W obrębie Unii Europejskiej transport odpowiada za ponad 70 % zużycia ropy naftowej, z której większość jest importowana z krajów nienależących do UE. Uwzględniając to, że na europejskich drogach co 50 dni pojawia się milion nowych samochodów, zużycie paliwa, stopień zakorkowania ulic oraz emisje zanieczyszczeń będą się nadal zwiększać, jeśli silnik spalinowy pozostanie głównym źródłem koni mechanicznych. W związku z powyższym zarówno władze poszczególnych państw, jak i prywatne przedsiębiorstwa, przeznaczają miliardy euro na opracowywanie pojazdów elektrycznych.
"Zamiast opracowywać rozwiązania z dziedziny mobilności uzależnione od nieustannie rosnących cen energii, przedstawiciele przemysłu motoryzacyjnego muszą obecnie sprostać racjonalnemu zapotrzebowaniu na środki transportu, które będą "czyste", bezpieczne, energooszczędne podczas produkcji i użytkowania, a także zbudowane z materiałów, które można będzie odzyskiwać i które docelowo będą biodegradowalne" twierdzi dr Pietro Perlo, prezes włoskiego MŚP o nazwie 'Interactive Fully Electrical Vehicles', opracowującego pojazdy elektryczne.
Dr Perlo pomagał kierować pracami nad przełomowymi technologiami z dziedziny pojazdów elektrycznych, realizowanymi w ramach projektu o nazwie "Zintegrowane, nowe technologie na rzecz wydajnej, elektrycznej mobilności osobistej" ('Integrated enabling technologies for efficient electrical personal mobility' - P-MOB), który uzyskał wsparcie w wysokości 2,8 milionów euro ze strony Komisji Europejskiej. W projekcie P-MOB uczestniczyli naukowcy z siedmiu firm (Siemens z Niemiec, Mazel z Hiszpanii, IFEVS, Polimodel oraz Fiat z Włoch, a także Magnomatics z Wielkiej Brytanii) oraz pracownicy brytyjskiego Uniwersytetu w Sheffield. Zespołowi projektowemu udało się stworzyć nowatorski prototyp pojazdu elektrycznego o zasięgu 20 km, zasilany wyłącznie energią słoneczną.
Uczestnicy projektu, których prace koordynowali przedstawiciele Centro Ricerche Fiat w Turynie (Włochy), postawili sobie za cel wyeliminowanie zależności pomiędzy coraz większym natężeniem ruchu a ilością wypadków drogowych, zakorkowaniem ulic oraz zanieczyszczeniem powietrza poprzez stworzenie prototypu pojazdu elektrycznego, który byłby nie tylko przyjazny dla środowiska naturalnego, ale także bardzo bezpieczny i kompaktowy. By osiągnąć powyższy cel naukowcy obrali nowatorskie podejście do integracji zaawansowanych systemów, skupiając się między innymi na ogniwach słonecznych, sterowaniu silnikami elektrycznymi oraz magnetycznym sterowaniu momentem obrotowym, a także na zarządzaniu energią, rozproszonym jej gromadzeniu oraz na technologiach, które pozwolą pojazdom elektrycznym przesyłać niewykorzystaną energię z powrotem do sieci elektrycznej.
"Rozwiązanie P-MOB spełnia najbardziej wyśrubowane kryteria z zakresu bezpieczeństwa, przyjazności dla środowiska naturalnego oraz zużycia energii, będąc tym samym idealną formą transportu dla osób, które pragną się przemieszczać na obszarach miejskich lub podmiejskich", podkreśla dr Perlo.
Prototyp P-MOB to niewielki samochód kompaktowy, ważący niespełna 600 kilogramów przed zamontowaniem baterii, którego prędkość maksymalna przekracza 100 km/h, co pozwala spełnić nowe wymagania dotyczące "mikro" pojazdów. Samochód P-MOB spełnia także klasyczne normy, takie jak M1, dotyczące pojazdów, w których liczba miejsc nie przekracza ośmiu.
Aerodynamiczne, bezpieczne oraz zasilane energią słoneczną
Uczestnicy równoległego projektu o nazwie "Podstawowe komponenty koncepcyjne, umożliwiające opracowywanie wydajnych, bezpiecznych i wielofunkcyjnych, miejskich pojazdów elektrycznych" ('Building blocks concepts for efficient and safe multiuse urban electrical vehicles' - WIDE-MOB), wśród których byli partnerzy P-MOB, opracowywali z kolei rozwiązania z zakresu projektowania i wytwarzania elementarnych komponentów tworzących pojazdy elektryczne. Członkowie inicjatywy WIDE-MOB skupili się na optymalizowaniu aerodynamiki, w celu obniżenia oporów powietrza przy dowolnej prędkości, a także na lekkich i niedrogich elementach karoserii, zapewniających jednocześnie wysoki stopień bezpieczeństwa podczas kolizji czołowych i bocznych oraz na różnorakich technologiach rozproszonego zasilania.
"Opracowany przez nas pojazd jest pierwszym napędzanym przez dwa silniki - po jednym na każdą oś. Pojazd posiada także dwoje drzwi z jednej strony, co gwarantuje wysoki poziom bezpieczeństwa, lepszą ergonomię oraz zmniejsza stopień złożoności konstrukcji przy jednoczesnym ograniczeniu oporów powietrza o około 30 % w stosunku do innych samochodów o porównywalnych wymiarach", tłumaczy dr Perlo. "Wszystkie technologie zostały wytworzone przez partnerów projektu w czasie jego trwania. Jedynie ogniwa baterii wyprodukowano poza obszarem Europy, chociaż zostały zaprojektowane przez uczestników inicjatywy WIDE-MOB".
Zintegrowany, bazujący na technologiach TIK system sterowania pozwala kontrolować dwa silniki oraz dwa mechanizmy różnicowe, dzięki którym przednie i tylne osie pojazdu są niezależne, zapewniając wydajny napęd na cztery koła, a także umożliwiając uzyskanie odpowiednich proporcji siły napędowej, w zależności od warunków jazdy, co znacząco zwiększa bezpieczeństwo prowadzenia. Powyższe rozwiązania pozwalają poprawić prowadzenie pojazdu w ciasnych łukach, polepszyć trakcję na mokrych i oblodzonych nawierzchniach, zapewnić dobre przyspieszenie bez konieczności zwiększania zużycia energii oraz poprawić niezawodność: jeśli jeden z silników ulegnie awarii, to drugi umożliwi powrót do domu. Co najważniejsze, takie rozwiązanie gwarantuje, że awaria jednego z silników nie spowoduje utraty panowania nad pojazdem, zwłaszcza przy wyższych prędkościach.
Należy także zaznaczyć, że zastosowanie dwóch silników w połączeniu z inteligentnym zarządzaniem energią w oparciu o technologie TIK zwiększa wydajność pojazdu, gdyż silniki mogą pracować z maksymalną wydajnością w dowolnych warunkach jazdy, przy jednoczesnej maksymalizacji odzyskiwania energii podczas hamowania na obu osiach, w połączeniu z wirtualnym sterowaniem systemem przeciwdziałania blokowaniu kół ('anti-lock braking system' - ABS).
Natomiast inteligentne ogniwa fotowoltaiczne, wyposażone w inteligentne diody oraz samo-regulujące się komponenty elektryczne, pozwalają minimalizować straty powstające podczas wywarzania energii, związane z zacienieniem lub z nieprawidłowym funkcjonowaniem pojedynczego ogniwa. Podobnie jak większość pojazdów elektrycznych prototyp P-MOB może być ładowany bezpośrednio z sieci. Dodanie elastycznych, wydajnych, mono-krystalicznych, krzemowych ogniw słonecznych sprawia natomiast, że pojazd może być zasilany wyłącznie energią słoneczną, a nawet może przesyłać tę energię do sieci elektrycznej, gdy baterie są w pełni naładowane.
Podczas prób przeprowadzonych na torze testowym firmy Fiat w Turynie samochód, zasilany wyłącznie przez ogniwa słoneczne, osiągnął prędkość 20 km\h. Jest to prędkość w zupełności zaspokajająca potrzeby przeciętnego, europejskiego kierowcy, zwłaszcza na słonecznych obszarach Południowej Europy.
"Osiągi pojazdu w pełni pokryły się z oczekiwaniami, które określiliśmy na etapie projektowania: prototyp charakteryzował się bardzo dużą stabilnością w ciasnych łukach, zużycie energii oscylowało w granicach 80 watogodzin na kilometr", twierdzi dr Perlo. "Nasze rozwiązanie zaprezentowaliśmy publiczności podczas wydarzeń zorganizowanych w Turynie, Atenach oraz Brukseli, spotykając się z bardzo pozytywnym oddźwiękiem".
Prototyp opracowano przy użyciu pierwszej platformy zróżnicowanego projektowania mikro-pojazdów elektrycznych, stworzonej również w ramach inicjatyw P-MOB oraz WIDE-MOB, która będzie dalej rozwijana jako część platformy badawczo-rozwojowej EU-MOBY, pod egidą Komisji Europejskiej.
"Idea posiadania pojazdu, który po niewielkich modyfikacjach może spełnić zarówno wymogi homologacyjne dotyczące mikro samochodów, jak i klasyczne normy M1, jest czymś nowym i otwiera nowatorskie możliwości biznesowe. Wszystkie powyższe rozwiązania zostały opatentowane", podkreśla dr Perlo.
Jednocześnie dr Perlo zauważa, że baterie stanowią kluczowy element pojazdów elektrycznych, a brak odpowiednio rozwiniętego zaplecza przemysłowego w tej dziedzinie w Europie wciąż pozostaje wyzwaniem dla europejskich twórców nowych rozwiązań. "Nie ulega wątpliwości, że potrzebne są nowe, przemysłowe organizacje ogólnoeuropejskie, których celem będzie stawienie czoła wyzwaniom dotyczącym produkcji baterii. W przeciwnym razie przemysł transportu drogowego może natknąć się w najbliższych latach na nowe trudności", twierdz dr Perlo.
Mimo to sprzedaż pojazdów elektrycznych w Europie będzie się szybko zwiększać, rosnąc z obecnej wartości 40 000 sztuk do około 400 000 sztuk w roku 2015, co będzie stanowić około 3,5 % sprzedaży wszystkich nowych pojazdów. Wraz z rozwojem technologii będą też spadać ceny - szacuje się, że niewielki lub średni samochód elektryczny o zasięgu 250 km będzie za cztery lata kosztował około 15 000 euro (obecnie cena takiego pojazdu to około 20 000 euro).
Co więcej, dodatkową zachętą do wymiany pojazdów spalinowych na elektryczne mogą się okazać plany UE w zakresie systematycznego ograniczania emisji CO2 przez samochody w nadchodzących latach.
"Prawdopodobnym skutkiem powyższej polityki będą zmiany w ofercie pojazdów: ceny tradycyjnych samochodów wzrosną w wyniku zastosowania w nich technologii pozwalających sprostać wymogom w zakresie emisji CO2, natomiast ceny pojazdów elektrycznych spadną dzięki optymalizacji procesów produkcji i wzrostowi sprzedaży", przewiduje dr Perlo. "Rynek osiągnie nowy stan równowagi i pojawi się na nim miejsce dla nowatorskich rozwiązań, takich jak prototyp opracowany w ramach inicjatywy P-MOB".
Projekt P-MOB uzyskał wsparcie finansowe na badania naukowe w ramach Siódmego Programu Ramowego Unii Europejskiej (7PR).
Odnośnik do projektu na stronie CORDIS:
-
informacje na temat 7PR w bazie danych CORDIS
-
informacje na temat projektu P-MOB w bazie danych CORDIS
-
informacje na temat projektu WIDE-MOB w bazie danych CORDIS
Odnośnik do strony internetowej projektu:
-
strona internetowa projektu 'Integrated enabling technologies for efficient electrical personal mobility'
Pozostałe odnośniki:
-
strona internetowa Agendy Cyfrowej Komisji Europejskiej
poleca:
