Broj medijskih članaka o električnim vozilima u poslednje vreme beleži eksponencijalni rast. Ova tema obrađuje sa se na sve moguće načine – laički i stručno, objektivno i pristrasno, često iz pozicije sučeljenih stanovišta, ponakadponekad garnirana protivrečnim informacijama koje unose nepotrebnu zabunu u već prilično kompleksnu tematiku. Činjenica je, međutim, da je afirmacija tehnologije električnih automobila nepovratno krenula napred, te i nama ne prostajepreostaje ništa drugo nego – da se vežemo i uživamo u vožnji.
Električna vozila (EV) pojavila su se kao konsolidaciona sila u automobilskoj industriji, nudeći održivu alternativu tradicionalnim vozilima sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS). Globalno rastuća popularnost ove teme posledica je kombinacije više faktora. Najpre, povećanje ekološke svesti i hitna potreba za rešavanjem klimatskih promena su istakli su EV kao čistiju alternativu tradicionalnim vozilima sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, koja emituju značajne znatne količine tzv. gasova staklene bašte.
Istovremeno, tehnološki napredak u konstrukciji i efikasnosti baterija, dometu i infrastrukturi za punjenje učinio je električna vozila praktičnijim i privlačnijim za širu publiku. Dalje, državni propisi i podsticaji promovišu usvajanje EV kroz subvencije, poreske olakšice i strožije propise o emisijama štetnih materija. Pored toga, glavni igrači u automobilskoj industriji uveliko ulažu u razvoj i plasman električnih vozila, dodatno ojačavajući svoje pozicije na globalnom tržištu. Ova kombinacije ekološke, tehnološke, regulatorne i tržišne dinamike dovela je EV u prvi plan medijske pažnje, zahvaljujući čemu budućnost električnih vozila postaje sve relevantnija.
Koji su ključni faktori koji oblikuju budućnost električnih vozila? To je, pre svih, tehnološki napredak u razvoju baterija i punjača, koja u najvećoj meri određuje brzinu razvoja i implementacije nove tehnologije. Takođe, i tržišne trendove, regulatorne okvire i šire društvene implikacije treba posmatrati kao važan faktor koji trasira rasprostranjeno prihvatanje električnih vozila.
Tehnološki napredak
Jedan od najkritičnijih aspekata razvoja EV je tehnologija baterija, koje najviše utiču na performanse, domet i cenu ovih vozila. Tokom protekle decenije, značajan napredak u tehnologiji litijum-jonskih baterija doveo je do poboljšanja "„gustine" “ skladištenja električne energije, brzine punjenja i ukupnog smanjenja troškova eksploatacije. Gledajući korak dalje, solid-state baterije su pred vratima, spremne da označe sledeći veliki proboj. Ove baterije zamenjuju tečni elektrolit koji se nalazi u tradicionalnim litijum-jonskim baterijama čvrstim materijalom, koji dodatno povećava gustinu uskladištene energije, smanjuje vreme punjenja i poboljšava bezbednost. Komercijalne primene ove tehnologije očekuju se u narednoj deceniji.
Budućnost električnih vozila je takođe je usko povezana sa razvojem robusne i široko rasprostranjene infrastrukture za punjenje baterija. Anksioznost zbog ograničenog dometa ili strah od pražnjenja baterije bez pristupa stanici za punjenje, ostaje značajna prepreka za šire usvajanje koncepta električnog vozila. Da bi se ovo rešilo, državne i privatne kompanije ulažu značajna sredstva u širenje mreža za punjenje, forsirajući posebno ultrabrze punjače, koji obezbeđuju domet od blizu 500 kilometara za manje od 30 minuta punjenja. Za razliku od država Evropske unije, Srbija još nema razvijenu mrežu javnih punjača – za sada ih je oko 150, a potrebno je više od 5000 da bi se obezbedila zadovoljavajuća mobilnost, procenjuju stručnjaci.
Tehnologija autonomne vožnje je još jedna oblast u kojoj se očekuje da će EV prednjačiti. Električna vozila su veoma pogodna za integraciju sa naprednim sistemima za pomoć vozaču i mogućnostima potpuno autonomne vožnje zbog svoje arhitekture i manjeg broja pokretnih delova u poređenju sa SUS vozilima. Kompanije kao što su Tesla, Waymo i General Motors prave značajne korake u ovoj oblasti, sa ciljem da stvore samovozeće automobile koji mogu da smanje učestalost saobraćajnih nezgoda, poboljšaju protok saobraćaja i pruže veće mogućnosti osobama sa invaliditetom i onima koje koji ne mogu samostalno da upravljaju vozilom.
Tržišni trendovi
Potražnja za električnim vozilima je u stalnom porastu, čemu doprinosi kombinacija tehnoloških poboljšanja, državnih podsticaja i rastuće svesti o pitanjima životne sredine. Prema Međunarodnoj agenciji za energiju (IEA), broj električnih automobila na putu je premašio 10 miliona u 2020. godini, a očekuje se da će taj broj eksponencijalno rasti u narednim godinama. Procenjuje se da će do 2030. godine postojati preko 145 miliona električnih automobila širom sveta, što će činiti 7% globalnog voznog parka. U ovom trenutku, liderska pozicija po udelu električnih automobila u ukupnom broju prodatih novih automobila pripada Norveškoj, gde čak 94 odsto prodatih novih automobila koristi električne motore kao glavni pogon. Na putevima u Srbiji saobraća tek nešto više od 3500 električnih vozila, odnosno nešto više od jedan odsto.
Cena električnih vozila se postepeno smanjuje, tako da ona postaju dostupnija širem krugu potrošača. Obim proizvodnje baterija, napredak u proizvodnim procesima i povećana konkurencija među proizvođačima automobila doprinose ovom trendu. Bloomberg predviđa da će početni troškovi električnih vozila dostići paritet sa SUS vozilima do sredine 2020-ih.
Tržište električnih vozila se diverzifikuje, a proizvođači automobila nude širok spektar modela koji će zadovoljiti različite potrebe potrošača. Od kompaktnih automobila kao što je Nissanov Leaf do luksuznih SUV-ova kao što je Audi e-tron i sportskih automobila visokih performansi poput Porsche Taycana, postoji električno vozilo za svaki tip vozača. Ova raznovrsnost je ključna za privlačenje kupaca.
Regulatorni okviri
Mnoge države širom sveta sprovode različite podsticajne mere za poboljšanje prodaje električnih vozila. Ove mere uključuju poreske kredite, rabate i grantove za kupovinu električnih vozila, kao i subvencije za razvoj infrastrukture za punjenje. Na primer, američka savezna vlada nudi poreski kredit do 7500 dolara za kupovinu električnog vozila, dok zemlje poput Norveške pružaju velikodušne podsticaje, kao što su oslobađanje od poreza na kupovinu i smanjene naknade za putarinu. Subvencija za kupovinu u Srbiji trenutno je 5000 evra, dok u Hrvatskoj ona dostiže 9000 evra. Austrija kupce hibridnih i električnih vozila oslobađa poreza (PDV) i daje podsticaj od 5000 evra. U Nemačkoj su kupci električnih i hibridnih automobila oslobođeni plaćanja registracije tokom 10 godina. Holandija ne ubira poreze ni po kakvim osnovama za električna vozila.
Strožiji propisi o emisiji štetnih gasova takođe podstiču prelazak na električna vozila. Evropska unija je postavila ambiciozne ciljeve za smanjenje emisije ugljen-dioksida, zahtevajući od proizvođača automobila da značajno smanje prosečne emisije. Slično tome, zemlje poput Kine i Indije počinju da sprovode stroge standarde emisije u cilju borbe protiv zagađenja vazduha i smanjenja zavisnosti od fosilnih goriva. Ovi propisi primoravaju proizvođače automobila da ulažu u tehnologije električnih i hibridnih vozila kako bi ispunili ove kompleksne zahteve.
Nekoliko zemalja i gradova najavilo je planove za zabranu prodaje novih vozila sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem u narednih nekoliko decenija. Na primer, Ujedinjeno Kraljevstvo ima za cilj da postepeno ukine prodaju novih automobila na benzin i dizel do 2030. godine, dok je Kalifornija datirala ovaj cilj na 2035. godinu. Ove zabrane šalju jasan signal automobilskoj industriji i potrošačima da je budućnost transporta električna. Istini za volju, ovi planovi se u mnogim situacijama čine preambicioznim. Tako je Ford priznao da je možda bio previše optimističan u svojoj politici električne tranzicije: kompanija je 2021. najavila planove da do 2030. godine čitavu flotu vozila u Evropi pretvori u električnu, ali će se takvi planovi vrlo verovatno promeniti.
Društvene implikacije
Povoljan uticaj električnih vozila na životnu sredinu jedan je od primarnih pokretača njihovog razvoja. Električna vozila proizvode nultu emisiju izduvnih gasova, smanjujući zagađenje vazduha i poboljšavajući javno zdravlje. Pored toga, kako se električna mreža sve više napaja obnovljivim izvorima energije kao što su vetar i solarna energija, ugljenični otisak električnih vozila će nastaviti da se smanjuje, dodatno ublažavajući uticaje klimatskih promena.
Prelazak na električna vozila donosi i značajne mogućnosti za ekonomski razvoj. Industrija električnih vozila otvara radna mesta u proizvodnji, istraživanju i razvoju i instalaciji i održavanju infrastrukture za punjenje. Štaviše, rast tržišta električnih vozila pokreće inovacije u srodnim sektorima, kao što su reciklaža baterija i skladištenje energije.
Električna vozila imaju potencijal da promovišu društvenu jednakost pružajući pristupačne i održive opcije prevoza za zajednice koje nemaju druge mogućnosti. Programi deljenja automobila i usluge prevoza koji koriste električna vozila mogu da ponude jeftina, ekološki prihvatljiva rešenja mobilnosti u urbanim sredinama, smanjujući oslanjanje na automobile u privatnom vlasništvu.
Izazovi i rešenja
Lanac snabdevanja baterijama. Lanac snabdevanja EV baterijama predstavlja nekoliko izazova, uključujući dostupnost sirovina kao što su litijum, kobalt i nikl. Obezbeđivanje održivog i etičkog snabdevanja ovim materijalima je ključno za dugoročnu održivost industrije električnih vozila. Kompanije ulažu u tehnologije recikliranja kako bi povratile vredne materijale iz korišćenih baterija i istražuju alternativne hemije koje smanjuju oslanjanje na oskudne prirodne resurse.
Infrastruktura za punjenje. Iako je postignut značajan napredak u proširenju infrastrukture punjača, potrebno je više truda kako bi se osiguralo da ona bude dostupna, pouzdana i dobro distribuirana. Ulaganjem u mreže za brzo punjenje i inovacije u bežičnom punjenju ovi izazovi bi mogli da se prevaziđu u relativno kratkom roku.
Svest potrošača. Povećanje svesti i informisanosti potrošača o prednostima električnih vozila je od suštinskog je značaja za usvajanje ove tehnologije. Zablude o dometu, vremenu punjenja i ukupnim troškovima održavanja električnih automobila može da se reši kroz ciljane marketinške kampanje, podsticaje i obrazovne programe.
***
Sudeći po aktuelnim trendovima, budućnost električnih vozila je svetla. Dalji tehnološki napredak, tržišni trendovi, transparentni regulatorni okviri najavljuju značajnu transformaciju u automobilskoj industriji. Električna vozila će postati pristupačnija i privlačnija sve većem broju kupaca. Prošle jeseni Citroen je najavio mocelmodel e-C3, čiji je italijanski rođak Fiat Grande Panda nedavno stigao u Kragujevac. Novog Twinga iz Slovenije Renault najavljuje za 2026. godine, a VW svog jeftinog takmaca planira za 2027. Čini se da se tržište polako približava eri pristupačnih električnih automobila i priprema za neki budući talas pojeftinjenja koji bi trebalo da se realizuje tokom 2026. i 2027. godine.
Tehnologija baterija za električna vozila
Kako potražnja za efikasnijim, održivijim i sigurnijim rešenjima za skladištenje energije raste, istraživači i kompanije istražuju nekoliko alternativa široko rasprostranjenim litijum-jonskim baterijama. Evo nekih od novih alternativa koje najviše obećavaju:
1. Solid-state baterije. To su čvrste baterije u kojim je tečni ili gel elektrolit koji se nalazi u tradicionalnim Li-jonskim baterijama zamenjen čvrstim elektrolitom.
Prednosti:
- 🔋Veća gustina energije
- 🔋Poboljšana sigurnost i stabilnost
- 🔋Brže vreme punjenja
- 🔋Duži životni vek
Nedostaci:
- 🪫Visoki troškovi proizvodnje
- 🪫Skalabilnost proizvodnje
- 🪫Kompatibilnost materijala
2. Natrijum-jonske baterije. Ove baterije koriste natrijumove jone za skladištenje i oslobađanje energije. Natrijum je bogatiji i jeftiniji od litijuma, što ove baterije čini atraktivnom alternativom.
Prednosti:
- 🔋Niži materijalni troškovi
- 🔋Obilne sirovine
- 🔋Ekološki profil
Nedostaci:
- 🪫Niža gustina energije u poređenju sa Li-jonskim
- 🪫Kraći životni vek
- 🪫Smanjenje performansi na niskim temperaturama
3. Litijum-sumporne baterije. Litijum-sumporne (Li-S) baterije koriste sumpor kao katodni materijal, koji teoretski može ponuditi mnogo veću gustinu energije u poređenju sa Li-jonskim baterijama.
Prednosti:
- 🔋Visoka gustina energije
- 🔋Niži materijalni troškovi
Nedostaci:
- 🪫Kraći životni vek ciklusa
- 🪫Efekat polisulfida koji dovodi do gubitka kapaciteta
- 🪫Degradacija materijala
4. Cink-vazduh baterije. Ove baterije generišu električnu energiju oksidacijom cinka kiseonikom iz vazduha. Ističu se visokom gustinom energije i obično se koriste u slušnim aparatima i drugim malim uređajima.
Prednosti:
- 🔋Visoka gustina energije
- 🔋Niska cena sirovina
Nedostaci:
- 🪫Ograničena izlazna snaga
- 🪫Kratak životni ciklus
- 🪫Spor proces punjenja
5. Protočne baterije. One skladište energiju u tečnim elektrolitima sadržanim u spoljnim rezervoarima, omogućavajući lako skaliranje energetskog kapaciteta jednostavnim povećanjem veličine rezervoara.
Prednosti:
- 🔋Skalabilnost i fleksibilnost
- 🔋Dug životni vek ciklusa
- 🔋Sigurnost i stabilnost
Nedostaci:
- 🪫Niža gustina energije
- 🪫Visoka složenost sistema
- 🪫Skupe komponente
6. Grafenske baterije. One koriste izuzetna svojstva grafena, jednog sloja atoma ugljenika raspoređenih u dvodimenzionalnu rešetku.
Prednosti:
- 🔋Visoka provodljivost
- 🔋Brzo punjenje i pražnjenje
Nedostaci:
- 🪫Visoki troškovi proizvodnje
- 🪫Ograničene komercijalne aplikacije velikih razmera
7. Aluminijum-jonske baterije. Koriste aluminijum kao anodni materijal, što ima nekoliko prednosti u odnosu na litijum, uključujući veći kapacitet punjenja i nižu cenu.
Prednosti:
- 🔋Visok kapacitet punjenja
- 🔋Obilne sirovine
- 🔋Niska cena
Nedostaci:
- 🪫Niža gustina energije
- 🪫Kraći životni vek ciklusa
8. Vodoničke gorivne ćelije. Pretvaraju gas vodonik u električnu energiju kroz hemijsku reakciju sa kiseonikom. Iako nisu baterije u tradicionalnom smislu, gorivne ćelije nude alternativno sredstvo za skladištenje i konverziju energije za električna vozila.
Prednosti:
- 🔋Visoka energetska efikasnost
- 🔋Brzo dopunjavanje goriva
- 🔋Nulta emisija
Nedostaci:
- 🪫Proizvodnja i skladištenje vodonika
- 🪫Razvoj infrastrukture
- 🪫Visoki troškovi proizvodnje
Arhitektura električnih vozila
Električna vozila (EV) imaju fundamentalno drugačiju arhitekturu u poređenju sa tradicionalnim vozilima sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS), što dovodi do značajnih razlika u vrstama auto delova koji se koriste. Neki od standardnih auto delova koji se nalaze u SUS vozilima, a obično nedostaju u električnim vozilima su:
- Motor sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS): srce tradicionalnog vozila, pretvara gorivo u mehaničku energiju za pogon vozila. Osnovne komponente su mu blok motora, klipovi, radilica, bregasta osovina, glava cilindra, ventili.
- Sistem za prenos snage: SUS vozila koriste sistem za prenos snage sa motora na točkove. Komponente: menjač (ručni ili automatski), kvačilo, zamajac.
- Sistem izduvnih gasova. Izduvni sistem omogućava izbacivanje gasova nastalih sagorevanjem goriva u motoru. Komponente: izduvna cev, katalizator, prigušivač, senzori kiseonika...
- Sistem za dovod goriva. Sistem za gorivo skladišti i isporučuje gorivo u motor za sagorevanje. Komponente: rezervoar za gorivo, pumpa goriva, injektori goriva - dizne ili karburator, filter goriva...
- Sistem za hlađenje motora. Vozila sa SUS motorima zahtevaju robustan sistem hlađenja. Komponente: hladnjak, pumpa za vodu, termostat, rezervoar rashladne tečnosti, creva hladnjaka...
- Sistem podmazivanja. Ovaj sistem osigurava da komponente motora budu pravilno podmazane kako bi se smanjilo trenje i habanje. Komponente: pumpa ulja, filter za ulje, motorno ulje, hladnjak ulja...
- Starter motora. Starter koristi za pokretanje rada motora okretanjem motora dok ne počne samostalno da radi.
- Zupčasti kaiš/lanac. Ova komponenta sinhronizuje rotaciju radilice i bregaste osovine kako bi se osiguralo da se ventili motora otvaraju i zatvaraju u pravo vreme tokom usisnog i izduvnog takta svakog cilindra.
- Alternator. Alternator generiše električnu energiju za punjenje baterije i napajanje električnih sistema vozila dok motor radi.
- Sistem za paljenje. Svećice i sistem za paljenje su neophodni za paljenje mešavine vazduha i goriva u komori za sagorevanje.
- Sistem recirkulacije izduvnih gasova (EGR). EGR sistem recirkuliše deo izduvnih gasova nazad u cilindre motora kako bi se smanjile emisije azotnih oksida.
- Turbopunjač. Ove komponente se koriste za povećanje izlazne snage motora potiskivanjem više vazduha u komoru za sagorevanje.
Električna vozila eliminišu mnoge složene komponente vozila sa pogonom na SUS motore koje zahtevaju intenzivno održavanje, što dovodi do potencijalno nižih troškova održavanja. EV se oslanjaju na električne motore, baterije i elektronske sisteme upravljanja, što ih čini značajnim odstupanjem od tradicionalnog automobilskog inženjeringa. Sa daljim razvojem tehnologije očekuje se da će razlike u arhitekturi vozila postati još izraženije, što će neminovno pokretati dalje inovacije i promene u automobilskoj industriji.