Samochód elektryczny, czyli stuletnia nowość

Samochód elektryczny to pojazd przyszłości, wkrótce innych nie będzie. To nie cytat z przemówienia premiera Mateusza Morawieckiego, taki pogląd dominował na początku XX w. Auto elektryczne to nowość z wyjątkowo długą historią.

Osobowe auto elektryczne typu plug-in, czyli z możliwością ładowania akumulatorów z domowego gniazdka. Zasięg na jednym ładowaniu ok. 130 km, ale po zastosowaniu droższych baterii niklowo-żelazowych można przejechać dużo dalej (rekord 340 km). Czas ładowania: osiem godzin. Cena: 3,2 tys. dol. Brzmi zachęcająco?

To nie są dane techniczne projektowanego właśnie polskiego samochodu elektrycznego, ale auta marki Detroit Electric, które można było kupić ponad sto lat temu. Parametry nie odbiegają znacząco od osiągów współcześnie produkowanych aut elektrycznych, może poza prędkością (30–40 km/godz). Ale to nie przeszkadzało w przypadku auta miejskiego.

Nawet cena jest podobna, bo to odpowiednik dzisiejszych 75–80 tys. dol., czyli kwoty, którą trzeba wydać, by zostać właścicielem nowoczesnej tesli model S. Okazuje się, że w dziedzinie elektromobilności ludzkość przez sto lat nie zajechała daleko. Choć w tym samym czasie narodziło się lotnictwo i udał się podbój kosmosu.

Para buch, czyli skąd się wzięły peugeoty i oldsmobile

Na początku XX w. rodząca się motoryzacja miała do wyboru trzy rodzaje napędu: parowy, elektryczny i spalinowy. Pierwsze dwa dominowały, trzeci pojawił się stosunkowo niedawno i nie budził szczególnego zaufania. Silniki wewnętrznego spalania były niedoskonałe, zawodne i słabe.

Dużo pewniejszy wydawał się silnik parowy. Doskonalony już od stu lat, dawał możliwości budowy nawet niewielkich pojazdów osobowych, które w niczym nie przypominały dymiących lokomotyw. Nie musiały ciągnąć za sobą węglarek, bo paliwem była nafta lub benzyna ogrzewająca niewielki kocioł.

Silnik parowy, zwany silnikiem spalania zewnętrznego, miał wiele zalet. Był cichy, sprawny, prosty w budowie, z niewielką liczbą części ruchomych. Miał oczywiście i wady, ale wiele z nich udało się wyeliminować, w tym problem automatycznego sterowania palnikiem i utrzymywania ciśnienia pary podczas postoju tak, by możliwe było szybkie ruszenie. Jednak rozruch zimnego kotła trwał nawet 45 min.

Pierwsze firmy samochodowe, które miały potem przejść do historii jako twórcy aut spalinowych, jak np. De Dion-Bouton czy Peugeot, zaczynały od aut na parę. Pierwsze samochody skonstruowane przez pioniera amerykańskiej motoryzacji Ransoma Oldsa, twórcę firmy Oldsmobile, też były parowe. Wspomnieniem parowego okresu jest słowo szofer. Pochodzi od francuskiego chauffeur, czyli palacz.

Szybki rozwój silników spalinowych zakończył karierę napędu parowego już na początku lat 20. ubiegłego stulecia. Jednak do dziś konstruktorzy zastanawiają się, czy nie warto wrócić do tamtego pomysłu. Firmy samochodowe (m.in. Ford, GM, SAAB) podejmowały wielokrotnie próby, powstawały ciekawe konstrukcje z turbinami parowymi, nawet w autach wyścigowych. Ostatnia próba została przeprowadzona przez Volkswagena w połowie lat 90. Ostatecznie nikt się nie zdecydował na seryjną produkcję.

Auto dla bogatych kobiet i lekarzy

Na początku XX w. najpoważniejszymi konkurentami aut parowych były te z napędem elektrycznym. To było rozwiązanie sprawdzone, gwarantujące o niebo wyższe osiągi. W końcu pierwszym autem, któremu udało się w 1899 r. pokonać barierę 100 km/godz. (dokładnie 105,8), był elektryczny bolid La jamais contenete prowadzony przez Belga Kamila Jenatzy.

Firma Detroit Electric Car Company była jednym z producentów aut elektrycznych. Powstała w 1907 r., a jej niewielkie auto stało się wkrótce obiektem pożądania najbogatszych Amerykanów. Jedną z pierwszych użytkowniczek była Clara Ford, której mąż Henry podarował model c coupé, a w 1914 r. kupił kolejną wersję Brougham. Elektrycznym autem z Detroit jeździli też m.in. „Mamie” Eisenhower, przyszła pierwsza dama, John Rockefeller Jr. i Thomas Edison.

Fakt, że Henry Ford nie podarował żonie swojego modelu T, lecz elektryczne auto konkurencji, dobrze ilustruje, na czym polegała wyższość napędu elektrycznego nad wczesnymi silnikami spalinowymi. Te ostatnie bowiem do czasu pojawienia się elektrycznego rozrusznika (wynalezionego w 1912 r., ale upowszechnionego w latach 20.) uruchamiano na korbę, a to wymagało siły fizycznej. Dlatego większość ówczesnych aut była pod opieką zawodowych kierowców.

W przypadku forda T dochodził jeszcze problem z dość skomplikowanym systemem kierowania. Auto miało ręczną manetkę gazu i trzy pedały. Lewy służył do jazdy do przodu, środkowy do tyłu, a prawy do hamowania. Biegi (dwa do przodu) zmieniało się, odpowiednio naciskając lewy pedał. Wymagało to pewnej wprawy, dlatego w przedwojennej Polsce kierowcy jeżdżący fordem T musieli uzyskiwać specjalne prawo jazdy.

Od wszystkich tych problemów wolne było auto elektryczne, dlatego na początku ubiegłego stulecia mówiono o nim w USA, że to nowoczesny środek transportu, zwłaszcza dla kobiet i lekarzy. Oczywiście kobiet – bogatych sufrażystek, które chciały same prowadzić.

Legenda damskich aut miała jednak ten skutek, że unikali ich mężczyźni, więc producenci, by temu zaradzić, montowali czasem elementy udające chłodnice, by zamaskować prawdziwą naturę pojazdu. Jednak lekarze doceniali wyższość auta elektrycznego, bo zapewniało im możliwość natychmiastowego ruszenia do pacjenta, bez konieczności długotrwałego i męczącego procesu uruchamiania.

Przyszłość auta elektrycznego wydawała się jasna i prosta. Przybywało producentów oferujących także tańsze niż Detroit Electric modele. Najtańszy na rynku Milburn Light Electric model 151 o zasięgu na jednym ładowaniu 80 km kosztował w 1914 r. 1285 dol. Był więc trzy razy droższy od najtańszego, spalinowego, produkowanego taśmowo forda T.

Kto to wymyślił?

O to, kto stworzył pierwszy pojazd elektryczny, spierają się historycy. Jedni wskazują na Szkota Roberta Andersona, inni na Amerykanina Thomasa Davenporta. Węgrzy upierają się, że to był Anyos Jedlik, a Holendrzy – że Sibrandus Stratingh. Wszystko to działo się w latach 30. i 40. XIX w.

Oczywiście nie były to pojazdy nadające się użytku, ale fakt, że coś na kołach było w stanie poruszać się za sprawą elektryczności i magnetyzmu, czyli pierwszych dość osobliwych silników elektrycznych, robił spore wrażenie. Pojazdy zasilane były z wczesnych baterii, które nie nadawały się do ponownego ładowania. Dopiero wynalezienie akumulatorów kwasowo-ołowiowych (1865 r.) sprawiło, że pojazd elektryczny zyskiwał sens.

W 1881 r. francuski wynalazca Gustaw Trouvé odbył pierwszą podróż ulicami Paryża skonstruowanym przez siebie elektrycznym trójkołowcem. Jednak za pierwszy użytkowy samochód elektryczny uznawany jest ten, który zbudował w 1884 r. Thomas Parker, brytyjski wynalazca i pionier elektryfikacji Wielkiej Brytanii. Wkrótce pojawili się kolejni konstruktorzy po obu stronach Atlantyku, wśród których nie mogło zabraknąć zawodowego wynalazcy Thomasa Edisona (1889 r.).

W USA między 1896 a 1930 r. działało 1,8 tys. producentów samochodów elektrycznych. W 1899 r. na ulicach Nowego Jorku pojawiły się pierwsze elektryczne taksówki. W tym samym roku swój pierwszy samochód elektryczny skonstruował Ferdynand Porsche i wziął nim udział w wyścigu na 24 mile (był drugi). W tym czasie stworzył kolejne rozwiązanie, które dziś uchodzi za niezwykle nowatorskie: zbudował pierwsze auto hybrydowe, w którym silnik spalinowy ładował baterie. Wrócił do tego pomysłu w czasie II wojny światowej, projektując hybrydowy czołg. Porsche był też autorem pierwszego auta elektrycznego z napędem na cztery koła.

Pod koniec XIX w. w Berlinie eksperymentowano z elektrycznymi autobusami (zasięg 180 km, prędkość 25 km/godz.). Powstały też pierwsze stacje szybkiego ładowania oraz firmy zajmujące się wymianą baterii (1896 r.). Były też firmy oferujące wynajem baterii połączony z ich ładowaniem, co dziś uznawane jest za przyszłościowy model ekonomiczny użytkowania aut elektrycznych. W 1900 r. blisko 30 proc. samochodów jeżdżących w USA (co prawda jeszcze nielicznych) miało napęd bateryjny.

W 1908 r. amerykański konstruktor akumulatorów i samochodów elektrycznych Oliver Fritchle postanowił udowodnić, jakie możliwości drzemią w takim aucie. Swoim pojazdem fritchle victoria (przypominającym dorożkę bez konia) przejechał z Lincoln w stanie Nebraska do Nowego Jorku. W ciągu 20 dni pokonał 1,8 tys. mil, co jak na ówczesne warunki było wyczynem nie lada, nie tylko ze względu na stan dróg, ale także na trudności w ładowaniu akumulatorów. Jego sukces przypomina nieco ten, który ostatnio stał się udziałem polskiego podróżnika Marka Kamińskiego, jadącego przez Afrykę elektrycznym nissanem LEAF.

Okres I wojny był czasem szczególnej popularności samochodów elektrycznych, bo ograniczenia wojenne sprawiły, że benzyna była trudno dostępna. Wydawało się, że elektryczna motoryzacja ma przed sobą przyszłość. Przewidywano, że problemy z ciężkimi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi zostaną szybko pokonane. Pojawią się nowe, lżejsze i szybko ładujące się baterie, a nowe silniki zapewnią większą prędkość, bo powolność elektryków była ich piętą achillesową. Okazało się, że to nie takie proste.

Równocześnie rozwój samochodów spalinowych nabrał niebywałego tempa, a kolejne odkrycia złóż ropy naftowej sprawiły, że paliwo do nich stało się niebywale tanie. Światem zaczęła rządzić ropa, a samochody elektryczne stawały się rodzajem ciekawostki technicznej. Do wybuchu II wojny znikła większość firm wytwarzających takie auta.

Detroit Electric Car Company zakończyła działalność w 1939 r., choć jej auta można było kupić jeszcze na początku lat 40. W ciągu swego istnienia firma, która była liderem na rynku aut elektrycznych, wyprodukowała łącznie 13 tys. pojazdów. Ford po uruchomieniu systemu taśmowego w 1914 r. wyprodukował 300 tys. modelu T, a do 1927 r., kiedy zakończono jego wytwarzanie, po świecie jeździło już 16 mln aut. Z taką falą samochody elektryczne nie miały szans wygrać.

Teraz musi się udać

Mimo to wiara, że przyszłość motoryzacji należy do silnika elektrycznego, nie umarła. Odżywała w rytm kolejnych kryzysów naftowych, kiedy świat zdawał sobie sprawę z tego, że zasoby ropy nie są niewyczerpane i niebawem się skończą. A wcześniej ludzkość może się podusić od samochodowych spalin, które zniszczą nam klimat. Wtedy prace w koncernach samochodowych nabierały tempa i na rynku pojawiały się nowe modele elektryczne. Ciągle jednak niepozbawione wad, na które narzekali pierwsi użytkownicy na początku XX w. Były drogie, a naładowanie akumulatorów zajmowało dużo czasu.

Narodziny energetyki jądrowej wzmagało jednak przekonanie, że z ropą może być różnie, ale taniej energii elektrycznej nigdy nam nie zabraknie. Na fali fascynacji atomem, w latach 50., Ford podjął nawet prace – dość szalone – nad stworzeniem modelu Nucleon o napędzie atomowym.

Dziś zachwyt świata energetyką atomową osłabł, rośnie za to wiara w odnawialne źródła energii, które mogą zapewnić nam tani prąd, który zasili samochody elektryczne. Takie pojazdy mogą być czystym środkiem transportu, a na dodatek stać się magazynem, w którym można przechowywać nadwyżki energii.

Dlatego rządy wielu państw dotują zakupy aut elektrycznych, a obciążając podatkami i restrykcyjnymi przepisami auta spalinowe, dążą do tego, by elektryki zatriumfowały. W efekcie po świecie jeździ już 1,9 mln elektrycznych aut, nigdy nie było ich tak wiele co dziś. Tyle że aut spalinowych jeździ ponad miliard.

Panujące przekonanie, że auta elektryczne są środkiem transportu przyszłości, przypomina do złudzenia pogląd sprzed ponad stu lat. Rośnie liczba firm produkujących auta elektryczne, większość koncernów motoryzacyjnych, których potęga wyrosła na autach spalinowych, zapewnia, że będzie się przestawiała na prąd. Masową wyobraźnią rządzi wizjoner Elon Musk i jego Tesla. To Henry Ford ery elektromobilności.

Zmartwychpowstała nawet firma Detroit Electric, która zapowiada produkcję elektrycznych bolidów podobnych do Lotusa. Ale nie w Detroit, tylko w Chinach, które stały się dziś mocarstwem elektromobilności. Tam wszyscy wierzą, że przyszłość należy do napędu elektrycznego. Trzeba tylko rozwiązać tych kilka drobnych problemów...