titMAutomobilky již zpravidla na boj proti politikům a nově nastaveným limitům produkovaných škodlivin rezignovaly a pod hrozbou vysokých pokut se zaměřily na vývoj vozidel s nízkými nebo nulovými emisemi, samozřejmě za cenu nepředstavitelných nákladů.


Nabízí se však řada otázek, zda je zahájená etapa elektrických vozidel cestou správným směrem a zda bude pro zákazníky akceptovatelná.

Masivní nástup elektromobility
Z dostupných zdrojů [1] lze zjistit zajímavá čísla o vývoji, respektive snižování emisí CO2 u nových vozidel uváděných do provozu ve státech EU (obr. 1). Zatímco kolem roku 1995 se průměrné emise pohybovaly na hranici 186 g.km-1, v roce 2005 to bylo 161 g.km-1, dále se pak automobilky v roce 2015 aplikací řady technických inovací a uvedením nových systémů dostaly na hodnotu 119 g.km-1 (limit pro rok 2015 byl 130 g.km-1). Snížení hodnot emisí bylo dosaženo, např. zvyšováním efektivity motorů (snížení objemu motoru při zachování jeho výkonu – downsizing), prodlužováním převodových stupňů a řízením řazení automatických převodovek, snižováním hmotnosti vozidel, uvedením automatického vypínání motorů, resp. systémů start-stop, vkládáním dalších filtračních jednotek do výfukového systému a podobně.

obr1
Obr. 1: Vývoj snižování emisí CO2 u nových vozidel ve státech EU [1]


Je však zřejmé, že největší potenciál těchto změn byl již vyčerpán (např. snižování objemů motorů se současným zvýšením počtu přeplňovacích jednotek) a dosažení velmi tvrdě nastaveného požadavku na dosažení hodnoty emisí CO2 od roku 2021 ve výši 95 g.km-1 je s využitím současných technologií téměř nemožné. A to ještě zákonodárci EU v závěru roku 2018 schválili požadavek na postupné snížení emisí do roku 2030 o dalších 37,5 %. Je nutno také říci, že „motivací“ k plnění stanovených hodnot emisí CO2 mají být pro výrobce pokuty, a to v nezanedbatelné výši 95 eur za každý gram CO2 navíc.
Automobilkám a významné části odborníku z automobilového průmyslu je zřejmé, že dosažení stanovených hodnot emisí pro nová vozidla není možné ze dne na den. Protože se ale jedná o průměrné hodnoty aplikované na nově vyráběná vozidla, je pro výrobce řešením začít produkovat vedle stávajících vozidel se spalovacími motory také vozidla s nízkými nebo nulovými emisemi, které tyto průměry emisí posunou tím správným směrem. Jednotliví výrobci volí různá technologická řešení, ale obecně se dá říci, že jde zpravidla vždy o využití různého stupně elektrifikace, zjednodušeně od hybridů po čistě elektrická vozidla. Otázkou však zůstává, zda tyto změny budou ochotni akceptovat samotní zákazníci, protože důvodů, proč si nový elektromobil nepořídit, je stále celá řada.

Přehled základních koncepcí pohonů
Pohledem do minulosti zjistíme, že různí výrobci používali a používají různé koncepty využití elektromotorů k pohonu vozidel. Stále kolem sebe slýcháváme řadu pojmů na téma hybridních vozidel a čistých elektromobilů, a proto nebude na škodu se pokusit o vytvoření jakéhosi základního přehledu (rozdělení). Následující tab. 1 prezentuje obecné rozdělení současných konceptů pohonů osobních vozidel a dodávek, pro základní přehled včetně klasických spalovacích motorů (na fosilní paliva).

tab1
Tab. 1: Současné základní koncepty pohonů osobních vozidel a dodávek

 

Na uvedenou tabulku dále navazuje obr. 2, který pro základní koncepty pohonů osobních vozidel a dodávek přehledně uvádí, jaké energie (fosilní paliva, elektrická energie) a kde (palivová nádrž, baterie) musíme zvolenému vozidlu dopřát, aby nám dobře posloužilo.

obr2
Obr. 2: Přehled pohonných systémů z pohledu energií, spotřeby a produkce emisí

 

Používané typy baterií
Chceme-li hovořit o druzích baterií, které byly a jsou napříč motorovými vozidly používány, je potřeba si uvědomit, jakou funkci v automobilech plnily a stále plní. Přehled přináší tabulka 2.

tab2
Tab. 2: Používané typy baterií v motorových vozidlech

 

V případě čistě elektrických vozidel (BEV) představuje použitá baterie (bateriový blok složený z menších modulů) významný díl hmotnosti celého vozu a její umístění má podstatný vliv na jízdní vlastnosti, kdy s ohledem na stabilitu je vhodné umístit baterie co možná nejníže. U nových vozidel se zpravidla setkáváme s umístěním baterií v jednom celku v podvozku mezi poloosami (tzv. skateboardový koncept). Příkladem takového konceptu, kdy se vlastně staví vozidlo tak říkajíc kolem baterií, může být nová MEB platforma koncernu VW (obr. 3), která by měla být základem všech nových elektromodelů Volkswagen ID [2].

obr3
Obr. 3: Nová MEB platforma (Modularen Elektrifizierungsbaukasten) VW [2]

 

Způsoby nabíjení baterií
Nedílnou součástí provozu PHEV a BEV vozidel je nabíjení pohonných baterií ve vozidle (dnes již zpravidla Li-ion). Tabulka 3 představuje dva hlavní způsoby.

tab3
Tab. 3: Hlavní způsoby nabíjení pohonných baterií PHEV a BEV vozidel

 

Pro připojení vozidla k nabíječce se využívají dnes již standardizované nabíjecí konektory – přehled celosvětově užívaných zásuvek je v tabulce 4.

tab4
Tab. 4: Nabíjecí konektory PHEV a BEV vozidel [3]

 

Elektromobilita z pohledu údržby a dopadů na servisní střediska
Již z prvního pohledu na různé druhy užívaných pohonných systémů (vozidlo se spalovacím motorem versus vozidlo s pohonem elektromotorem) je zřejmé, že na servisní střediska a jejich personál budou kladeny výrazně jiné požadavky, a to včetně oprav vozidel po dopravních nehodách, třebaže nás to patrně ani nenapadne.
Zatímco v případě servisu vozidel se spalovacími motory se jedná především o mechanické práce, pomineme-li nutnost práce na stále sofistikovanějších asistenčních systémech vyžadujících účast školených autotroniků, v případech elektrických vozidel se práce logicky přesunou do oblasti elektroúdržby, což bude vyžadovat jinou odbornost pracovníků servisu než dosud.
Autorizované servisy, pokud si chtějí zachovat statut autorizovaného opravce, se budou muset novým požadavkům výrobců nebo importérů k vyhlášenému datu přizpůsobit, jinak by nesplnily standardy té které značky a ztratily by nejen její podporu, ale také konkurenční výhodu na trhu. Naopak, většina menších soukromých autoservisů již dříve avizovala, že elektromobily opravovat nebude a zůstanou u mechanických oprav starších vozidel. Otázkou zůstává, co na to řeknou jejich dlouhodobě spokojení zákazníci. Zůstanou u vozidla starší koncepce (pohonu) nebo si najdou jiného opravce?

Zásadní změny začínají u pravidelných inspekčních prohlídek
Úvodem je nutno říci, že na pravidelné inspekční prohlídky budeme jezdit stále, protože tento postup bude nadále požadovat výrobce a bude nutný k tomu, abychom nepřišli o záruku na vozidlo, případně o tzv. následnou kulanci. Samozřejmě, stejně jak je zřejmý významný rozdíl v konstrukci vozidel se spalovacím motorem a elektromobilem, tak je a bude významný rozdíl v seznamech prací prováděných během prohlídek a jejich četností podle kilometrového průběhu nebo časového hlediska s ohledem na značku, resp. požadavky výrobce.
Seznam prací prováděných u vozidel se spalovacími motory během prohlídek a údržby je poměrně dlouhý a vychází ze složitosti samotných pohonných a převodových ústrojí a jejich zatěžování během provozu. Na účtech za servisní práce se tak pravidelně setkáváme s položkami za práci a materiál – výměna provozních kapalin (motorový olej, chladící a brzdová kapalina, u nových vozů doplnění AdBlue), olejový, palivový a vzduchový filtr, zapalovací svíčky, třecí segmenty brzd a podobně. Další kapitolou jsou pak opravy při poruše (opravy převodovek, výměna vstřikovacích trysek, turba, vaček, pístů, …).
Na pomyslné druhé straně stojí elektromobily, které se vyznačují jednodušší konstrukcí, využívají kompaktní, bezúdržbové elektromotory, nepotřebují složitá převodová ústrojí, prodlužují životnost brzd využitím regenerativního brzdění k výrobě elektrické energie, z provozních kapalin využívají prakticky pouze tu brzdovou. Zastánci elektropohonu by jistě jmenovali řadu dalších výhod a dá se předpokládat, že pravidelný servis elektromobilu bude pro zákazníka výrazně levnější. Ale bude tomu tak skutečně? Tab. 5 uvádí příklad servisních intervalů vozidla VW e-Golf pro prvních 5 let provozu (v případě km/měsíců platí to, co nastane dříve).

tab5
Tab. 5: Servisní intervaly VW e-Golf pro prvních 5 let provozu

 

Co znamená elektromobilita pro servisního partnera
Pro základní přehled uváděný v této kapitole se autoři rozhodli využít veřejně dostupných informací [4] z největší domácí automobilky Škoda Auto, a. s., resp. mateřského koncernu Volkswagen. Dá se však předpokládat, že s ohledem na platnou legislativu budou podmínky ostatních výrobců nastaveny velice podobně. Podle rozhodnutí servisu o tom, jaké práce chce na elektromobilech provádět (do jaké bude patřit servisní úrovně), se budou odvíjet požadavky na odbornost personálu a také výši nákladů na nutné technické vybavení, včetně nabíječek.

Servisní úrovně
S ohledem na skutečnost, že se u elektromobilu pracuje s vysokonapěťovými elektrickými součástmi, je hlavní důraz kladen na řádně vyškolený a certifikovaný personál. O požadovaném proškolení rozhoduje fakt, k jaké „servisní úrovni“ se servisní partner přihlásil, jinými slovy, jaké práce může na elektromobilech provádět. Přehled tří servisních úrovní koncernu VW podle kompetencí zaměstnanců a servisní výbavy uvádí tab. 6, když základní úroveň je záměrně označena jako „0“.

tab6
Tab. 6: Servisní úrovně e-mobility koncernu VW

 

Požadavky na odbornost personálu
Požadavky na proškolení personálu prakticky souvisí se zvolenou servisní úrovní partnera a jsou tedy opět rozděleny do tří stupňů kompetence (viz. tab. 7).

tab7
Tab. 7: Požadavky na proškolení personálu pro e-mobilitu

 

Požadavky na technické vybavení servisu
Společně s požadavky na odbornost personálu jsou nové požadavky kladené na technické vybavení pro servisy velice zásadní, protože se jedná o významnou modernizaci infrastruktury. Nové standardy výrobců přesně definují nářadí a přístroje, které musí servisní partneři nově pořídit, ale také přesně stanoví, jak má v servisu vypadat nabíjecí infrastruktura.
To samozřejmě pro servisy znamená jisté finanční výdaje, které se budou opět odvíjet od zvolené úrovně e-mobility partnera.
Během přípravy je však možné narazit na další velký problém, kterým je nemožnost navýšení potřebného elektrického příkonu z důvodu, že dodavatel energie v dané lokalitě jednoduše nemá dodatečnou volnou kapacitu. Pro partnera to v zásadě znamená vybudovat ještě zdroj energie, např. v podobě fotovoltaických panelů v kombinaci se zařízením pro uchovávání energie a vyrovnávání špiček v době nejvyšší poptávky, což představuje další nemalé náklady.
Minimální požadavky na nabíjecí infrastrukturu servisního partnera (není prodejcem nových vozů) jsou následující: 2 x AC nabíjecí kabel (standardní a specializované servisní místo v servisu), AC nabíjecí stanice min. 11 kW (pro vozidla po servisu), AC zásuvka nebo wallbox v prostoru přímého příjmu vozidel do servisu a dále je doporučena veřejná (poloveřejná) AC+DC nabíjecí stanice min. 22 kW.
Nedílnou součástí koncepce je určení a vyznačení tzv. karanténní oblasti, do které budou umísťována vozidla s bateriemi nejistého technického stavu (vozy po dopravních nehodách) z důvodu zajištění bezpečnosti a eliminace nebezpečí, např. při zahoření (nutné zajištění přístupu záchranných složek). S příchodem e-mobility se částečně mění také logistika, zejména v oblasti přepravy a skladování VN baterií.
Celkové investice servisního partnera spojené s nástupem elektromobilů jsou podle zvolené úrovně partnera odhadovány následovně:
• úroveň 1 (EPO partner) – cca 75 tis. Kč (~ 3 300 €)
• úroveň 2 (VN partner) – cca 360 tis. Kč (~ 13 900 €)
• úroveň 3 (VNE partner) – cca 780 tis. Kč (~ 30 000 €)
S ohledem na výše uvedené požadavky na odbornost personálu, náklady na dovybavení autoservisů o řadu dalšího nářadí a nabíječky se nabízí otázka, zda bude servis elektrických vozidel pro jejich majitele opravdu levnější, jak uvádějí zastánci elektromobility. Dá se totiž předpokládat, že své náklady servisy přenesou na zákazníka formou zvýšených hodinových sazeb právě u servisu elektromobilů.

Elektromobily v reálném provozu
O tom, jak je pro záchranu planety přechod k elektromobilitě důležitý, toho bylo a ještě bude napsáno mnoho, a to včetně patřičné prezentace výhod vozidel poháněných elektřinou a na druhé straně o filtrování informací o jejich nevýhodách. Ale je potřeba si uvědomit, že významnou roli také v této oblasti hraje politika a zájmy různých „obchodních“ skupin.

Základní informace o spotřebě a dojezdu elektromobilů
Většina z nás si z vlastní praxe a veřejně dostupných zdrojů dokáže udělat představu o spotřebě vozidel poháněných automobilovým benzínem a motorovou naftou. Ale ví někdo z nás, jakou spotřebu mají elektromobily? V následující tab. 8 jsou uvedeny výsledky testů, které u 14 elektromobilů různých cenových relací a velikostí provedl německý autoklub ADAC [5] a které vycházejí z měření v reálném ADAC Ecotestu (všechna vozidla jsou vystavena stejně všem typům jízdy).
Tabulka ukazuje až překvapivě velké rozdíly ve spotřebě elektrické energie [kWh] potřebné k ujetí 100 km, které samozřejmě korespondují s určením, velikostí a zejména hmotností vozidla. Hodnoty v posledním sloupci (dojezd na plné nabití) jsou důkazem toho, že dojezd elektromobilu není závislý pouze na spotřebě, ale rozhodující je kapacita akumulátoru, která se výrazně odráží v ceně vozidla.
Záměrně byl do tabulky mimo sloupce s udávanou kapacitou baterie zahrnut také sloupec 4 (výkon na plné nabití), který udává reálnou spotřebu odebrané elektrické energie potřebné k nabití baterie na plnou kapacitu, resp. je důkazem ztrát energie při nabíjení. Tyto jsou u testovaných vozidel různé a dosahují hodnot 8,5 ÷ 20 %, což snižuje vždy uváděnou výhodu elektromobilu v účinnosti elektromotoru. Hodnoty u vozů VW jsou pravděpodobně zkreslené, protože společnost nezveřejňuje přesné informace o kapacitě baterií.
Zastánci elektromobilů často uvádějí mimo výhody spočívající v „naprosto čistém provozu“ také další údaj k přesvědčení potencionálního zájemce o koupi vozidla s elektropohonem, kterým jsou náklady na energie k ujetí 100 kilometrů. Údaje jsou však výrazně zkreslené, protože se v tomto případě celkem logicky počítá pouze se spotřebou vozidla a cenou „pohonných hmot“ (elektřina / benzín, nafta) bez ohledu na pořizovací cenu vozidla. Přesný výpočet by však byl velmi složitý a je otázkou, zda by se autoři byli schopni dostat ke všem relevantním údajům.

tab8
Tab. 8: Výsledky reálného ADAC Ecotestu vybraných elektromobilů

 

Prostým výpočtem se pro výše uváděná vozidla dostáváme k průměrné spotřebě 20,44 KWh na ujetých 100 km. Německý autoklub ADAC sice uvádí, že měření vychází z reálného ADAC Ecotestu, ale není úplně zřejmé, zda je do testu zahrnuto užití topení v zimě nebo klimatizace v létě, protože se jedná o další významné samo-statné elektrické spotřebiče mající na spotřebu energie přímý vliv.

Úvahy k rozvoji elektromobility v podmínkách České republiky
Podle posledního dostupného Přehledu stavu vozového parku za druhé čtvrtletí roku 2019 bylo podle SDA (Svaz dovozců automobilů) evidováno v České republice celkem 8.059.156 vozidel, když osobních automobilů (OA) bylo 5.909.404 kusů a lehkých užitkových vozidel (LUV) pak 581.836 kusů [6]. Mimo počtu registrovaných vozidel však SDA zveřejňuje také informace o průměrném stáří vozidel, které v ČR dále roste.
Ve srovnání s rokem 2011 se zvýšilo stáří OA z 12,7 na 14,82 roku a u LUV z 8,07 na 12,69 roků. Nárůst o 2,24 roku byl zaznamenán také u nákladních automobilů (NA) a 1,26 roku u autobusů (BUS).
Na základě zvyšování průměrného stáří vozidel se dá usuzovat, že si majitelé v mnoha případech pořizují a registrují ojetá vozidla (z dovozu), případně ta stávající udržují v provozu, protože na nová vozidla prostě nemají volné finanční prostředky. Na místě je tedy otázka. Kdo bude nakupovat nová vozidla s elektrickým pohonem, když jsou výrazně dražší (někdy až 2x) než vozidla poháněná fosilními palivy?
Odpověď je jednoduchá a je zřejmá z obr. 4, který uvádí přehled nově registrovaných vozidel v ČR v roce 2018 podle použitého paliva [7]. Počet nových čistě elektrických vozidel (BEV) byl jen ve výši 703 kusů s podílem na trhu 0,27 % a ještě horší situace je v případě BEV vozidel z kategorie LUV – 22 kusů s podílem 0,11 %.

obr4
Obr. 4: Podíly registrací nových osobních automobilů v ČR v roce 2018

 

Z dostupných zdrojů je téměř nemožné zjistit přesné počty čistě elektrických vozidel (BEV) na našich silnicích (také z důvodů individuálních dovozů), ale odhady ke konci roku 2018 hovoří o cca 2.500 kusech. Jak moc jsou reálné odhady výrobců, importérů a přání našich politiků, které udávají počty pěti tisíc vozidel v roce 2020 a dokonce neskutečných 100 tisíc vozidel v roce 2025, ukáže až čas. Může se však klidně ukázat, že sázka na elektromobilitu nebyla tím správným řešením a její sláva uvadne stejně rychle jako preferování vozidel s pohonem CNG (LNG) z doby ještě nedávno minulé.

Závěr
Úkolem tohoto článku není dělat jakékoli závěry v otázkách elektromobility, ale přinést čtenáři trochu ucelenější přehled o dané problematice z pohledu užívaných systémů, provozu a požadavků kladených na údržbu s ohledem na aktuálně platnou legislativu, včetně nutných (povinných) investic servisů do nové oblasti pohonů tak, aby splnily standardy požadované výrobci a importéry vozidel.
Autoři článku si plně uvědomují skutečnost, že je pro ochranu planety určitě potřeba udělat spoustu změn v mnoha oblastech lidské činnosti, ale jak už říkaly naše babičky, nic se nemá přehánět. Máme tím na mysli samozřejmě zásadní „přehození výhybky“ v pohledu na nutnou změnu pohonů osobních a malých užitkových vozidel, resp. na urychlené zavádění elektromobility. Je totiž otázkou, zda jsou nové emisní limity schválené do roku 2030 poslanci EU schopny v celosvětovém měřítku něco změnit nebo budou v souvislosti s investicemi do vývoje nových elektromobilů automobilkami pouze výsledkem propadu hospodářství EU, jak již ostatně někteří ekonomové avizovali.
Možnou absurditu nastavených požadavků mohou potvrzovat také informace o produkci CO2, kdy podle údajů evropské asociace ACEA [8] vzniká celosvětově pouze 3,5 ÷ 10 % emisí CO2 přímou činností člověka, kdy z tohoto podílů připadá na veškerou dopravu 26 % emisí CO2 a z těchto procent pak jen 30 ÷ 40 % na osobní automobily. To ve výsledku znamená, že se osobní vozidla podílejí na produkci CO2 v souvislosti s přímou činností člověka asi 1 procentem a na celkové celosvětové produkci s tím, co produkuje sama příroda (90 %), pouze jednou setinou. Jen pro zajímavost uvádíme, že při výrobě elektrické energie vzniká přes 10x více emisí CO2 než z provozu osobních automobilů...

(Podľa: Spravodaj XXII. ročník DIS 2019 – krátené)

Použitá literatura
[1] What Emissions Are Being Tested?. Cit. 2019.
Dostupné z: https://www.caremissionstestingfacts.eu/wp-content/uploads/2016/09/Car-Emissions-Testing-Facts.pdf.
[2] Bezahlbare Elektromobilität von VW kommt 2020; Das Elektro-Skateboard von VW: Im MEB sind Radstand, Radgröße und Motorenkonfiguration variabel. Cit. 01.08.2019. Dostupné z: https://www.motor-talk.de/bilder/bezahlbare-elektromobilitaet-von-vw-kommt-2020-g79759158/das-elektro-skateboard-von-vw-im-meb-sind-radstand-radgroesse-und-motorenkonfiguration-variabel-i209317812.html.
[3] The Different EV Charging Connector Types. Cit. 20.04.2019.
Dostupné z: https://evcharging.enelx.com/news/blog/552-ev-charging-connector-types.
[4] Podrobný přehled, kolik musí servisy Škody investovat do výbavy kvůli elektromobilům. Cit. 2019. Dostupné z: https://zpravy.aktualne.cz/ekonomika/auto/elektromobilita-skoda-servis/r~b5bc0548351611e98a200cc47ab5f122/. XXII. ročník DIS 2019 12
[5] Aktuelle Elektroautos im Test: So hoch ist der Stromverbrauch. Cit. 08.08.2019. https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/tests/elektromobilitaet/stromverbrauch-elektroautos-adac-test/.
[6] SDA Svaz Dovozců Automobilů – Přehled stavu vozového parku 2Q/2019.
Cit. 01.08.2019. Dostupné z: http://portal.sda-cia.cz/stat.php?v#str=vpp.
[7] Výroční zpráva SDA 2018. Cit. 01.08.2019. Dostupné z: http://portal.sda-cia.cz/clanky/download/SDA_2018-1.pdf.
[8] ACEA: osobní auta produkují jen procento emisí CO2. Cit. 09.10.2019.
Dostupné z: http://portal.sda-cia.cz/clanek.php?id=6204&v=m.

TEXT/FOTO Ladislav HRABEC, Michaela SOMERLIKOVÁ, VŠB – Technická univerzita Ostrava, FS, Petr CHYTKA, Transa, Jihlava