ניתוח היתרונות והחסרונות של טכנולוגיית סוללות הרכב החשמלי של טסלה

כניסתה של המכונית החשמלית של טסלה לשוק הסיני עלתה לאחרונה לכותרות. מה מיוחד בטסלה? האם זה מתאים למגמת הפיתוח של מכוניות? עד כמה זה בטוח? כמהנדס שעבד בשלוש חברות הרכב הגדולות בארה”ב (פורד, GM וקרייזלר), אני רוצה לחלוק את דעתי בדעה של טסלה.

לפני שנדון בטסלה, בואו נציג בקצרה רכבים חשמליים. “כלי רכב חשמליים” כפי שמשתמשים בהם במאמר זה מתייחסים לכלי רכב חשמליים טהורים בעלי הספק אוטומטי, למעט כלי רכב היברידיים וכלי רכב בעלי הפעלה חיצונית (כגון חשמליות).

בדומה להליכה אנושית, מנועים חשמליים וסוללות ליתיום הם לב ליבה של תפוקת האנרגיה, בעוד שמערכת ההולכה המרכזית היא העצמות והשרירים להעברת אנרגיה, שבסופו של דבר מסיעים את הגלגלים קדימה. כפי שמוצג בתמונה למעלה, גם למכוניות חשמליות וגם למכוניות בנזין יש לב, עצמות, שרירים וכפות רגליים, אבל שיטות העברת האנרגיה שונות.

ניתוח היתרונות והחסרונות של טכנולוגיית סוללות הרכב החשמלי של טסלה

למכוניות חשמליות אין גז פליטה

ישנם יתרונות רבים של רכבים חשמליים:

הראשון הוא חיסכון באנרגיה. כפי שכולנו יודעים, מכוניות מסורתיות מונעות על ידי נפט. בהשוואה למקורות אנרגיה חשובים אחרים, עתודות הנפט קטנות ואינן מתחדשות. למרות שמומחים מתווכחים על כמה נפט עוד צריך להפיק בעשורים האחרונים, העובדה שאין עליה עוררין היא שמאגרי הנפט הולכים ומצטמצמים, והייצור הגיע כעת לשיא. גם נהגים העומדים בפני עליית מחירי הנפט יסכימו עם דעה זו.

יחד עם זאת, בשל חוסר העקביות בין מדינות חשובות לייצור נפט (מזרח התיכון, רוסיה ומרכז אסיה) לבין מדינות צורכות נפט חשובות (ארה”ב, מערב אירופה ומזרח אסיה), היו פוליטיים, כלכליים ואפילו צבאיים חריפים. תחרויות נפט במשך עשרות שנים. המאבק על השליטה. הנושא הזה חשוב מאוד גם למדינה שלנו. ב-2013, סין עקפה את ארצות הברית והפכה ליבואנית הנפט הגדולה בעולם, והתלות שלה בנפט זר הייתה קרובה ל-60%. לפיכך, לפיתוח כלי רכב חשמליים ולהפחתת התלות בנפט יש משמעות רבה לביטחון הכלכלי והגיאופוליטי של סין.

מכוניות חשמליות משתמשות בחשמל משני. יש מגוון רחב של מקורות חשמל, כולל מים מתחדשים, רוח, שמש ואנרגיה גרעינית, כמו גם פחם, שהוא הרבה יותר בשפע מנפט. לכן, אם כלי רכב חשמליים יהפכו לפופולריים, הם לא רק ישנו מאוד את אורח החיים של אנשים, אלא גם את הדפוס הגיאופוליטי העולמי.

היתרון השני של כלי רכב חשמליים הוא שהם עוזרים להילחם בערפיח. פליטת מכוניות היא מקור חשוב של ערפיח עירוני. כעת, למדינות שונות יש תקנות מחמירות יותר ויותר לגבי פליטת פליטת מכוניות. עם זאת, כלי רכב חשמליים אינם פולטים גז פליטה במהלך הנהיגה, שיש לו יתרונות ברורים בשליטה בזיהום האוויר העירוני. במונחים של זיהום כולל, למרות שקיים זיהום הנגרם מייצור חשמל באמצעות פחם, תחנות כוח גדולות משתמשות יותר בחשמל מקטרי דיזל רופפים וניתן להרכיב אותן כדי להפחית פליטות.

הנקודה השלישית היא יתרונות ההילוכים והשליטה, הקשורים לכמה מאפיינים של תמסורת רכב חשמלי. לדוגמה, מנועי בנזין הפועלים באלפי מעלות צלזיוס ועשרות אטמוספרות דורשים טכנולוגיית ייצור ומיומנויות תפעול מורכבות, כמו גם מערכת כאוטית וחלקה ומערכת קירור המשחררת ללא הרף את החום של שריפת בנזין יקר לאטמוספירה. המנוע זקוק לתחזוקה שוטפת ולהחלפת שמן. המנוע מעביר אנרגיה לגלגלים דרך תיבת הילוכים מבולגנת, גל הינע ותיבת הילוכים. רוב תהליך ההולכה מתבצע באמצעות חיבורים קשיחים של גלגלי שיניים ומסבים מתכתיים. הכל דורש תהליך ייצור מבולגן ותקלה פשוטה (תחשבו כמה יצרנים זכרו תיבת הילוכים אוטומטית)…

למכוניות חשמליות אין את הבעיות האלה. סוללות וסוללות רכב חשמלי מייצרות חום, אך פיזור החום הוא הרבה יותר פשוט ממנועי בעירה פנימית. המרת הכוח של רכבים חשמליים לא צריכה להיות מבולגנת ושבירה, תוך שימוש בחיבורים קשיחים וחוטים גמישים. התפעול של כלי רכב חשמליים פשוט יחסית, מכיוון שטכנולוגיית התפעול של המערכת החשמלית מסובכת יותר.

לדוגמא, אנשים רבים יודעים שמכוניות חשמליות מהירות יותר ממכוניות בנזין. הסיבה לכך היא שעוצמת הוויסות של המנוע נמוכה מזו של מנוע הבעירה הפנימית. דוגמה נוספת היא שבמקום לשלוט במהירות של כל גלגל, מכונית חשמלית יכולה להתקין בפשטות יחסית מנוע עצמאי על כל גלגל. לכן, ההיגוי יתחיל לקפוץ. בגלל בעיות שידור