Choć dzisiaj kojarzymy elektromobilność z nowatorską technologią i troską o środowisko, mało kto wie, że samochody elektryczne przeżywały już swój rozkwit ponad 100 lat temu.
W tym artykule zaprezentuję historię pierwszych elektryków, ich upadek i przedstawię przyczyny dominacji aut spalinowych.
Pierwsze pojazdy na prąd
Początki motoryzacji elektrycznej sięgają połowy XIX wieku. W 1832 roku Robert Anderson zbudował pierwszy pojazd elektryczny, a wkrótce potem Thomas Davenport i Alexander Bain udoskonalili tę technologię. Te wczesne modele miały paradoksalnie zasięg ok. 80 km i prędkość maks. 100 km/h, oferowały cichą i płynną jazdę, co wyróżniało je na tle ówczesnych aut spalinowych. Wtedy biły na głowę powolne i hałaśliwe auta spalinowe.
Silniki elektryczne już wtedy niewiele różniły się od współczesnych, natomiast elektromobilność 100 lat temu opierała się na innych bateriach. Pierwsze pojazdy elektryczne, konstruowane w drugiej połowie XIX wieku i na początku XX wieku, wykorzystywały baterie ołowiowo-kwasowe. Były to baterie wynalezione w 1859 roku przez Gastona Planté i były wtedy najlepsze na rynku. Były one tańsze w produkcji niż inne rodzaje baterii, nie wymagały skomplikowanej konserwacji i mogły być ładowane stosunkowo prostym sposobem. Magazynowały stosunkowo dużą ilość energii elektrycznej, co pozwalało na pokonanie przez pojazdy elektryczne dystansów rzędu kilkudziesięciu kilometrów na jednym ładowaniu.
Jednak baterie ołowiowo-kwasowe miały również poważne wady. Były bardzo ciężkie, co negatywnie wpływało na osiągi i zasięg pojazdów elektrycznych, stosunkowo szybko traciły pojemność i wymagały wymiany, miały tendencję do „zapamiętywania” głębokości rozładowania, co mogło zmniejszać ich pojemność użytkową i wreszcie podczas ładowania wydzielały wodór.
Złoty wiek elektryków
Rozkwit elektromobilności nastąpił pod koniec XIX wieku. Wtedy to modele takie jak Waverley, Baker i Detroit Electric cieszyły się sporą popularnością, szczególnie w miastach. Łatwość obsługi, brak spalin i hałasu czyniły je idealnym środkiem transportu na krótkie dystanse.
Mało tego, pierwszym samochodem, który pokonał barierę prędkości 100 km/h, był elektryczny pojazd o wdzięcznej nazwie La Jamais Contente (pol. „Nigdy Niezadowolona”). Stało się to w 1899 roku we Francji. Auto przypominało kształtem torpedę i napędzane było dwoma silnikami elektrycznymi o łącznej mocy 50 KM. Auta spalinowe, które dostępne były wtedy na rynku miały zdecydowanie mniejszą moc i nie miały szans z elektrykami. Dla przykładu: Benz Patent Motorwagen (1885): 0,5 KM, Gottlieb-Daimler Motorwagen (1886): 1 KM, Peugeot Type 1 (1891): 8 KM, De Dion-Bouton Tricycle (1898): 3,5 KM. Podczas rekordowego przejazdu La Jamais Contente osiągnął średnią prędkość 105,882 km/h, co było prawdziwym wyczynem w tamtych czasach. Wynik ten nie został pobity przez żaden inny pojazd przez kolejne 3 lata. Na ulicach dużych europejskich miast pojawiały się wtedy również hulajnogi i rowery elektryczne. Czy nie przypomina Wam to czasów współczesnych?
Dlaczego elektryki przegrały?
Mimo licznych zalet, elektromobilność na początku XX wieku zaczęła tracić na znaczeniu. Powodów było kilka. Nastąpił znaczny postęp technologiczny w dziedzinie silników spalinowych. W drugiej połowie XIX wieku nastąpił gwałtowny rozwój technologiczny w tej dziedzinie. Wynalezienie i udoskonalenie silnika czterosuwowego przez Nikolasa Otto w 1876 roku było kluczowym momentem dla rozwoju tej technologii. Silniki spalinowe stawały się coraz mocniejsze, wydajniejsze i bardziej niezawodne, co czyniło je coraz bardziej atrakcyjną alternatywą dla silników parowych i elektrycznych. Kolejnym powodem było odkrycie złóż ropy naftowej w drugiej połowie XIX wieku i łatwy dostęp do taniego i wydajnego paliwa dla silników spalinowych. Ropa naftowa stała się podstawą rozwoju przemysłu naftowego, który z kolei odegrał kluczową rolę w rozwoju motoryzacji.
Wraz z rozwojem industrializacji i urbanizacji w XIX wieku rosła potrzeba mobilności. Ludzie potrzebowali szybszego i bardziej wygodnego sposobu przemieszczania się, ale już nie tylko w miastach, ale i na dłuższych dystansach. Samochody spalinowe, dzięki swoim coraz większym zasięgom, idealnie odpowiadały na te potrzeby.
W rozwój motoryzacji spalinowej zainwestowały duże firmy i przedsiębiorcy, którzy dostrzegli w niej ogromny potencjał biznesowy. Konkurencja między producentami samochodów i silników spalinowych stymulowała innowacje i rozwój technologiczny, co z kolei przyczyniało się do szybkiego postępu w tej dziedzinie. Gwoździem do trumny rodzącej się elektromobilności stał się Ford T, który nie tylko zmienił oblicze motoryzacji, ale i społeczeństwa w USA, a potem reszty świata.
Dlaczego Ford T zrewolucjonizował przemysł motoryzacyjny?
Ford Model T, wprowadzony na rynek w 1908 roku, odegrał kluczową rolę w rewolucji przemysłu motoryzacyjnego. Był pierwszym samochodem dostępnym dla mas. Dzięki zastosowaniu taśmowej produkcji i prostej konstrukcji, Henry Ford obniżył cenę auta do poziomu, na który stać było przeciętnego Amerykanina. W 1908 roku cena Modelu T wynosiła 850 dolarów, a w 1926 roku spadła do zaledwie 290 dolarów. Ford wprowadził innowacyjne metody taśmowej produkcji, które zrewolucjonizowały proces wytwarzania samochodów. Dzięki temu produkcja Modelu T była znacznie szybsza i tańsza, co przełożyło się na obniżenie ceny auta i jego większą dostępność.
Model T był prosty w budowie i obsłudze. Zastosowano w nim wiele standardowych i wymiennych części, co ułatwiało naprawy i konserwację. Samochód ten był również bardzo wytrzymały i mógł pokonywać trudne drogi. Model T był też samochodem uniwersalnym, który mógł być wykorzystywany do różnych celów. Służył jako środek transportu dla rodzin, rolników, firm i nawet taksówek. Dostępne były również różne akcesoria i modyfikacje, które pozwalały dostosować auto do indywidualnych potrzeb użytkownika. Należy również wspomnieć, że Model T miał też swoje wady. Krytykowano go za prostotę i brak komfortu, a także za ograniczoną gamę kolorystyczną. Klienci mogli wybrać jakikolwiek kolor auta pod warunkiem, że był to kolor czarny. Mimo to, Model T pozostaje jednym z najważniejszych samochodów w historii motoryzacji i jego wpływ na świat jest niezaprzeczalny. To on w dużej mierze sprawił, że zapomniał o elektrykach na ponad 100 lat.
Powrót elektryków
Dopiero pod koniec XX wieku, wraz ze wzrastającą świadomością ekologiczną i postępem w technologiach baterii, elektromobilność zaczęła ponownie zyskiwać na popularności. Modele takie jak Toyota Prius czy Tesla Roadster wyznaczyły drogę dla współczesnych aut elektrycznych, oferując imponujące osiągi i niezły zasięg. Toyota oswoiła ponownie kierowców z baterią na pokładzie auta, rozwijając od 1997 roku technologię hybrydową w swoich Priusach, ale to Tesla stała się dla współczesnej elektromobilności tym czym był Ford T sto lat wcześniej. Elon Musk jednak zmienił nieco koncept Henry Forda. Zanim udowodnił, że auta elektryczne można produkować masowo i stosunkowo tanio, musiał udowodnić, że samochody elektryczne to nie zabawki, ale auta luksusowe i dysponujące lepszymi osiągami od spalinowych konkurentów. Produkcję aut elektrycznych rozpoczął od sportowego modelu Roadster, komfortowego modelu S oraz dużego, innowacyjnego SUVa model X. Niewielu było stać wtedy na te auta, a krytycy okrzyknęli je drogimi zabawkami dla bogatych Kalifornijczyków.
Jednak Elon Musk sprawił, że świat znów zwrócił oczy w kierunku elektrycznych samochodów bateryjnych. Podobnie jak Henry Ford, stosował przy tym niekonwencjonalne chwyty marketingowe, jak choćby wystrzelenie w podróż na Marsa jednego z aut Roadster. Potem przyszedł czas na wdrożenie masowej produkcji, która znacząco obniżyła koszt aut elektrycznych. Tesla model 3 była tu przełomem. Podobnie jak Ford stworzył koncept masowej produkcji aut na liniach produkcyjnych, Musk rozwinął go w GIGAFABRYKI, zautomatyzowane i produkujące większość podzespołów w jednym miejscu. Dziś działają cztery takie zakłady produkujące baterie litowo-jonowe i samochody elektryczne. Gigafactory 1 (Nevada, USA) to pierwsza gigafabryka Tesli, otwarta w 2016 roku.
Produkuje baterie litowo-jonowe dla samochodów Model 3, Model Y i Model S, a także panele fotowoltaiczne. Roczna zdolność produkcyjna baterii wynosi 35 GWh. Gigafactory 2 (Szanghaj, Chiny) otwarta w 2019 roku, produkuje modele 3 i Y na rynek chiński. Roczna zdolność produkcyjna baterii wynosi 50 GWh. Gigafactory 3 (Berlin, Niemcy) została otwarta w 2022 roku, produkuje modele 3 i Y na rynek europejski. Roczna zdolność produkcyjna baterii ma docelowo wynieść 50 GWh. Gigafactory 4 (Austin, Teksas, USA) otwarta w 2022 roku, produkuje modele Cybertruck, Semi i Model Y. Roczna zdolność produkcyjna baterii ma docelowo wynieść 100 GWh.
Tesla stała się punktem odniesienia dla nowej fali elektromobilności, a każde nowe auto elektryczne innych producentów było porównywane do odpowiedników z oferty Tesli.
Równolegle do wyścigu o prymat w elektromobilności stanęły też Chiny, które dziś są niekwestionowanym liderem w tej dziedzinie, wyprzedzając pod tym względem resztę świata. Swoją pozycję zawdzięczają konsekwentnej i wielopłaszczyznowej strategii rozwoju. Już w 2001 roku zainicjowano program, mający na celu rozwój technologii związanych z pojazdami elektrycznymi i hybrydowymi (dla porównania, koncern Tesla powstał w 2003 roku, pierwszy samochód marki Tesla Roadster, został zaprezentowany w 2006 roku, a jego produkcja seryjna rozpoczęła się w 2008 roku). Kolejne lata przyniosły szereg zachęt i regulacji wspierających sektor elektromobilności, w tym dotacje, ulgi podatkowe i limity emisji spalin. Chiny przez lata stosowały system dotacji do zakupu samochodów elektrycznych, co znacząco stymulowało popyt i przyspieszyło rozwój technologii. Choć od 2022 roku dotacje państwowe zostały wycofane, inne ulgi, takie jak wsparcie władz lokalnych, zwolnienia z podatków i opłat za parkowanie, nadal obowiązują.
Należy zauważyć, że Chiny wybrały skuteczniejszą formę dotacji niż USA i Europa o czym pisałem w poprzednim artykule. Chiny inwestują ogromne środki w badania nad technologiami związanymi z bateriami, silnikami i systemami sterowania pojazdów elektrycznych. Dzięki temu kraj ten stał się liderem w dziedzinie innowacji i produkcji komponentów do aut elektrycznych, a z czasem nowoczesnych samochodów. Przy czym Chińczycy produkują auta zarówno tanie (znacznie tańsze niż europejskie odpowiedniki, a nawet tańsze od europejskich pojazdów spalinowych podobnej klasy), a jednocześnie bardzo zaawansowane technologicznie.
Chiny inwestują również od dwóch dekad w rozbudowę infrastruktury ładowania, budując tysiące stacji ładowania i wymiany baterii na terenie całego kraju. Swoje stacje ładowania, łudząco podobne do Superchargerów TESLA ma firma Xpeng, swoje stacje ma też ZEEKR. Poza tym jest dużo stacji operatorów dostarczających energię. Inną drogą poszedł koncern NIO, jeden z głównych chińskich producentów aut elektrycznych postawił na rozwój sieci stacji szybkiej wymiany baterii POWER SWAP STATION. Stacje te zlokalizowane co około 150 km przy głównych szlakach komunikacyjnych oraz w miastach i zapewniają automatyczną wymianę baterii w aucie (poprzez wysunięcie baterii z auta), która trwa kilka minut. Dla użytkowników NIO, którzy nie mają wykupionej tej opcji, obok stacji wymiany jest też szybka ładowarka DC. Zatem zanim kierowca wypije kawę dostaje auto z baterią naładowaną ponownie do blisko 100%. W Europie obecnie sieć takich stacji jest rozwijana tylko w Norwegii.
Nie bez znaczenie jest też efekt skali. Po pierwsze w ostatnich dwóch dekadach bogacące się chińskie społeczeństwo stworzyło olbrzymi popyt na samochody i przy masowej produkcji nakłady na badania i rozwój szybko się zwracały. Duża konkurencja pośród producentów działa też stymulująco na rozwój technologiczny.
Obecnie do najbardziej znanych chińskich marek należą BYD, NIO i Xpeng. Chińczycy są również liderem w produkcji skuterów i motocykli elektrycznych. Marka SUPER SOCO oferuje świetną technologię i design Ducati. Konkuruje z nią tylko amerykański producent motocykli elektrycznych ZERO.
Dzięki tym czynnikom Chiny stały się niekwestionowanym liderem w dziedzinie elektromobilności. Chiny dokonały też lepszych wyborów w kwestiach dotacji i technologii ładowania. Ich doświadczenia mogą stanowić cenny wzór dla innych krajów, które chcą przyspieszyć rozwój tego sektora.
Krajem który konsekwentnie rozwija elektromobilność jest Korea Południowa. Hyundai już w 2016 roku wprowadził do sprzedaży model IONIQ, a od 2020 koreański koncern co roku prezentuje nowy model o bardzo przyzwoitych parametrach. 2020: Hyundai Kona Electric – SUV o zasięgu do 449 km, 2021: Hyundai Ioniq 5 – crossover SUV o zasięgu do 528 km, 2022: Hyundai Ioniq 6 – sedan o zasięgu do 614 km, 2023: Hyundai Ioniq 7 – duży siedmiomiejscowy SUV. Oprócz modeli seryjnych, Hyundai prowadzi prace nad rozwojem nowych technologii dla samochodów elektrycznych. Firma planuje m.in. wprowadzenie na rynek baterii o większej pojemności i szybszym ładowaniu. Koncern może pozwolić sobie na takie inwestycje, gdyż jest obecnie trzecim największym producentem samochodów na świecie.
Z wyścigu o tytuł lidera elektromobilności na własne życzenie odpadła Japonia. Największy producent samochodów na świecie TOYOTA, postawiła na produkcję aut hybrydowych i wodorowych, stwierdzając że auta bateryjne to ślepa uliczka motoryzacji. Po PRIUS miała nastąpić epoka MIRAY, ale na razie to auta bateryjne dominują w elektromobilności i TOYOTA musiał naprędce opracować swój pierwszy samochód bateryjny. W tym czasie TESLA, VW i chińskie koncerny produkowały już dziesiątki modeli w skali masowej.
