Stručná historie elektromobilů

(Jan Vejbor)

Zlomové okamžiky dějin osobní automobilové dopravy byly vždy neodmyslitelně spjaty s vývojem v oblasti pohonů a jejich paliv. Tedy těch základních položek, kterými se automobil od počátku odlišuje od přepravy založené na zvířecí síle. Jedním z technologických konceptů, který se této soutěže od počátku zúčastňoval, byl elektromobil.

Do výčtu vlastností, kterými se elektromotorem poháněná vozidla vůči konkurenci paromobilů a tzv. „spalovačů“ vymykala, lze zahrnout lepší výkonnostní parametry, až čtyřnásobně vyšší energetickou účinnost, konstrukční jednoduchost a na závěr možnost až nulových zplodin. A to nejen CO₂, ale též hlukových či prašnosti. Jejich slabinou, která dodnes zůstala velkou technologickou výzvou, byl od počátku nedostatek levných, lehkých a vysokokapacitní baterií.

Samozřejmě bylo poukazováno i na další „nedostatky“, jako například absence vzrušujícího řevu a třasotu notně se projevujících už u prvních vozidel vybavených spalovacím motorem. Přestože koncepční elektromobily ještě v 19. století prokázaly, že v budoucnu dokážou naplnit požadavky na vzrušující rychlost i dojezd, vnější kritika na tento účet nikdy neutichla. Sami výrobci spalovačů mezitím horlivě pracovali na výzkumu součástek, s jejichž pomocí by svým zákazníkům mohli dopřát pohodlí jejich elektrické konkurence.

Možných odpovědí na otázku, proč cesta na výsluní elektromobilům se všemi jejich klady a zápory byla tak křivolaká a dodnes není u konce, je mnoho - nedostatečný dojezd; spiknutí automobilové a petrolejářské lobby; nízká cena ropy.

Na většinu těchto problémů znal člověk řešení již několik desetiletí nazpět. Chyběla zde však motivace, s jejíž pomocí by strázně spojené s přechodem na jiný pohon přešel. Právě z tohoto důvodů se zdá, že současná renesance elektromobilů, živená vedle rostoucích cen paliv i problémy se zplodinami spalovacího motoru, dojde v porovnání s těmi předchozími úspěšného konce.

(Zatím) Poslední zlaté období (cca 1893 – 1924)

První a zatím poslední zlaté období osobních dvoustopých elektromobilů je spojeno s časovým úsekem počínajícím v posledním desetiletí 19. století a končícím v třicátých letech století 20. První elektromobily sestrojené v garážích vědců a nadšenců přitom pocházejí z doby ještě o několik desítek let starší – za nejstarší elektromobil je uváděn elektrický vozík Skota Roberta Andersona sestrojený mezi lety 1832-1839. Vznik opravdové tržní nabídky tehdy kočárových elektromobilů se však např. v USA datuje až k roku 1893, kdy jich na chicagském autosalonu byla představena široká paleta.

Elektromobily se na americkém trhu ujímají vedení v tabulkách prodeje, v roce 1900 byly předběhnuty pouze paromobily. Oproti těm však mají delší dojezd, menší náročnost řízení a za chladných rán nevyžadují ohřívání vody v kotli 45 minut předem před odjezdem. V porovnání s vozy vybavenými spalovacími motory, elektromobily nabízejí čistý a vysoký cestovní standard od momentu nastartování, neboť nevyžadují náročnou a často zdraví nebezpečnou práci se startovací klikou, nekouří a nevyžadují řazení. Pro tyto výhody se elektromobily staly jasnou volbou i pro ženy řidičky, čímž sehrály důležitou roli v jejich osvobození se od závislosti na mužích.

Co však jedni považovali za výhodu, se u druhých paradoxně proměnilo v nevýhodu. Nic naplat, že to byl právě belgický elektromobil nazvaný „La Jamais Contente“ (Nikdy spokojená), se kterým konstruktér Camille Jénatzy reagoval na posměch benzínové konkurence a jako s prvním vozem na světě v roce 1899 překonal hranici 100 km/h. Výrobci sériových elektromobilů však museli kvůli peněžní dostupnosti činit kompromis mezi rychlostí a dojezdem. Například modelu Phaeton nabízený od roku 1902 firmou Woods and Baker disponoval hodnotami pouze 29 km a 22 km/h. Avšak v době, kdy se pořádné silnice vyskytovaly jen v centrech rušných měst, se jednalo o dostatečné výkony.

Možností okamžitého „dobití“ ropnými deriváty (byť při spalování s plýtvavou účinností max. 30 %) však spalovače nabídly cestu z měst, tedy něco, na co elektromobilisté ani paromobilisté nepomýšleli. Do karet spalovačů hrál navíc efektivnější výzkum a vývoj, postupně beroucí trumfy obou jeho konkurentů. Za přelomový bývá v tomto směru označován vynález elektrického startéru Charlesem Ketteringem z roku 1912.

Elektromobily, jichž se na trhu USA v roce 1900 prodalo dvakrát více než automobilů, a které do roku 1905 společně s paromobily dominovaly americkým cestám, podobně překotný vývoj v bateriích  nezaznamenaly. Pro tyto konkurenční nevýhody byly na desetiletí upozaděny, což v USA symbolicky ohlásil rok 1924, kdy na automobilových výstavách nebyl předváděn již jediný zástupce.

Obr.1. "La Jamais Contente", elektromobil a první vůz, který kdy překonal 100 km/h.

Elektromobily jako kuriozita a nutné zlo „hubených“ období (1924-1990)

Postupné vyřešení základních neduhů spalovacích motorů a nástup masové výroby vedl k motorizaci čím dál širších vrstev obyvatelstva. Elektromobily se však na tomto rozvoji téměř nepodílely, nebereme-li v potaz průmyslová vozítka či městskou hromadnou dopravu. Bylo to období, kdy elektromobilům hrála do karet pouze palivová otázka a možnost předvést něco neobvyklého. Důkazem toho byl vznik omezených sérií elektromobilů v dobách nutnosti překonat období ztíženého přístupu k ropě (2. světová válka, Sinajská válka, 70. léta 20. století a období tzv. ropných šoků).

Plošně nepodporovaný výzkum baterií (vedle strategických záležitostí typu práce na měsíčním vozidle Lunar Rover pro misi Apolo 15 v roce 1971) vedly k tomu, že kdykoli musely být elektromobily vyrobeny, koukalo se na ně pro jejich omezené výkony přes prsty jako na nutné zlo. Zejména ropné krize let 1973 a 1979 však již s obecným povědomím zatřásly a přinutily automobilky a vědecké týmy začít se, byť jen na úrovni testovacích vozů, k práci na elektromobilech postupně vracet. O tom, že nedostatky v zásobování ropou měly celosvětové následky, svědčí i činnost Československa, které dostalo za úkol vyvinout pro země RVHP malé rodinné elektrické auto, později nazvané EMA.

I když žádný ze zejména v Evropě nastartovaných projektů automobilky do hromadné výroby neuvedly, vývoj v této oblasti již nebyl ignorován. Na opravdový průlom v návratu k elektromobilitě, ať už osobní, anebo hromadné, však došlo až v okamžiku, kdy se k obavám o vzniklé závislosti na dovozu ropy přidaly dopady ze znečistění výfukovými zplodinami v našem nejbližším okolím.

Obr.2. Peugeot VLV - lidový dvoumístný elektromobil jako odpověď na nedostatek benzinu behěm války.

Obr.3. Lunar Rover - zde to již s Ottovým spalovacím motorem doopravdy nešlo.

Jasný elektromotor, nejasný zdroj energie (1990 – 2010)

Ovzduší nad losangeleskou kotlinou patřilo již od 40. let 20. století k těm nejznečištěnějším v USA. Nebylo proto tak překvapivé, že se na počátku 90. let členové státní Rady pro ovzduší (CARB) chopili tiskové informace, v níž GM oznamovalo vlastnictví technologií umožňující výrobu vysoce výkonných elektromobilů. Aniž by mezi CARB a GM došlo k bližšímu seznámení východisek, rozhodla se Kalifornie automobilky motivovat k produkci těchto vozů a v roce 1990 přijala zákon o Vozidlech s nulovými emisemi (ZEV). Ten mimo jiné stanovil, že od roku 1996 jsou firmy prodávající automobily na kalifornském trhu povinny zavést do svého portfolia alespoň jeden model bezemisního vozidla.

Vskutku, od roku 1996 se na kalifornských cestách začaly objevovat dnes již kultovní elektromobily GM EV1. Překvapivě i další firmy, které s alternativními pohony do tehdy měly málo společného, přišly na trh právě s elektromobily. Mezi nejpočetnější patřily Toyota RAV4 EV, Ford Ranger EV, Honda EV Plus nebo Ford Th!nk City. Svá technologická střediska však začaly mobilizovat i ostatní světové automobilky, neboť zákon ZEV se začal šířit i do ostatních států unie. Například v Evropě v rozmezí let 1997-2003 vyrobila francouzská automobilka PSA dosud největší sérii osobních elektromobilů na světě – Peugeot 106 Électrique a Citroën Saxo Électrique. Desítky těchto vozidel jezdí po ČR. Celé situaci navíc začala nahrávat od srpna 2003 prudce rostoucí cena za galon benzínu, což ve společnosti navrátilo obavy z období ropných šoků. Svou roli sehrály i vznikající dokumenty o globálním oteplování a klimatických změnách.

Příběh války mezi CARB a výrobci vozidel skončil v roce 2004 sešrotováním většiny elektromobilů samotnými automobilkami. Zachycení tohoto děje do podařeného dokumentu „Kdo zabil elektromobil?“ (Who Killed the Electric Car?) vedlo k dalšímu navýšení obliby japonských hybridů. Na nejoblíbenější z nich, Toyotu Prius druhé generace, vznikly v Americe běžně nevídané pořadníky. Část techniků, která v GM pracovala na projektu EV1, dnes pokračuje v úspěšné automobilce Tesla Motors. Nad tím, že pohonem budoucnosti je elektromotor, panuje při pohledu na zprávy napříč automobilovým průmyslem poměrný konsenzus. Současnou otázkou spíše je, jaký zdroj energie bude elektromotory ve vozidlech napájet.

Dlouho vyvíjený koncept přímého spalování vodíku v upravených Ottových motorech byl hlavními tahouny této myšlenky, BMW a VW, nedávno zastaven. Zatímco v hojně diskutované a progresivní Tesle Motors se vydali cestou sportovních elektromobilů napájených ­čistě z baterií, většina z automobilek zvučných jmen vsází na cestu tzv. hybridů.

Důvod je zde jasný: koncept těchto motorových míšenců nejčastěji kombinujících elektromotor se spalovacími či vznětovými motory nabízí zákazníkovi větší dojezd, automobilkám a na ně napojenému průmyslu zase umožní amortizaci výroby spalovacích motorů a jejich periferií. Hojně diskutovaná otázka palivových článků (PČ) na vodík, tedy malých laboratoří na výrobu energie umístěných přímo na palubě vozidel, je zatím ve své proveditelnosti příliš náročná, a to zejména z důvodů ceny palivových článků a nedostupnosti levného vodíku.

Přesto, jak ukazuje historie též na počátku velmi nedokonalých spalovacích motorů, o celkové nevhodnosti využití palivových článků v osobní dopravě je zatím ještě příliš brzo mluvit. Pro velkou energetickou účinnost elektromotorů (až 97 %), možnost rekuperace, atd., začínají prolínat zprávy o pochybách velkých energetických společností o výnosnosti elektromobilů. O mnoho zajímavější by z tohoto hlediska mohla být naopak energeticky více než nešťastná, ale finančně kynoucí výroba a distribuce vodíku. Základem (nejen) pro Občanské sdružení Elektromobily je prosazovat, aby elektrická energie zásobující elektromotory našich vozidel pocházela z obnovitelných zdrojů.

Zbývá tedy jen uzavřít: Elektromotor jasný, zásobník energie nikoliv.

Obr.4. Důkaz o průběžném vývoji prototypů elektromobilů automobilkami.

Obr.5. Proslavený elektromobil GM EV1 při svém uvedění v roce 1996.

Obr.6. Srdce EV1, karoserie Lotus - zachránce dvoustopých elektromobilů = Tesla Roadster.