θα εξελίξει αυτό που γνωρίζουμε σήμερα ως σύγχρονο κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Στους εφευρέτες που συνέβαλαν στην ιστορία και στην εξέλιξη των ICE συγκαταλέγονται επίσης οι Carl Benz, Rudolf Diesel και Felix Wankel που ομολογουμένως δεν θέλει πολλή φαντασία για να μάθει κανείς τι δημιούργησαν, με τα ονόματά τους, όπως άλλωστε και του Otto, να έχουν εξασφαλίσει για πάντα μια θέση στο γενεαλογικό δέντρο της τεχνολογίας της αυτοκίνησης.

PHEV

O ενδιάμεσος σταθμός ανάμεσα στην αμιγή ηλεκτροκίνηση και στους κινητή[1]ρες εσωτερικής καύσης καθώς και τα plug-in υβριδικά οχήματα συνδυάζουν λίγο και από τους δύο κόσμους. Εν προκειμένω, στην αθέατη πλευρά τους παρεπιδημεί ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης, ένα ηλεκτρικό μοτέρ και μία μπαταρία. Αν και υπάρχουν πλείστες διαμορφώσεις ο γενικός κανόνας είναι ναι ότι τα plug-in υβριδικά οχήματα χάρη ακριβώς στην ηλεκτρική πτυχή του συνόλου τους, προσφέρουν τη δυνατότητα ηλεκτρικής αυτονομίας έως περίπου και 100 χλμ. Αν και το μέγεθος δεν είναι εντυπωσιακό, ανάλογα και με το μέγεθος της μπαταρίας συντείνει σε εντυπωσιακή μείωση των μεγεθών κατανάλωσης και εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα καθιστώντας τη συγκεκριμένη κατηγορία οχημάτων ιδιαιτέρως ελκυστική για εταιρικούς χρήστες.

Στον αντίποδα ή μάλλον στην πράξη, έρευνες έχουν καταδείξει ότι οι ιδιοκτήτες αντίστοιχης τεχνολογίας οχημάτων αμελούν την επαναφόρτιση της μπαταρίας, στοιχείο που συνδυαστικά και με το γεγονός ότι συνήθως πρόκειται για ευμεγέθη αυτοκίνητα, λειτουργεί ανασταλτικά για τα οφέλη που μπορούν να προσφέρουν σε περιβαλλοντικούς όρους.

Επιπλέον, εξαιτίας ακριβώς της μεικτής τεχνολογίας τους, έχουν υψηλότερο βάρος σε σχέση με ένα τυπικό αυτοκίνητο με κινητήρα εσωτερικής καύσης, κάτι που καθιστά ακόμα πιο επιβαρυντική τόσο για το περιβάλλον όσο και για την κατανάλωση καυσίμου τη χρήση τους, αποκλειστικά με τον κινητήρα εσωτερικής καύσης.

MHEV

Αν η ηλεκτροκίνηση είχε κλίμακα, τα οχήματα ήπιας υβριδικής τεχνολογίας θα βρίσκονταν στην πρώτη βαθμίδα.

Ο όρος σηματοδοτεί την τεχνολογία η οποία συνδυάζει έναν τυπικό κινητήρα εσωτερικής καύσης με παράλληλο ηλεκτρικό κύκλωμα που ανάλογα με τη διαμόρφωση και τα Volt, λειτουργεί επικουρικά στο μοτέρ προσφέροντας κατά περίπτωση επιπλέον ισχύ αλλά, κυρίως, εξοικονόμηση καυσίμου.

Κατά μέσο όρο αυτή προσδιορίζεται σε περίπου 10% σε σχέση με ένα τυπικό αυτοκίνητο βενζίνης ή diesel.

REX

H «βασιλική» συντομογραφία αναφέρεται στο είδος των οχημάτων όπου ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης αναλαμβάνει τον ρόλο γεννήτριας, παρέχοντας την απαιτούμενη ενέργεια στην μπαταρία και στον ηλεκτροκινητήρα.

Αυτή είναι και η κύρια διαφοροποίηση των συγκεκριμένης τεχνολογίας οχημάτων από τα ηλεκτροκίνητα καθώς ο τρόπος με τον οποίο κινούνται προσιδιάζει σε EV παρά σε συμβατικά αυτοκίνητα. Οι κατασκευαστές αρέσκονται να αποκαλούν τα οχήματα που εφοδιάζονται με τη συγκεκριμένη τεχνολογία ηλεκτροκίνητα, αν και δεν πρέπει να συγχέονται με τα αμιγώς ηλεκτροκίνητα οχήματα.

Επίσης αναλόγως της επιλογής του κατασκευαστή, διαθέτουν μπαταρία την οποία είτε αναλαμβάνει να φορτίζει κατ’ αποκλειστικότητα ο κινητήρας εσωτερικής καύσης είτε συνδυάζονται – και – με κύκλωμα φόρτισης.

Παρά τις προτιμήσεις των κατασκευαστών σε ό,τι αφορά τον τρόπο που αποκαλούν τα συγκεκριμένης τεχνολογία οχήματα, τα συστατικά που αποτελούν το κινητήριο σύνολο παραπέμπουν περισσότερο σε plug-in υβριδική τεχνολογία παρά σε αμιγή ηλεκτροκίνηση, αν και τον πρώτο λόγο στην κίνηση, και σε αυτή την περίπτωση, έχει ένα ή και περισσότερα ηλεκτρικά μοτέρ. Φυσικά και η συγκεκριμένη τεχνολογία επιφυλάσσει ιδιαίτερα υψηλές επιδόσεις σε όρους εξοικονόμησης καυσίμου κατ’ αναλογία με τα plug-in υβριδικά οχήματα.