Szukaj

Zaloguj

Zaloguj się

Jesteś nowym klientem?

Zarejestruj się

Szukaj

Zaloguj

Zaloguj się

Jesteś nowym klientem?

Zarejestruj się
Strona Główna/Artykuły/Elektryki kilku prędkości - czy silniki spalinowe zostaną zastąpione?

FIRMOWA MOBILNOŚĆ

Elektryki kilku prędkości - czy silniki spalinowe zostaną zastąpione?

Europejscy politycy dążą do wyeliminowania tradycyjnych pojazdów. Chcą, by silniki spalinowe zastąpiono alternatywnymi rodzajami napędu. Reszta świata jest dużo bardziej sceptyczna.


Data publikacji: 16.04.2024

Data aktualizacji: 17.04.2024

Podziel się:

Pierwsza technologia związana potem z pojazdami elektrycznymi (electric vehicles, EV) powstała w 1800 r. Włoski wynalazca Alessandro Volta skonstruował wówczas pierwsze ogniwo galwaniczne. W 1834 r. rosyjski fizyk pochodzenia niemieckiego, Jacobi Moritz Hermann, wynalazł komutatorowy silnik elektryczny wykorzystany do napędu małego statku rzecznego. W 1837 r. szkocki chemik Robert Davidson zbudował pierwszą w pełni elektryczną lokomotywę opartą o akumulatorowy system zasilania. W 1859 r. francuski fizyk Gaston Planté skonstruował pierwszy akumulator, który można było ponownie naładować.

Rekord rejestracji

– Za datę budowy pierwszego pojazdu elektrycznego można uznać 1888 r. – mówi Maciej Mazur, dyrektor zarządzający Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych, prezydent European Association for Electromobility AVERE. – Niemiecki przedsiębiorca Andreas Flocken zbudował wówczas czterokołowy samochód osobowy o napędzie elektrycznym, charakteryzujący się zasięgiem do 40 kilometrów i prędkością maksymalną 15 km/h. Kolejny był Electrobat zaprezentowany w 1895 r. przez inżyniera Henry’ego G. Morrisa oraz chemika Pedra G. Saloma. Trzy lata później francuski wynalazca i przedsiębiorca Louis Antoine Krieger jako pierwszy zastosował systemy hamowania odzyskowego w samochodach elektrycznych, a w 1899 r. Belg Camilie Jenatzy w elektrycznym pojeździe La Jamais Contente przekroczył barierę prędkości 100 km/h na lądzie, rozpędzając się do 105,8 km/h. Obecnie na rynku, jak wynika z katalogu samochodów elektrycznych przygotowanego przez PSPA, dostępnych jest ponad 130 modeli, a ich liczba będzie sukcesywnie zwiększać się w kolejnych latach.

2023 r. zakończył się rekordowym wynikiem sektora elektromobilności. Na podstawie danych Europejskiego Stowarzyszenia Producentów Samochodów (ACEA) w państwach członkowskich Unii Europejskiej zarejestrowano ponad 1,5 miliona pojazdów elektrycznych. Oznacza to wzrost o 37% w porównaniu z 2022 r. Udział samochodów akumulatorowo-elektrycznych w rynku osiągnął 14,6%. Jednocześnie udział BEV jest już nieznacznie wyższy niż udział samochodów z silnikami Diesla (13,6%).

Światowe tendencje nie omijają Polski. Jak wynika z PEVO Index publikowanego przez PSPA, IBRM Samar oraz OTOMOTO, w końcu listopada 2023 r. w naszym kraju było zarejestrowanych łącznie 54 681 osobowych i użytkowych samochodów całkowicie elektrycznych. W ciągu 11 miesięcy park EV w Polsce powiększył się zatem o 72% r/r, a od końca 2021 r. – niemal trzykrotnie. Od stycznia do listopada 2023 r. w Polsce zarejestrowano 15 373 nowe elektryczne samochody osobowe. To o ponad połowę więcej niż w analogicznym okresie 2022 r.

– Głównym rynkiem pojazdów elektrycznych są Chiny – mówi Maciej Mazur. – W końcu ubiegłego roku udział wariantów elektrycznych w Państwie Środka wynosił 31%. Europa jest druga z udziałem 18%, następnie Ameryka Północna (10%). Zgodnie z prognozami łączna liczba pojazdów elektrycznych wzrośnie globalnie do 57 milionów w 2025 r. i do 180 mln w 2030 r. W Europie będzie to odpowiednio 13 i 38 mln sztuk.

Kosztochłonna produkcja

Część fabryk, w których produkuje się samochody elektryczne, była budowana od podstaw, inne zaś – przezbrajane. Jest to uzależnione od wielu czynników oraz strategii poszczególnych koncernów. Niektóre zakłady powstają od podstaw, na przykład Gigafactory Tesli w Niemczech. Zauważalna jest również inna tendencja, której przykładem może być choćby zakład Stellantis w Tychach, przestawiany na produkcję pojazdów elektrycznych. Obecnie produkowane są w nim zarówno modele zeroemisyjne, jak i spalinowe.

Montaż i produkcja samochodu elektrycznego to złożony proces, który wymaga znacznych inwestycji w maszyny, sprzęt i wykwalifikowaną siłę roboczą. Szacowany koszt budowy nowego zakładu produkującego samochody elektryczne wynosi od 1 do 2 miliardów euro. Obejmuje to zakup gruntu, budowę zakładu, instalację maszyn i inne koszty infrastruktury. Wszystko zależy jednak od skali produkcji. Rzeczywiste kwoty mogą być niższe lub wyższe, niż wspomniane.

– Niesłychanie istotnym czynnikiem przy produkcji pojazdu jest produkcja komponentów takich jak silniki, akumulatory i elektronika – mówi Maciej Mazur. – Na przykład koszt produkcji akumulatora do samochodu elektrycznego wynosi od 100 do 130 dolarów za kilowatogodzinę (kWh). Oznacza to, że wyprodukowanie akumulatora o pojemności 60 kWh kosztuje około 6000–7800 dolarów. Ponadto, produkcja silników elektrycznych może kosztować od 2000 do 4000 dolarów, podczas gdy komponenty elektroniczne generują kolejne koszty wynoszące od 1000 do 2000 dolarów. Jest to oczywiście część wydatków w całym procesie wytworzenia pojazdu, gdyż nie można zapominać choćby o takich kwestiach, jak badania i rozwój (R&D). Szacuje się, że koszty z tym związane wynoszą od 200 mln do 1 mld dolarów na model.

Europa czterech prędkości

Pierwsze samochody hybrydowe pojawiły się około dwadzieścia pięć lat temu, zaś elektryczne nowej generacji – mniej więcej dziesięć. Od tego czasu obserwujemy bardzo szybki ich rozwój. Chodzi szczególnie o zasięg. I na pewno zupełnie inaczej będzie w 2035 r., gdy – jak wszystko na to wskazuje – Unia Europejska wprowadzi tak wysokie opłaty za zarejestrowanie samochodu spalinowego, że w praktyce będzie to swoisty zakaz rejestracji nowych pojazdów o takim napędzie.

– Sytuacja na świecie jest bardzo zróżnicowana – podkreśla Jakub Faryś, prezes Polskiego Związku Przemysłu Motoryzacyjnego. – Światowym liderem są Chiny. Kilka lat temu władze państwowe podjęły tam decyzję o przechodzeniu na elektromobilność, spowodowaną bardzo dużym zanieczyszczeniem powietrza, szczególnie w wielkich miastach. Ogromne fundusze przeznaczono zarówno dla producentów, jak i konsumentów. Powstało około tysiąca producentów i start-upów, z których do dziś istnieje prawdopodobnie niecałe trzysta. Dlatego udział nowo rejestrowanych samochodów elektrycznych sięga tam 30%.

Obecnie możemy mówić o Europie czterech prędkości. W Norwegii w 2023 r. około 85% nowo rejestrowanych samochodów stanowiły pojazdy elektryczne. W pozostałych krajach skandynawskich – 20–30%. W zachodniej części kontynentu (poza Włochami) – 10–20% W Europie Środkowo-Wschodniej – 2–10% W Polsce – 3,6%, przy czym od wielu miesięcy obserwujemy wzrosty na poziomie 50% rok do roku. Średnia europejska rejestracji pojazdów bateryjnych wynosi około 15%, co daje około 1,5 miliona sztuk rocznie.

W Stanach Zjednoczonych prym wiedzie naturalnie Tesla. Choć niektórzy mówią w tym wypadku o projekcie marketingowym. Tak czy inaczej, udział pojazdów elektrycznych nie jest w Ameryce wysoki i w 2022 r. wynosił 6%, zaś Ameryka Południowa i Afryka pozostają białymi plamami.

Z innym zjawiskiem mamy do czynienia w Japonii, Australii i Kanadzie, gdzie przyjęto strategie wodorowe. Szczególnie w Kraju Kwitnącej Wiśni trwają intensywne prace nad samochodami zasilanymi tym gazem.

– Na świecie jest już kilkaset fabryk produkujących pojazdy elektryczne, a w Europie kilkadziesiąt – mówi Jakub Faryś. – W naszym kraju nie ma jeszcze zakładu, gdzie powstają wyłącznie elektryki, ale już produkuje się jednocześnie BEV-y i spalinowe (np. Volkswagen i Stellantis). Taka jest zresztą powszechna tendencja, żeby na jednej taśmie produkować pojazdy z różnymi napędami, choć naturalnie zdarzają się wyjątki. W założeniu platforma samochodu jest wspólna dla różnych napędów. Dzięki temu można elastycznie reagować w zależności od rozwoju sytuacji rynkowej.

Zakład produkujący pojazdy elektryczne nie różni się znacznie od tradycyjnego. Czy zatem warto inwestować w nową fabrykę, czy lepiej zmodernizować (przezbroić) istniejącą? Naturalnie wszystko zależy od planowanej wielkości produkcji, lokalnych uwarunkowań rynkowych, legislacyjnych i tak dalej. Zwłaszcza, że wiele starych obiektów ulokowano w miastach, niejednokrotnie wśród budynków mieszkalnych.

– W dzisiejszych czasach trzeba brać pod uwagę możliwości dostarczenia odpowiedniej ilości energii – twierdzi Jakub Faryś. – Musi być ona tania, zielona a jej dostawy stabilne. To może wymusić decyzje o przenoszeniu produkcji do innych krajów. W tej sytuacji jest również Polska. Dla naszych zakładów energia też jest kluczowa. Poza tym o lokowaniu produkcji nowego modelu w tej czy innej fabryce  decyduje wiele elementów oraz ostatecznie, oczywiście zarządy poszczególnych przedsiębiorstw.

Trzeba pamiętać, że kiedyś fabryki samochodowe wyglądały inaczej. Budynki powstawały z cegły, a pomieszczenia wewnątrz były stosunkowo niewielkie. Obecnie stawia się gigantyczne hale. Producenci niechętnie mówią o szczegółach, zwłaszcza kosztach, traktując je jako tajemnice handlowe. Powszechnie wiadomo, że wybudowanie nowej fabryki kosztuje miliardy euro. Zmiana technologii wytwarzania może być trochę tańsza. Ale nie zawsze da się wprowadzić takie rozwiązanie ze względu na wspomniane uwarunkowania.

Jak w tej sytuacji wyglądają szanse polskiej Izery? Na razie, paradoksalnie, to jest pytanie do polityków. Projekt zostanie prawdopodobnie poddany audytowi. Miejmy nadzieję, że merytorycznemu, który określi biznesową opłacalność przedsięwzięcia. Zarząd firmy podpisał porozumienie z Geely – jednym z największych chińskich przedsiębiorstw. Ale ciągle istnieje mnóstwo niewiadomych. Na przykład jaka ma być skala produkcji? Niedawno pojawiła się wiadomość, że część powstających pojazdów ma być oznaczona chińską marką. Trudno zatem opierać się na wróżbach z tej szklanej kuli.


W końcu listopada 2023 r. w naszym kraju było zareje­strowanych łącznie 54 681 osobowych i użytkowych samochodów całkowicie elektrycznych. W ciągu 11 miesięcy park EV w Polsce powiększył się zatem o 72% r/r, a od końca 2021 r. – niemal trzykrotnie.


Duży potencjał wodoru

– Samochody wodorowe mają wiele zalet, takich jak zeroemisyjność, wysoka wydajność, daleki zasięg, krótki czas tankowania i niska masa. – wyjaśnia Janusz Grądzki, przewodniczący Komitetu ds. Elektromobilności Krajowej Izby Gospodarczej. – Posiadają więc duży potencjał, by dominować w przyszłości, zwłaszcza w kontekście walki ze zmianami klimatu i dekarbonizacji gospodarki. Jednak napotykają również wiele wyzwań, takich jak wysoki koszt, niska dostępność, brak infrastruktury i niska świadomość społeczna. Według prognoz Międzynarodowej Agencji Energii (IEA), w 2030 r. sprzedaż samochodów na wodór na świecie może osiągnąć poziom 2,5 mln sztuk, co stanowiłoby 1,5% rynku. Dwadzieścia lat później wielkości te mogą wzrosnąć do 35 mln sztuk i 10%.

Niektóre zakłady, w których produkuje się samochody na wodór, budowano od podstaw. Przykładem jest PAK-PCE Polski Autobus Wodorowy w Świdniku – jedyna fabryka pojazdów wodorowych w Polsce. Zakład wyposażony został w zaawansowane linie produkcyjne do montażu i testowania autobusów, które oparto na technologii ogniw paliwowych firmy Ballard Power Systems. Ma również własną instalację do produkcji zielonego wodoru z energii odnawialnej, która jest zintegrowana z systemem magazynowania i dystrybucji wodoru. W zakładzie może powstawać do około 100 autobusów rocznie.

Inne fabryki adaptowano z istniejących zakładów samochodów spalinowych lub elektrycznych, np. Toyota Motor Corporation w Motomachi w Japonii – największa fabryka samochodów wodorowych na świecie. Pierwotnie powstawały tam pojazdy elektryczne. Obecnie w obiekcie zaprojektowano specjalne linie produkcyjne do montażu i testowania samochodów wodorowych modelu Mirai, które są oparte na technologii ogniw paliwowych Toyoty.

Koszt budowy od podstaw lub adaptacji fabryki samochodów na wodór według niektórych źródeł wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset milionów euro. Toyota zainwestowała około 150 milionów euro w adaptację wspomnianej fabryki w Japonii o wydajności 10 tysięcy sztuk rocznie. Natomiast PAK-PCE Polski Autobus Wodorowy zainwestował około 50 mln euro w budowę zakładu w Polsce.

– Fabryka samochodów na wodór różni się od tradycyjnej fabryki samochodów spalinowych pod wieloma względami – zwraca uwagę Janusz Grądzki. – Po pierwsze, musi mieć specjalne linie produkcyjne do montażu i testowania ogniw paliwowych, które są podstawowym elementem napędu wodorowego. To złożone urządzenia, wymagające precyzyjnego dopasowania i uszczelnienia komponentów: membran, elektrod, katalizatorów, kolektorów prądu, płyt bipolarnych itp. Muszą być również poddawane rygorystycznym testom jakości i wydajności, takim jak pomiar napięcia, prądu, temperatury, ciśnienia, wilgotności, przepływu wodoru i tlenu itp.

Po drugie, w takim zakładzie potrzebne są specjalne systemy do składowania i transportu wodoru. Jest on bardzo lekkim i łatwopalnym gazem, wymagającym wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury do skompresowania i skroplenia. Wodór musi być również dostarczany do ogniw paliwowych w odpowiedniej ilości i jakości, co wymaga specjalnych regulatorów, filtrów, zaworów, czujników itp.

– Fabryka pojazdów na wodór musi mieć specjalne systemy do zarządzania energią i środowiskiem, które są zgodne z zasadami zrównoważonego rozwoju. Powinna wykorzystywać odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna, wiatrowa, wodna do zasilania procesów produkcyjnych i do wytwarzania zielonego wodoru przez elektrolizę wody oraz minimalizować zużycie wody, recyklingować odpady, ograniczać emisje gazów cieplarnianych, dbać o jakość powietrza oraz niski poziom hałasu. Aby to osiągnąć, potrzebna jest skoordynowana i całościowa strategia obejmująca wszystkie aspekty związane z pojazdami wodorowymi, takie jak produkcja, dystrybucja, tankowanie, sprzedaż, serwis, edukacja, informacja, regulacja, innowacja, współpraca itd. Warto o tym pamiętać, bo jest jeszcze czas, by Polska mogła wykorzystać pełnię możliwości i korzyści płynących z elektromobilności wodorowej – podsumowuje Janusz Grądzki.

Mieczysław Starkowski

Dziennikarz
technologiczny

Autor jest dziennikarzem, publicystą, redaktorem magazynu „IT Reseller”. Od wielu lat zajmuje się teleinformatyką, m.in. był redaktorem naczelnym miesięcznika „Świat Telekomunikacji”. Ma wykształcenie ekonomiczne, w przeszłości pracował również w czasopismach biznesowych.

Zobacz również


Przeczytaj