W komentarzach pod poprzednią notką Poziomka zapytała:

Poziomka

Nie, no jak wiatrak? Na aucie?

Otóż jest też coś takiego. Oto samochód wiatrowy firmy Evonik - Wind Explorer 

Evonik - Wind Explorer

Jest to bardzo lekki (200 kg) dwuosobowy samochód elektryczny. W tych 200 kg mieści się akumulator na 8 kWh (90 kg) i - uwaga - turbina wiatrowa z bambusowym, składanym masztem wysokości 6 metrów, wiatrakiem o średnicy wirnika 2,7 metra i generatorem o mocy 1 kW (razem 20 kg),

Na zdjęciu widać złożone elementy masztu. 

Evonik - Wind Explorer

Samochód wyciąga 80 km/h, optymalne zużycie prądu przy 45-60 km/h.  Zużycie energii - 2 kWh / 100 km.

Wind Explorer z wiatrakiem Żródło: www.wind-explorer.com

 To jeszcze nie wszystko. Do wspomagania silnika samochód ma coś w rodzaju latawca na lince. 

Wind Explorer z latawcem Żródło: www.wind-explorer.com

Oczywiście jest raczej ciekawostka niż przyszłość motoryzacji. No ale zespół złożony z konstruktora pojazdu Stefana Simmerera i Dirka Gion (z zespołu programu Kopfball) jako kierowcy przejechał tym samochodem 5000 kilometrów przez Australię tylko na energii z wiatru, bez ładowania akumulatorów ze źródeł zewnętrznych. Akcję pokazano w Kopfballu trochę oszukując - jako partnera Dirka pokazano Adriana z Kopfballu (nie ma o nim w notce o Kopfballu, bo przyszedł do programu później). 

Evonik - Wind Explorer

Oczywiście wspomaganie latawcem w Europie nie jest możliwe (sznurek by zaraz zaczepił o jakieś drzewo czy słup), stąd pewnie wybór Australii. Przebiegi dzienne wychodziły im między 300 a 430 kilometrów.

No i co, nie ma wiatraka na aucie? I nie jest on lepszy od fotowoltaiki?

 Wracam do tematu pojazdów elektrycznych. Impulsem była dyskusja, jaką stoczyłem na jednym forum z gościem, który twierdził że tanie w eksploatacji samochody elektryczne to nie problem techniczny, tylko polityczny. Bo wszystko potrzebne już jest, a tylko źli politycy kryją lobby od ropy. Wystarczy wziąć mały, tani (TANI?!)  samochód elektryczny, obłożyć go ogniwami fotowoltaicznymi i przez 8 godzin stania pod firmą on się darmowo podładuje. Przy tym twierdził, że z wykształcenia jest fizykiem i inżynierem elektronikiem, ale robi jako pisarz i antykwariusz.

Gość w swoich wywodach (również na swoim blogu, którego nie zalinkuję żeby głupot nie propagować) unikał jakichkolwiek liczb, więc popieram jego decyzję o nie pracowaniu jako inżynier. Ale zastanówmy się może, dlaczego to nie ma sensu.

Jak już wielokrotnie wyjaśniałem, efektywny samochód elektryczny nie może być zbyt ciężki. I ten gość też to zauważył - on myślał o małym, dwuosobowym samochodzie do dojeżdżania do pracy. No i wymyślił właśnie obłożenie tego samochodu ogniwami fotowoltaicznymi. U niego to nie problem, technologia ma być zbliżona do malowania. Takie lekkie SF. No dobra, niech mu będzie. No i teraz jak ten samochód stoi przez 8 godzin pod firmą, to ma się trochę za darmo podładować. Tak! To u niego jest za darmo! Kto mu dał dyplom? (Jeżeli, oczywiście, naprawdę ktoś mu dał).

To może policzmy. Najpierw ile moglibyśmy z tego dostać prądu.

Według danych dla Niemiec, z jednego metra kwadratowego dobrze ustawionego panelu (zwrócony na południe, pochylony pod właściwym kątem, nie zacieniony ani trochę) można by dostać rocznie średnio 1000 kWh.  Ale to wartość czysto teoretyczna - to jest energia przychodząca z góry. Poszukałem w sieci ile dają realnie istniejące instalacje, i jest to zaledwie rzędu 100 kWh/m² panelu. 

A takie instalacje montuje się coraz częściej nie tylko na dachach, ale na sporych powierzchniach w terenie. Na zdjęciu: Fotowoltaiczna elektrownia słoneczna koło A4 w rejonie Erfurtu.  

Elektrownia słoneczna przy A4 koło Erfurtu

Największa taka instalacja w Niemczech (Solarkraftwerk Neuhardenberg) ma moc szczytową ok. 20 MW, i daje rocznie ok. 20 GWh energii zajmując w terenie  400.000 m2. Dla niezorientowanego to imponujące liczby, ale policzmy trochę:

• Metr kwadratowy terenu takiej instalacji daje zaledwie 50 kWh/rok
• Założywszy że mamy metodę na całkowicie bezstratne magazynowanie dowolnej ilości energii, to żeby zaspokoić zapotrzebowanie Niemiec na prąd (rzędu 550 TWh/rok) z takich elektrowni, musielibyśmy ich nabudować jakieś 27.500 sztuk, i zajęłyby one około 11.000 km², czyli pod 3% powierzchni kraju albo połowę Hesji.
• Cena kilowatogodziny dla odbiorcy prywatnego w Niemczech wynosi około 25 centów. Z tego, po odliczeniu podatków, odpisów, opłat przesyłowych itp, dla producenta energii idzie ok. 8,5 centa. Czyli ten metr kwadratowy terenu przynosi rocznie 4,25 EUR przychodu. No po prostu majątek. Ale najpierw wkładamy w ten sam metr kwadratowy jakieś setki euro, i kiedy to się zwróci? Odpowiedź jest prosta - NIGDY!

Skoro nigdy się nie zwróci, to dlaczego to się robi? Bo rzecz jest dofinansowywana z kieszeni podatnika i odbiorcy prądu. To dłuższy temat, nie będę w niego wchodził.

A teraz wróćmy do samochodów. Instalacja fotowoltaiczna nie opłaca się na skalę przemysłową, ale może by się opłacała w małej skali? Na przykład do "darmowego" doładowywania samochodu?

Tazzari Zero

Jako samochód weźmy takiego Tazzari Zero - to jest mniej więcej taki rozmiar jaki ten gość chyba sobie wyobraża. Jeżeli pokryjemy go ogniwami, to nie będzie ich za wiele (mały samochód - mała powierzchnia do wykorzystania) i żadne z nich nie będzie ustawione idealnie. Jeżeli nie mieszkamy i nie pracujemy na bezdrzewnej pustyni, to nie zapewnimy samochodowi zawsze parkowania w miejscu ani przez chwilę nie zacienionym. No i jeszcze się on częściowo pobrudzi, zmniejszając efektywność. Szacowałbym optymistycznie, że szczytowo dostalibyśmy z tych ogniw nie więcej niż z metra kwadratowego panelu stacjonarnego, a średnio kilkukrotnie mniej. No ale jak już jesteśmy przy fantastyce z malowaniem ogniw, to wyfantazjujmy im jeszcze trochę wyższą sprawność. Powiedzmy, że z tego samochodu dostaniemy rocznie 200 kWh (ale pojechałem, ma się tą wyobraźnię, co?).

A teraz jeżeli te 200 kWh pobralibyśmy z gniazdka, to w cenach niemieckich zapłacilibyśmy za nie całe 50 EUR.  W Polsce jeszcze mniej. Tyle więc mielibyśmy po stronie przychodów. Załóżmy teraz że takim samochodem jeździmy przez 10 lat. Baaardzo optymistyczne założenie - producenci hybrydów dają na akumulator tylko 8 lat gwarancji. A w ogóle elektryk po dziesięciu latach prawdopodobnie będzie archaicznym zabytkiem. No ale niech będzie: Przez 10 lat oszczędzimy aż 500 EUR. Czy jesteście pod wrażeniem?

Bo ja nie. 500 EUR to kosztuje dopłata do lakieru perłowego w zbliżonej wielkości samochodzie - Toyocie IQ. Gdzie za 500 EUR cały samochód w ogniwach? Nawet malowanych? Myślę że kosztowałoby to najmniej 10 razy tyle. To znowu nie zwróci się NIGDY!

Jeszcze tak informacyjnie: Takie 200 kWh to po odjęciu strat na akumulatorze dałoby 160 kWh do wykorzystania, co umożliwiłoby przejechanie jakichś 1600 km. Niby sporo, ale na rok, czyli średnio jakieś 4 km dziennie. Ale przypominam, że wartość ta jest mocno zawyżona.

 A teraz porozmawiajmy o aspekcie, o jakim pan "fizyk" / "inżynier elektronik" nawet nie pomyślał. Zróbmy taki eksperyment profesora Gedankena: Wyobraźmy sobie, że na laminatowe nadwozie tego pojazdu nanosimy jakąś technologią w rodzaju natryskiwania ogniwa fotowoltaiczne. Pokrywamy je jakąś warstwą ochronną. I teraz wsiadamy do samochodu, jest lato, jedziemy w stronę plaży i na parkingu, w południe, w pełnym słońcu przycieramy błotnikiem o stalowy, niemalowany, ocynkowany słupek. Słupek zdziera warstwę ochronną i kolejne warstwy ogniwa (bo że warstwy być muszą, to chyba nie ulega wątpliwości). No i oczywiście robi się zwarcie w pracującym na maksa ogniwie którego podłożem jest jakieś tworzywo sztuczne. Pytanie: Co zrobić, żeby akcja nie skończyła się średnio romantycznym ogniskiem, być może nawet z wkładką mięsną?

Czyli: Fotowoltaika energetyczna ma w naszych okolicach mało sensu. Wiatrak mimo wszystko jest lepszy. A już fotowoltaika zabudowana na samochodzie nie ma sensu dokładnie żadnego.

Niedawno zobaczyłem na ulicy niedaleko dziwny pojazd, a wczoraj spotkałem go zaparkowanego. Stąd zdjęcia. Jest to Renault Twizy.

Renault Twizy

Wygląda niezwykle, ale po bliższym przyjrzeniu się można zauważyć że jest to połączenie quada z budą podobną do budy BMW C1. Klasyfikowany jest jako quad, mogą w nim jechać dwie osoby (druga siedzi za kierowcą, ale nogi musi mieć rozkraczone), nadwozie nie jest całkiem zamknięte.

Napędzane jest toto silnikiem elektrycznym o mocy 13 kW, daje mu to prędkość maksymalną 80 km/h. Jest też wersja młodzieżowa ograniczona do 5 kW i 45 km/h, wtedy nie trzeba mieć prawa jazdy kategorii B i można tym jeździć już od 16 lat.

Teraz to, co ciekawe - akumulator. Akumulator jest litowo-jonowy, waży 98 kg, daje 60 V i ma pojemność 6,1 kWh. Ładuje się go ze zwykłego gniazdka przez 3,5h, według dostępnych danych pełne ładowanie to 8 kWh. Czyli wychodziłoby, że prąd ładowania jest 10A po stronie pierwotnej (bierze ile typowe gniazdko na pewno zniesie), a sprawność akumulatora to 76% (nie najlepiej).

Podobno z tego akumulatora uzyskuje się zasięg 100 kilometrów mierzone według standardowego cyklu miejskiego. Znalazłem test w którym twierdzili, że jeżdżąc dynamiczniej przejedzie się z jednego ładowania 60-70 kilometrów. W sumie słabo, pewnie dlatego że pojazd waży prawie pół tony.

Renault Twizy

Ale najciekawsza jest koncepcja sprzedaży tego urządzenia: Otóż pojazd można kupić, ale akumulator do niego bierze się w leasing. Przymusowo, nie ma innej możliwości. Pojazd nie jest tani - kosztuje gdzieś od 7700 EUR, a akumulator kosztuje miesięcznie 50 EUR (przy umowie na 3 lata i przebiegu 7500 kilometrów rocznie).

No i znowu włączył mi się kalkulator i pokazał parę liczb. Przeanalizujmy je. 50 EUR miesięcznie to 600 EUR rocznie, przez 7500 kilometrów oznacza, że na kilometr płacimy 8 centów za sam akumulator. Teraz jak doliczymy koszty prądu - 8 kWh to będzie jakieś 1,5 euro, za optymistyczne 100 kilometrów. Razem 9,5 centa za kilometr. Weźmy teraz dla porównania dwuosobowy, normalny samochód, na przykład smarta fortwo. On bierze około 4,5 litra benzyny na 100 kilometrów, licząc po 1,70 EUR za litr dostajemy koszt przejechania kilometra poniżej 8 centów. Hm. Faktem jest, że nowy smart zaczyna się od 10.270 EUR, czyli ze dwa i pół tysiąca drożej, i na pewno ma droższe przeglądy, czyli generalnie będzie droższy. Ale ma po trzech latach konkretną wartość odsprzedaży (a jeszcze jak jeździć tylko 7500 rocznie). A wartość odsprzedaży tego Twizy można wróżyć z fusów, ale raczej z fusów cienkiej lury. Po trzech latach będzie na pewno przestarzały i trudno sprzedawalny. Czyli według TCO lepiej byłoby kupić smarta.

Do tego zauważmy, że w naszym klimacie takim nie do końca zamkniętym samochodem nie da się jeździć przez cały rok. Tu znowu smart wygrywa. No chyba że ktoś walnięty kupi smarta crossblade - raz widziałem takiego na autostradzie, jeżdżenie opatulonym w koce nie jest cool. (Do Twizy można kupić dopasowaną derkę).

A jak kupimy używanego smarta to w ogóle pojeździmy taniej.

Teraz z innej beczki. Przyjrzałem się temu Twizzy i stwierdziłem, że gdzieś już coś podobnego widziałem. Pogrzebałem na dysku i znalazłem zdjęcia z IAA 2009. Wtedy był to concept car.

Renault Twizy - concept car na IAA 2011

Renault Twizy - concept car na IAA 2011

Kształt wersji seryjnej podobny, ale ten concept jest tak strasznie wydziwiony, że nie wziąłbym go nawet jakby darmo dawali.

I znowu notka o prądzie, robi się ich coraz więcej więc wprowadzę dla nich specjalną kategorię i tag.

Wczoraj był firmowy Weihnachtsfeier. Tutejsza tradycja jest taka, że na takiej imprezie najpierw jest jakaś atrakcja, a potem kolacja w knajpie. W poprzedniej firmie atrakcje były raczej typu sportowego - na przykład kręgle albo lodowisko. Nic dziwnego - organizująca imprezy sekretarka była z wykształcenia NRD-owska nauczycielką od sportu. Jej dzień, świątek-piatek zaczynał się od kilkukilometrowej jazdy rowerem do stajni, w której stał jej koń, oporządzenia konia, a potem dalej rowerem do pracy, tak na około siódmą. Po pracy (na niecały etat) znowu rowerem do konia a potem do domu. Więc imprezy firmowe też musiały być sportowe.

Po wczorajszej imprezie zaraz było widać, że moja nowa firma jest typowo inżynierska. Odbyło się to w firmie zajmującej się sprzedażą różnych pojazdów elektrycznych. Nauczyliśmy się jeździć na Segwayach, obejrzeliśmy i wypróbowaliśmy różne inne elektryczne jeździdełka. No i tymi osobistymi doświadczeniami zamierzam się podzielić. Zdjęcia będą niestety słabe, bo zostałem zaskoczony i miałem przy sobie tylko komórkę, a na placu było ciemno.

Jak dotąd omawiałem w notkach samochody elektryczne. Wnioski były mało budujące - poruszanie półtorej tony pojazdu żeby przewieźć jedną - dwie osoby na odległość kilku - kilkunastu kilometrów nie może być efektywne energetycznie. Przy benzynie tego nie zauważamy, ale ograniczenia techniczne dzisiejszych akumulatorów nie dają o tym zapomnieć: Samochód zużywa BAAARDZO dużo energii. Jak już pisałem, nie za bardzo da się już poprawić sprawności napędu, nie za wiele da się wyciągnąć ze sprawności akumulatorów, pozostaje tylko schodzenie z masy. No i najprostszą metodą radykalnej redukcji masy jest rezygnacja z nadwozia, wyposażenia wnętrza, ciężkich kół, niepotrzebnych osi, przekładni itd. Czyli zrobienie czegoś w stylu roweru/motoroweru. W ten sposób z półtorej tony możemy zrobić kilkanaście do kilkudziesięciu kilogramów na transportowaną osobę. W końcu przy aktualnie realnych zasięgach takich pojazdów nadają się one raczej do miasta niż w trasę, a w mieście istotniejsza jest możliwość dojazdu pod same drzwi, łatwość parkowania itp., a nie ile stref ma klima albo z jakiego gatunku egzotycznego drewna są elementy wystroju wnętrza.

Segway

Zacznijmy od Segwaya, jako najbardziej znanego. Chyba każdy widział coś takiego chociaż na zdjęciu, ale mimo to opiszę jego konstrukcję. Nie przypomina on roweru. Ma dwa koła na jednej osi, platformę do stania i coś w rodzaju drążka kierowniczego. Ponieważ taki układ nie jest stabilny, urządzenie jest stabilizowane przy pomocy wyrafinowanego oprogramowania. Przyspieszanie i hamowanie sterowane jest wychylaniem ciała, skręcanie przechylaniem drążka sterowego w bok. Sterowanie działa faktycznie intuicyjnie, z obecnych 25 osób które nigdy na Segwayu nie jeździły, wszystkie po kilku minutach treningu były w stanie przejechać przez ustawiony w sali tor przeszkód.

Trening na Segwayu

Krytycznymi momentami są wchodzenie i schodzenie z urządzenia, próba panicznej ucieczki z platformy może skończyć się bardzo źle. Opowiadali, że na parę tysięcy szkolonych osób mieli tylko trzy wypadki (za to poważne), wszystkie zdarzyły się kiedy kursanci robili rzeczy wyraźnie i wprost zabronione na szkoleniu (uparta jazda do tyłu, próba "przechytrzenia" programu). Segway nie jest lekki (prawie 50 kg, nie może byc lżejszy, bo środek ciężkości itp.) i nadaje się do jeżdżenia tylko po równym i płaskim, pokonuje krawężniki tylko do 5 cm wysokości - próba pokonania wyższego może się skończyć w szpitalu.

Dalej pokazywali takie super designerskie urządzenie z Nowej Zelandii - YikeBike. To jest taki elektryczny składak z karbonu, po złożeniu ma rozmiar pozwalający zabrać go jako bagaż podręczny do samolotu, ma odpowiednie certyfikaty na akumulator, a waży tylko 10 kg. Sens zabierania go do samolotu nie jest dla mnie zbyt jasny. Nie dali pojeździć, bo wymaga to z pół godzinki treningu. a jest to jedyny egzemplarz w Niemczech i nie ma jeszcze dopuszczenia do ruchu. Siedzi się na tym dość nietypowo - nad kierownicą, stopy parę centymetrów nad ziemią skręcają się razem z przednim kołem, kieruje się rękami opuszczonymi wzdłuż ciała. Ma to wszystkie wymagane przez kodeks drogowy światła, sygnał dźwiękowy itd., problem jest z hamulcem bo jest wyłącznie rekuperacyjny. Ale to tak samo jak w Segway'u, który po pięciu latach od złożenia wniosku został jednak dopuszczony. Urządzenie to ma jeden problem - dla zaoszczędzenia na ciężarze cała ta mechanika jest przymocowana bezpośrednio do karbonu i całość mocno i nieprzyjemnie hałasuje. Sprzedawcy starali się obrócić tę wadę w zaletę - gdy się jedzie wśród ludzi czymś cichym to trzeba ciągle wołać "UWAGA!", a przy tym każdy się obróci bo tego dźwięku nie zna. Ja tam wole wołać w razie potrzeby.

YikeBike

Następną ciekawostką był Trikke Tribred. Podobne pojazdy bez silnika są ostatnio modne, jeździ się na tym trochę podobnie jak na nartach biegowych. Tutaj dodany jest silnik elektryczny, można jechać tylko na silniku, a można wspomagać go nogami co mocno wydłuża zasięg. Mocy i momentu to trochę ma, przed przyprądowaniem (bo przecież nie "przygazowaniem") trzeba dociążyć przednie koło, bo inaczej się ślizga.

Trikke Tribred

Teraz bardziej klasyczne konstrukcje - rowery ze wspomaganiem elektrycznym. Koncepcje są różne, najprostsza w obsłudze jest taka, że ustawiamy na ile procent ma nas wspomagać i kręcenie pedałami automatycznie startuje wspomaganie. Jak przestaniemy kręcić - wspomaganie się wyłącza. Efekt jest niezły - bez wysiłku na składaku (MOBIKY) wyciąga się 20 km/h, jak się przyłożyć nogami to więcej. A składak jest po to, że w kilka sekund można go złożyć do takiego rozmiaru, żeby w komunikacji miejskiej nie płacić jak za rower i nie trzeba było wsiadać do zatłoczonej części gdzie można rowery przewozić.

Mobiky

Inne rozwiązanie było takie, że mamy jednocześnie pedały i manetkę jak w motorze, wspomaganie działa tylko jeżeli jednocześnie kręcimy i dodajemy prądu. Do tego trzeba się przyzwyczaić, nie podobało mi się. To na zdjęciu wygląda jak motor - można sobie skonfigurować pojazd dla siebie w szerokich granicach - ale jest rowerem wspomaganym. Niestety nie zapamiętałem producenta, a jakoś nie mogę znaleźć.

"motocykl" elektryczny

Kolejną koncepcją jest coś w kierunku motoroweru takiego jak kiedyś - z pedałami. Zasadniczy napęd robi silnik elektryczny, można mu pomóc nożnie. Pokazywali taki super solidny rower górski (e-SPIRE) z 14-biegową przekładnią w piaście(!). Mówili, że dla paru klientów konfigurowali je tak, że usuwali ograniczenia i na silniku można było wyrobić 60km/h, a pomagając nogami nawet 80! Do tego miękkie zawieszenie terenowe, można robić na tym cross. Mi się jazda na tym nie podobała, ale może to kwestia przyzwyczajenia.

eSpire

I jeszcze mieli konstrukcje skuterowe i motorowerowe, bez pedałów, tylko na prąd. Wszystko to naprawdę dostarcza, kopa ma solidnego nie tylko przy ruszaniu, niektórymi z tych urządzeń można jeździć nawet po autostradzie. Ciche, nie śmierdzi spalonym olejem jak dwusuwy, baterie ładowane na 80% w pół godziny do godziny, zasięgi w granicach 20-60 kilometrów. Do miasta, nawet większego świetne. Koszt prądu też nie jest znaczący, mówili że w sklepie ciągle ładują cały ten sprzęt a w rachunkach za prąd trudno to zauważyć. Na zdjęciu LYRIC.

LYRIC

Dobra, teraz druga strona medalu. Te urządzenia są po prostu obłędnie drogie. Segway kosztuje tyle co mały samochód, inne pojazdy ceny maja czterocyfrowe, a cyfr bywa i pięć. Za cenę trzycyfrową można kupić najwyżej elektryczne hulajnogi albo deskorolki.

A teraz moje zdanie na ten temat: Po wypróbowaniu tych urządzeń, z praktycznego punktu widzenia, uważam że:

Segway ma swoją niszę, w której jest sensowny - świetna rzecz dla patrolu policyjnego wcześniej pieszego (są takie próby, chyba nawet w którymś mieście kupili), fajne na dłuższe zwiedzanie miasta, ale tak w praktyce to jest urządzenie tylko dla ludzi i tak sprawnych. Babcia o lasce na platformę nie wejdzie, a nawet jak wejdzie to nie będzie w stanie utrzymać równowagi.

Wycieczka na Segwayach

Rowery wspomagane to znowu coś dla ludzi starszych. Nieocenione dla ciągle jeszcze sprawnych babci lub dziadka, ale komuś młodszemu (nawet w moim wieku średnim) bym odradzał. Porcja ruchu i wysiłku jaką daje normalny rower to rzecz nie do przecenienia. Jeżeli nie ćwiczę jeżdżąc rowerem, to muszę ćwiczyć gdzie indziej, w innym czasie i za dodatkowe pieniądze. Więc te kilka tysięcy wydane na elektryczny rower to bezsensowna inwestycja.

Za to widzę sens skuterów elektrycznych. Jak ktoś ma do pracy ponad 10 kilometrów, to na rower jest trochę za dużo. Skuter jest wtedy OK, a elektryczny ma swoje zalety. Żeby jeszcze cena była niższa.

A reszta to fun vehicles. Trochę lepsze niż spalinowe, ale i tak bym nie kupił. Zostaję przy zwykłym rowerze.