רכב חשמלי מונע מצבר

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
הטויוטה RAV4 EV הונעה על ידי 24 מצברי 12 וולט, בעלי מחיר מעשי שווה ערך ליותר מ-165 מיילים לגלון לפי תעריפי הדלק בשנת 2005 בארצות הברית

רכב חשמלי מונע מצבר הוא סוג של רכב חשמלי שבו משתמשים באנרגיה כימית האצורה בחבילת מצברים נטענים. המצבר הנפוץ כיום לשימוש בכלי רכב חשמליים מבוסס על סוללת ליתיום-יון (lithium ion). ההספק הנחוץ עבור רכב חשמלי מונע מצבר מתקבל מהמנוע החשמלי בלבד, כך שברכב זה אין צורך במנוע בעירה פנימית, במכל דלק או בתא דלק. לעומת זאת, כלי רכב שבהם מצויים שני סוגי המנועים (חשמלי ובעירה פנימית) נקראים "כלי רכב היברידיים" ואינם נחשבים לכלי רכב חשמליים מונעי-מצבר.

חברות הרכב טויוטה, הונדה, פורד וג'נרל מוטורס יצרו בשנות ה-90 כלי רכב חשמליים מונעי מצבר, כיוון שאולצו לעשות זאת על ידי מדינת קליפורניה. יצרני הרכב הראשיים בארצות הברית הואשמו בכך שחיבלו במתכוון במאמצי היצור של הרכב החשמלי.‏[1][2]

כלי רכב חשמליים מונעי מצבר במונקו בשנת 2000 באירוע טרנסאירופה

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

בעולם[עריכת קוד מקור | עריכה]

פרסומת לרכב חשמלי בדטרויט, 1912
מכונית טסלה רודסטר בטעינה באוסלו, נורבגיה. במדינה זו יש מספר כלי הרכב החשמלים הגדול ביותר לנפש.
חניון באוסלו לכלי רכב חשמליים עם עמדות הטענה

כלי רכב מונעי מצבר קדמו לכלי רכב מונעי בנזין ודיזל. בין השנים 1832 ו-1839 (השנה המדויקת אינה ודאית) המציא איש העסקים הסקוטי רוברט אנדרסון את הכרכרה החשמלית הראשונה. פרופסור סיבראנדוס סטראטינג מחרונינגן, הולנד, תכנן מכונית חשמלית זעירה אשר נבנתה על ידי עוזרו כריסטופר בקר בשנת 1835.

שיפור המצבר נעשה על ידי הצרפתי גסטון פלנטה בשנת 1865 וכן על ידי קמיל פאור בשנת 1881. כך החלה להיסלל הדרך להתפתחות כלי הרכב החשמליים. המדינות הראשונות שתמכו בתפוצה נרחבת של כלי רכב חשמליים היו צרפת ובריטניה.‏[3]

ממש לפני שנת 1900, לפני עלייתם של מנועי הבעירה הפנימית המזהמים, החזיקו כלי רכב חשמליים בהישגי מהירות ומרחק מרשימים. בין השיאים המרשימים היו שבירת מחסום המהירות של ה-100 קילומטר לשעה, על ידי קמיל ג'נאטזי ב-29 באפריל 1899, בעת נסיעה ברכב חשמלי דמוי רקטה אשר כונה ג'מייס קונטנטה והגיע למהירות שיא של 105.88 קילומטרים לשעה. הטכנולוגיה הבסיסית של מכוניות חשמליות היא פשוטה, ותיקה ומוכחת. זו אותה טכנולוגיה שמשמשת אותנו במכשירים חשמליים רבים ברוב תחומי החיים.

בתחילת המאה העשרים היוו המכוניות החשמליות רוב בקרב כלי הרכב המונעים בעולם, אך כיום מרבית כלי הרכב מונעים במנוע בעירה פנימית ולא במנוע חשמלי. להלן מספר גורמים לכך:

  • בשנת 1912 הציגה קדילאק, לראשונה ביצור סדרתי, את המתנע החשמלי למנוע בנזין. עד אז נאלצו נהגי המכוניות להתניע אותן באמצעות מנואלה, וזאת הייתה פעולה קשה פיזית, ואפילו מסוכנת במקרים בהם המנואלה הסתובבה כנגד כיוון הסיבוב ואף גרמה לפגיעות גופניות. בנוסף באותה תקופה, מכונית שהונעה במנוע בעירה פנימית הייתה הרבה יותר קשה לתפעול לעומת מכונית חשמלית מכיוון שהיה צורך בתזמון הצתה ידני - פעולה שבוצעה במנוע בעירה פנימית במקביל לכל שאר פעולות הנהיגה. תזמון ההצתה החשמלי והמתנע החשמלי נכנסו ליצור סדרתי אצל מרבית יצרני הרכב במהלך שנות ה-20 של המאה ה-20, וכך נמחק אחד היתרונות של ההנעה החשמלית.
  • גורם חשוב נוסף היה "ניצחונה" של שיטת זרם החילופין ברשת החשמל על שיטת הזרם הישר.‏[4] כאשר יצרני החשמל נטשו את שיטת הזרם הישר, שהיא השיטה למילוי מצברים, נאלצו בעלי מכוניות חשמליות לרכוש ממירי זרם יקרים, דבר שהפך את רכישת הרכב ואחזקתו ליקרה.
  • התפתחותה המהירה של תעשיית הרכב, בעיקר בזכות יזמים כמו הנרי פורד שהפכו אותה לעממית יותר, ובחירתה של תעשייה זו במנוע בעירה פנימית. ייתכן שזהו הגורם המשפיע ביותר.
  • תחבורה היא אחד הלקוחות החשובים של תעשיית הנפט, שהפכה לאחת מהתעשיות החזקות והמשפיעות ביותר בעולם כלו.

במשך קרוב לחמישים שנה, עד לשנות ה-70 של המאה ה-20 בערך, כמעט נעלמה כליל המכונית החשמלית. יחד עם זאת, כלי רכב חשמליים הוסיפו לשמש במגוון רחב של שימושים - החל ממלגזות שפועלות במחסנים, דרך מכוניות גולף, מכוניות עירוניות וגם בכל קטר רכבת בעולם. כל קטרי הרכבת המודרניים בעולם מונעים על ידי מנועים חשמליים, מפני שרק מנועים כאלה מסוגלים ליצר את מומנט הכוח האדיר שנדרש לצורך הנעת רכבת. בעוד שעובדה זו ברורה בקטרים חשמליים, הרי גם בקטרי דיזל מה שמסובב את הגלגלים אינו אותו מנוע דיזל, אלא מנוע חשמלי אדיר שמקבל את אספקת החשמל שלו ממנוע הדיזל. מנועי הדיזל שעל הרכבת הם בסך הכל גנרטורים לצורך אספקת חשמל למנועים החשמלים.

עד שנות ה-80, הבעיה בסוללות חשמליות הייתה טעינה ממושכת, עלות יקרה והספקים נמוכים, ועל כן השימוש הנפוץ במכוניות אלו היה בדרך כלל בדגמים קטנים ובמקומות סגורים כמו מגרשי גולף ובתי חולים, ולהסעים זעירים כגון כיסאות גלגלים חשמליים וקלנועיות למיניהן.

בסוף המאה ה-20 היו מספר פריצות דרך מדעיות בתחום הסוללות החשמליות המבוססות ליתיום ובתחום ננו-חלקיקים בתעשיית הננוטכנולוגיה. פיתוחים אלה מקנים אפשרות להטעין את הסוללה בשקע החשמל הביתי במשך כ-5-8 שעות או בהטענה של בין 10-15 דקות בזרם חשמלי בהספק גבוה בתחנות טעינה ייעודיות, ובכך לפתור את בעיית זמן הטעינה הארוך שהיווה מכשול.

עד שנת 2014, הסוכנות הפדרלית להגנת הסביבה בארצות הברית, ה-EPA, סירבה להתייחס לנושא כלי הרכב החשמליים בדו"ח השנתי שלה לגבי "מגמות בתחום כלי הרכב הקלים, פליטת דו תחמוצת הפחמן ונושא צריכת הדלק על ידי מכוניות ומשאיות קלות" וזאת מכיוון שנתח מכוניות אלו מתוך סה"כ המכוניות שיוצרו ונמכרו בארצות הברית היה זניח.

בדו"ח של 2014,‏[5] הנושא כבר מופיע וניתן לראות שם שסה"כ, כמות כלי הרכב שיוצרו והם מונעים בגז, חשמל או שהם היברידיים נטענים, עלתה בערך פי 10 בהשוואה בין השנים 2010 ו-2013.

סה"כ ייצור כלי רכב קלים - מונעים הגז, חשמל (מצבר) וכלי רכב היברידיים-נטענים

, ראו איור מצורף בצד שמאל.

בישראל[עריכת קוד מקור | עריכה]

את המצבר אף לא נזכיר, אם כי הוא הוא, בלי ספק, יורש העצר; כבר יש לכבדו, אולם עדיין אין הוא שולט. יבוא יום הפלאים והמצבר החשמלי יעלה לשלטונו. עצמת הרוח והגל ארוזה בתיבה קטנה-ומשוגרת. כוחות טבע לאין סוף הנסערים לריק נכלאו והועמדו לשירות האדם למאור ולעבודה ולרווחה - איזה חלום! האגדות הקרובות ללבנו שוב אינן פותחות עתה במילים: "הָיֹה הָיָה"... אלא: "הָיֹה יִהְיֶה"

בנימין זאב הרצל, "האבטומוביל" (1899)

הראשון שניסה לייצר מכונית חשמלית תוצרת הארץ היה א. שנאפ, "מומחה ותיק לייצור מצברים". המכונית הראשונה שבנה יכלה להסיע מטען של 300 ק"ג למרחק של 125 ק"מ במהירות של 65 ק"מ לשעה, כך דווח. במאי 1948 התפרסמו ידיעות על תוכנית להקמת חברה לייצור מכוניות חשמליות ע"פ תוכניותיו. מחיר מכונית חשמלית בינונית הוערך ב 350-400 לירות.‏[6]

ב-2004 ניסתה חברת החשמל לפתח רכב חשמלי מונע מצבר מתוצרת בדפורד הבריטית. החברה התכוונה לשתף פעולה עם משרד התחבורה ועיריית תל אביב, אך "מסיבות תקציביות וביורוקרטיות" בוטל הפרויקט.‏[7]

במסגרת תוכנית "מסדרון השלום" בין ישראל וירדן שקידם שמעון פרס, התגבש פרויקט להקמת מפעל לייצור מכוניות חשמליות. הוגה הרעיון ומקדמו היה שי אגסי. בנובמבר 2007 הכריזה ממשלת ישראל על תמיכתה העקרונית בפרויקט המכוניות החשמליות הידידותיות לסביבה של שי אגסי, כולל הקמת צוותי עבודה לקידום הנושא.‏[8]

סוגי מכוניות חשמליות[עריכת קוד מקור | עריכה]

סוללות נטענות[עריכת קוד מקור | עריכה]

אליקה - מכונית קונספט מונעת מצבר, שפותחה באוניברסיטת קאייו ביפן
מכונית ניסאן ליף - מכונית חשמלית נטענת בעלת הספק של 107 כ"ס, וטווח נסיעה רשמי של כ-160 ק"מ.‏[9] למכונית שני שקעי טעינה: אחת לטעינה רגילה (8 שעות לטעינה מלאה), והשנייה לטעינה מהירה (80% אחוז סוללה תוך כחצי שעה)

הטכנולוגיה של כלי רכב חשמליים מונעי מצבר מבוססת על הנעה ישירה מסוללה נטענת. הסוללה הנפוצה ביותר כיום בתחום הסוללות הנטענות היא סוללת ליתיום-יון (lithium ion). כלי הרכב החשמליים הראשונים שיוצרו התבססו על סוללת העופרת (lead-acid battery) שסיפקה טווח נסיעה מוגבל לכלי רכב (כ-100 קילומטר) בין טעינות. סוללה זו בעלת צפיפות הספק יחסית נמוכה (כ-30–40 וואט לקילוגרם), לכן כלי רכב המבוססים על סוללה זו יחסית כבדים ופחות יעילים. לזמן מה, ובצורה מוגבלת, ההנעה החשמלית בכלי רכב התבססה על סוללות ניקל מתכת-הידריד (NiMH batteries) עם קיבול וטווח נסיעה דומים לסוללת העופרת, אך צפיפות הספק גבוהה יותר (כ-30–80 וואט לקילוגרם). בנוסף היה לה זמן חיים יחסית ארוך של כ-160,000 ק"מ. אולם בעיות שונות כגון ביצועים ירודים בטמפרטורות קרות, פריקה עצמית גבוהה ואי יכולת פיתוח ומסחור עקב עיכובי פטנטים הגבילו את הפיתוח והיישום של סוללה זו.‏[10] כאמור, כיום נעשה שימוש בסוללה המתקדמת המבוססת על ליתיום-יון.‏[11] סוללה זו בעלת צפיפות הספק גבוהה מאוד (כ-250-340 וואט לקילוגרם). חסרונה הוא יוקר חומרי הגלם (בראשם ליתיום) ומספר מחזורי פריקה-טעינה נמוך יחסית (כ-2000-4000). ישנן גם בעיות בטיחות כגון סכנת התלקחות.

פרט לטעינת המצברים על ידי חיבורם לרשת החשמל, טכנולוגיית הבלימה המטעינה (regenerative brake) תורמת גם היא להטענת המצברים. מנגנון אחזור האנרגיה שבבלימה המטעינה מאט רכב או עצם אחר על ידי המרת אנרגיה קינטית לסוג אנרגיה אחר הניתנת לשימוש מיידי או לאגירה. ברכב החשמלי אנרגיה זו נאגרת במצברי הרכב או בקבוצת קבלים על ידי הטענתם. טכנולוגיה זו פותחה עבור כלי רכב בשנת 1967 .‏[12]

כיום, בין ראשי החוקרים של מכוניות חשמליות מונעות מצבר ניצב פרופסור הירושיי שיניזו מאוניברסיטת קאייו היפנית, שהצליח ליצור ב-2003 מכונית חשמלית המכונה "אליקה", המגיעה ל-370 קמ"ש ולמרחק של 300 ק"מ בטעינה אחת. בנובמבר 2004 שיניזו הפתיע שוב כאשר אליקה עקפה את התאוצה של פורשה 911 טורבו והגיעה מ-0 ל-100 קמ"ש ב-4 שניות.‏[13] בשנת 2008 הגיע דגם משופר יותר של אליקה למהירות של 400 קמ"ש. למכונית שמונה גלגלים בעלי מנועים נפרדים, בתפוקה כוללת של 600 כוחות סוס. עקב האכילס של המכונית היא עלותה: למכונית 320 סוללות ליתיום-יון שעלותם כ-20 מיליון ין. אף שביפן ישנה הטכנולוגיה המפותחת ביותר בתחום, דווקא בסין ישנו יישום מסחרי של טכנולוגיה זו. חברה סינית מייצרת מוניות חשמליות, המבוססות גם הן על סוללות ליתיום-יון. המהירות המקסימלית שלהן היא 120 קמ"ש, והן בעלות טווח נסיעה של 350 ק"מ לטעינה אחת.

לאחרונה חברה אמריקאית בשם פניקס מוטורקארס‏[14] החלה לייצר מכוניות חשמליות המבוססות על הסוללה החדשנית והידידותית לסביבה של חברת אלטרנאנו מארצות הברית‏[15] המבוססת ליתיום, טיטניום וחלקיקים מתעשיית הננוטכנולוגיה. הסוללה מאפשרת טעינה מהירה של עד 10 דקות המקנה טווח נסיעה של 200 ק"מ לטעינה בדגם הקודם ועד 400 ק"מ בדגמי 2009. יתרונה הנוסף הוא באורך חייה שמגיע עד ל-400,000 ק"מ נסיעה מצטברת תוך כדי 15,000 מחזורי פריקה וטעינה.

אחת מהסנוניות המצליחות של כלי רכב חשמליים, היא טסלה רודסטר היוקרתית של חברת טסלה הקליפורנית, מכונית הספורט החשמלית הראשונה. הממשל האמריקני קבע כי זו המכונית החסכונית ביותר בארצות הברית, בציון שמשקף צריכת דלק של 47.3 ק"מ לליטר.‏[16] הטסלה מצוידת במנוע חשמלי בעל 288 כ"ס, וטווח הנסיעה האופטימלי שלה, על פי נתוני היצרן, מתקרב ל-400 ק"מ. בשנת 2012 לחלק נכבד מחברות המכוניות ישנו דגם מסחרי של רכב חשמלי. אחד הפופולריים שבהם הוא ניסאן ליף‏[17] של חברת ניסאן מוטורס, בעלת מנוע חשמלי בהספק של 107 כ"ס. מכונית זאת זכתה לתואר מכונית השנה בשנת 2011 עוד בטרם החלה להמכר. כמו כן, קיימת רנו פלואנס של חברת רנו הצרפתית, שהסוללות שבה מותקנות (לפחות בגרסה הישראלית) באופן שיהיו שליפות באמצעות רובוט במספר דקות. חברת BMW החלה במכירת סדרת i החשמלית בסוף שנת 2013.

כלי רכב חשמליים נוספים הקיימים בשנת 2014 הם: פורד פוקוס אלקטריק, רנו זואי שמגיעה לטווח של 209 ק"מ לטעינה, מרצדס SLS AMG אלקטריק דרייב שמגיעה לטווח של 250 ק"מ בטעינה, ובי.וויי.די e6 הסינית שמתהדרת בטווח של 300 ק"מ לטעינה. ברכבי מיני: שברולט ספארק EV, ורנו טוויזי. וברכבי מיקרו סמארט פורטו ED.

היברידיות נטענות[עריכת קוד מקור | עריכה]

השברולט וולט היא מכונית חשמלית היברידית עם גנרטור בנזין.

הבעיה העיקרית של מכוניות חשמליות מונעות מצבר היא טווח הנסיעה. בעוד שטווח הנסיעה של מכונית משפחתית ממוצעת מונעת בנזין הוא כ-400 ק"מ למכל דלק ואף יותר, במכונית חשמלית ממוצעת טווח הנסיעה הוא פחות מ-200 ק"מ, ובניסאן ליף אף פחות מ-150 ק"מ. דבר זה דרבן את יצרניות המכוניות לייצר מכונית "משולבת" ובה מנוע חשמלי וגם מנוע בעירה פנימית.

במכוניות אלו קיים גם מנוע חשמלי שמופעל על סוללות חשמליות נטענות, וגם מנוע בנזין ליצור חשמל שיכול לטעון את הסוללות (פועל כגנרטור) או להניע את המכונית כאשר הדבר נצרך. הדבר מכוון במיוחד למכוניות שנועדו לטווחי נסיעה ארוכים. דגמים לדוגמה שקיימים כיום בשוק הינם הטויוטה פריוס היפנית, השברולט וולט האמריקאית, והאופל אמפרה הארופאית.

הקונספט של השברולט וולט מבוסס על שלושה מנועים וסוללה. שני מנועים חשמליים, מנוע בעירה שלישי, וסוללת ליתיום-יון בעלת הספק של 16 קילוואט שעה. המנוע החשמלי הגדול מייצר הספק של 149 כוח סוס (כ"ס), והוא האחראי העיקרי להנעת המכונית. המנוע החשמלי הקטן מייצר 49 כ"ס, ואילו מנוע הבעירה שמשמש כגנרטור נועד לטעון את סוללת הליתיום-יון לטווח נסיעה של כ-56 ק"מ נוספים - אך בשעת הצורך מאפשר לקבל עוד 80 כ"ס נוספים.‏[18] על פי דיווחי החברה, צריכת הדלק הממוצעת של הוולט הוא כ-100 ק"מ לליטר.‏[19]

נראה שזוהי אחת המגמות שאליה הולך השוק המסחרי בתחילת העשור הראשון של המאה העשרים ואחת, מכיוון שטווח הסוללות האפקטיבי מוגבל, ועומד על פחות ממחצית מטווח נסיעתן של מכונית מונעת בנזין.

תא דלק[עריכת קוד מקור | עריכה]

תא דלק הוא תא אלקטרוכימי, אשר ממיר אנרגיה כימית לזרם חשמלי. חשמל נוצר בתוך התא על ידי תגובה כימית בין דלק וחומר מחמצן המסופקים אל התא מבחוץ בנוכחות אלקטרוליט וזרז.

רכב חשמלי מונע תא דלק (Fuel Cell Electric Vehicle) הוא סוג של רכב חשמלי העושה שימוש בתא דלק לצורך הנעת המנוע החשמלי ו/או הטענת המצבר. תא הדלק ברכב מסוג זה יוצרים חשמל להנעת המנוע החשמלי על ידי שימוש במימן כדלק ובחמצן שבאוויר כמחמצן. תא הדלק ברכב מתפקד כמנוע ומפיק חשמל אשר מניע את המנוע החשמלי ו/או טוען את המצבר. כמות האנרגיה שניתן להפיק מתא הדלק, תלויה בכמות המימן והחמצן שנמצאים במיכלים מתאימים.

נכון ל-2014, לא ידוע על רכב מסחרי נפוץ בשוק והנושא נתקל בבעיות מסוגים שונים ובעיקר, הקושי להבטיח מספר גדול של הפעלות בתנאי סביבה "אמיתיים" ולחזות את האמינות הצפויה באופן שיאפשר לתמחר נכון את ירידת הערך על רקע הירידה בביצועים כתלות במשך החיים של תא הדלק. רכב המתודלק במימן טהור פולט מעט מזהמים לסביבה ומפיק בעיקר מים ואנרגיה (חום וחשמל ההופך לתנועה). אף על פי כן, הפקת המימן יוצרת מזהמים וגזי חממה, אלא אם המימן מופק בדרכים ברות-קיימא.‏[20]

סוללה שלא נטענת בחשמל המבוססת אבץ-אוויר[עריכת קוד מקור | עריכה]

שיטה נוספת המבוססת על סוללת אבץ אוויר פותחה על ידי חברת "דלק חשמלי" מירושלים. בתהליך זה אבץ מתכתי מתרכב עם החמצן שבאטמוספירה. בראקציה זו נוצרת תחמוצת אבץ, בתהליך המשחרר אנרגיה. החיסרון של שיטה זו, הוא הצורך בהחלפת המצברים לאחר פריקתם, כיוון שלא ניתן לטעון אותם בחשמל. לשם כך יש להקים מערך של "תחנות דלק" שמחליפות את הסוללות. החלפת הסוללות אורכת כיום כ-10 דקות, אך החברה שואפת להגיע לשתי דקות. שיטה זו מתאימה יותר לחברות גדולות שיש להם מערך לוגיסטי מתאים לבצע את החלפות המצברים. השיטה נוסתה בגרמניה בידי רשות הדואר הפדרלית. חברת החשמל הישראלית רכשה את הזיכיון לשימוש בדלק חשמלי במזרח התיכון.‏[21] לשיטה זו פוטנציאל במנועים של מכשירים חד פעמיים כמו למשל טילי טורפדו ימיים. כיום שיטה זו איננה נפוצה.

כלי רכב אחרים[עריכת קוד מקור | עריכה]

כלי רכב חשמליים מונעי מצבר משמשים למטרות נוספות פרט לכלי רכב פרטיים. ניתן למצוא כלי רכב אלו בשימושים שונים החל מאוטובוסים בקווי תחבורה ציבורית וכלה באופניים חשמליים.

אוטובוס חשמלי[עריכת קוד מקור | עריכה]

אוטובוס חשמלי הוא אוטובוס המונע באמצעות מצברים הנישאים על ידי האוטובוס עצמו, בשונה מאוטובוס חשמלי המונע באמצעות כבלי חשמל המתוחים לאורך מסלול האוטובוס בעיר.

בצ'טנוגה, טנסי, ארצות הברית פועלים תשעה אוטובוסים חשמליים מונעי מצבר ללא תשלום מייצור מקומי אשר נכנסו לשירות כבר בשנת 1992.‏[22]

בתחילת קיץ 2000 נמל התעופה הבינלאומי של הונג קונג החל להפעיל אוטובוס חשמלי של חברת מיצובישי המסוגל לשאת 16 נוסעים. בסתיו 2000 העיר ניו יורק החלה לבחון אוטובוס חשמלי מונע מצבר לצורכי הסעת ילדים לבית הספר. באולימפיאדת בייג'ינג (2008) נעשה שימוש בצי של 50 אוטובוסים חשמליים בעלי טווח נסיעה של 130 קילומטר. הסוללות באוטובוסים אלו הוחלפו בסוללות טעונות בתחנות ההטענה על מנת לאפשר נסיעה רציפה 24 שעות ביממה.‏[23] אוטובוס חשמלי ראשון בעל טעינה מהירה החל לפעול בפומונה, קליפורניה, ארצות הברית בספטמבר 2010. אוטובוס זה יכול להיטען במלואו תוך פחות מעשר דקות.‏[24]

רכבת חשמלית[עריכת קוד מקור | עריכה]

רכבת חשמלית מונעת מצבר היא סוג של רכבת חשמלית המונעת באמצעות מצברים הנישאים על ידי הרכבת עצמה, בשונה מרכבת חשמלית המונעת באמצעות כבלי חשמל המתוחים לאורך הפסים. רכבות אלו נמצאות בשימוש היכן שהנעת דיזל קונבנציונלית או רכבת חשמלית אחרת יהיו בלתי ניתנות לשימוש. דוגמה לשימוש שכזה היא גוררת התחזוקה של רכבות חשמליות למקרים בהם אספקת החשמל החיצונית הופסקה, כמו זו שבשימוש ברכבת התחתית של לונדון.

שימוש נוסף לרכבת חשמלית מונעת מצבר הוא במתקנים תעשייתיים בהם רכבת העושה שימוש בכבלים חשמליים או בתהליך בעירה לצורך הנעה (כמו רכבת מונעת קיטור או דיזל) מהווה מפגע בטיחותי עקב סכנת פיצוץ או שריפה במקום סגור. רכבת חשמלית מונעת מצבר מועדפת גם במכרות בהם גז דליק עלול להיות מוצת.‏[25]

רכב חשמלי[עריכת קוד מקור | עריכה]

רכב חשמלי הינו רכב המונע באמצעות מצבר הניתן להטענה. על אף שלכלי רכב אלו תאוצה ומהירות מקסימלית גבוהות, צפיפות האנרגיה הנמוכה של מצברים נטענים הנפוצים מסחרית בשנת 2010 בהשוואה לזו של דלקי מאובנים גורסת כי כלי רכב אלו זקוקים למצברים גדולים המהווים נתח נכבד ממסת הרכב, וזאת עדיין על מנת לספק טווח נסיעה יחסית קצר בין ההטענות. טעינה מחדש עלולה אף היא לקחת זמן רב. עבור נסיעות יומיות קצרות, פתרון הרכב החשמלי יכול להיות פרקטי כאשר טעינת המצברים מתרחשת, לדוגמה, בלילה או בזמן החנייה. נסיעות ארוכות יותר אפשריות כיום בשיטת החלפת המצברים על ידי התקנת תחנות ייעודיות כפי שמתבצע במספר מוקדים בעולם כגון ישראל וטוקיו.‏[26][27]

לרכב החשמלי פוטנציאל להורדה ניכרת בכמות פליטת המזהמים העירונית מכיוון שאינו פולט גזים רעילים.‏[28][29][30] הפחתת פליטות גזי החממה מכלי רכב על ידי שימוש בכלי רכב חשמליים תלויה באופן ייצור החשמל. לדוגמה, בארצות הברית מעבר כלל האוכלוסייה לשימוש בכלי רכב חשמליים יוביל להפחתה של כ-30% מפליטות הפחמן הדו-חמצני מכלי רכב (לפי תמהיל הדלקים הנוכחי המשמש לייצור חשמל).‏[31][32][33] לפי תמהילי הדלקים הנוכחיים במדינות אחרות, ניתן לחזות כי מעבר לרכב חשמלי יוביל להפחתת פליטות דומות של כ-40% באנגליה,‏[34] כ-19% בסין[35] ורק כ-1% בגרמניה.‏[36]

כלי רכב חשמליים מונעי מצבר צפויים להשפיע באופן ניכר על תעשיית כלי הרכב[37] עקב יתרונות כגון הפחתת הזיהום העירוני והכללי, הפחתת התלות בנפט ובעליית מחירי הנפט הצפויה.‏[38][39][40] לפי אחת התחזיות, כלי רכב חשמליים יהוו כשליש מכלל מכירות כלי הרכב החדשים בשנת 2020.‏[41]

כלי רכב חשמליים בעלי יעוד ייחודי[עריכת קוד מקור | עריכה]

ישנם סוגים רבים של כלי רכב חשמליים בעלי יעוד ייחודי, החל מכלי רכב נפוצים כגון רכבי גולף, מלגזות וטרקטורונים, וכלה ברכבי חלוקת חלב בארצות מסוימות‏[42]ובכלי רכב חשמליים שכונתיים.‏[43]

דו גלגלי[עריכת קוד מקור | עריכה]

אופנוע חשמלי[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – אופנוע חשמלי

אופנוע חשמלי הוא אופנוע בעל מנוע חשמלי. בדומה קיים גם קטנוע בעל מנוע חשמלי.

אופניים חשמליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – אופניים חשמליים

אופניים חשמליים הם אופניים ממונעים שאליהם מחובר מנוע חשמלי קטן המונע באמצעות סוללה חשמלית. בחלק מהדגמים יכול הרוכב להיעזר במנוע גם כאשר אין הוא מדווש, ובדגמים אחרים המנוע מופעל רק בעת הדיווש. אופניים חשמליים נבדלים מאופנועים חשמליים בכך שיש להם מנוע חלש יותר, וביכולתו של הרוכב לנוע גם באמצעות דיווש בלבד. רוב הדגמים מגיעים למהירות של 20-35 קמ"ש עם הספק של 250-750 וואט.

קורקינט חשמלי[עריכת קוד מקור | עריכה]

קורקינט חשמלי הינו קורקינט בעל מנוע חשמלי המונע על ידי סוללה חשמלית. הקורקינט בעל כידון הדומה לזה של אופניים, אך קוטר גלגליו לרוב קטן בהרבה מקוטר גלגלי האופניים. רכיבה על קורקינט חשמלי מתבצעת בעמידה, אך ניתן גם לשבת על ידי התקנת כיסא דומה לכיסא של אופניים.

השימוש בקורקינט חשמלי בישראל הוסדר בצו ביולי 2004. הצו מגדיר קורקינט חשמלי כרכב בעל שני גלגלים המורכבים בזה אחר זה, המונע במנוע חשמלי שהספקו לא עולה על 100 וואט, מהירותו לא גבוהה מ-12 קמ"ש, ומשקלו העצמי לא עולה על 12 ק"ג. על פי הצו, קורקינט כזה פטור מהחובות החלות על רכב ממונע על פי פקודת התעבורה.‏[44]

השימוש בקורקינט מכני בעל מנוע בנזין אסורה בישראל וכך גם קורקינט חשמלי בעל יכולות גבוהות מאלו המנויות בפקודת התעבורה. למרות זאת, בכבישי ישראל נעים אלפי קורקינטים כאלו בניגוד לחוק וללא שיש להם רישיון או ביטוח למקרה שהרכב ייפגע או שיפגע באדם אחר.‏[45] בספטמבר 2009 נהרג בתל אביב רוכב על קורקינט חשמלי שהתהפך, ככל הנראה לאחר שפגע במראת צד של רכב חונה.‏[46]

משרד התחבורה מחרים מדי פעם קורקינטים ממונעים האסורים לשימוש בישראל, אולם הקורקינטים הממונעים שהוחרמו נמכרו במכרזים לכל המרבה במחיר ללא הסדרה חוקית. בית המשפט העליון הביע תמיהה על מדיניות זאת בספטמבר 2010 ודרש להפסיקה לאלתר.‏[47]

רכינוע[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – רכינוע

רכינוע או באנגלית סגוויי (Segway) הוא כלי תחבורה בעל שני גלגלים. הרכינוע מייצב את עצמו באופן רציף באמצעות מחשבים ומנועים הנמצאים בבסיסו. על מנת לנוע קדימה, על המשתמשים להישען קדימה, בעוד תנועה לאחור מושגת באמצעות הישענות אחורה. הרכינוע מונע על ידי מנועים חשמליים המביאים אותו למהירות של עד 20 קילומטר לשעה. הרכינוע מונע באמצעות מצבר ליתיום-יון מבוסס זרחן הניתן לטעינה באמצעות חשמל ביתי.

יתרונות וחסרונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

יתרונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • יעילותם גבוהה בערך פי שלושה ביחס ליעילותם של כלי רכב בעלי מנוע בעירה פנימית עקב איבוד חום יחסית נמוך לסביבה.
  • העלות הכספית של האנרגיה הנצרכת זולה משמעותית יחסית למנועי בנזין. (עלות טעינת סוללת רכב טיפוסי בהספק של 16 קילוואט־שעה (שמספיק לנסועה של כ-140 קילומטר), היא בישראל (ללא מיסי דלק) כ-10 שקלים בלבד.)
  • תחזוקה זולה. עקב מיעוט חלקים מכניים שונים הנמצאים במכוניות מנוע בעירה פנימית, ונעדרים במכונית חשמלית, כמות התקלות והביקור במוסכים קטנה משמעותית בכלי רכב חשמליים.
  • רכב חשמלי מונע מצבר הינו בעל פליטה מקומית אפסית של מזהמים כגון גזים מסוכנים לבריאות או גזי חממה.
  • בתסריטים מסוימים (כאשר טעינת מצברי הרכב מתבצעת על ידי מקור אנרגיה מתחדשת), הזיהום הכולל הנפלט הינו נמוך מאוד. גם במקרה של שימוש תחנת כוח בגז הזיהום הנפלט יהיה יחסית נמוך, ובכל מקרה, גם כאשר טעינת מצברי הרכב מתבצעת על ידי מקור אנרגיה המבוסס על דלק מאובנים, פליטת המזהמים מרוכזת באזורי תחנות הכוח ואינה מתרחשת במרכזי הערים. בנוסף, פלטות המזהמים לקילומטר נמוכות מאשר פלטות כלי רכב בעלי מנוע בעירה פנימית עקב יעילותם של כלי הרכב החשמליים. על פי מחקר שנעשה נעשה בשיתוף אוניברסיטת חיפה, ומעבדות מחקר בדנמרק ובצרפת, ישראל תוכל לחסוך 44.34 אירו לכל 10,000 ק"מ של נסועה בכלי רכב מבוססי מצבר‏[48]
  • לרוב כלי הרכב מונעי המצבר יכולת האצה טובה מזו של כלי רכב רגילים מונעי דלק.
  • מכוניות חשמליות מונעות מצבר הן "מכוניות ירוקות" המפחיתות את התלות בנפט, ובכך מאפשרות להקטין את ההתחממות הגלובלית על ידי הפחתת אפקט החממה.
  • מכונית חשמליות מונעת מצבר אף שקטות יותר ממכונית מונעת דלק ובכך מונעות זיהום רעש.
  • במדינות מערביות קיים סבסוד של המדינה, הן בקניית הרכב והן בטעינתו, כחלק מהמגמה להחדירו לשימוש המוני.

חסרונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • מחיר יחסית גבוה בשל מחיר הסוללה (כ-1,000 דולר לקילוואט, כאשר במכונית טיפוסית מותקנת סוללה בעלת הספק של בין 16 קילוואט ל-24 קילוואט).
  • מרחק נסיעה יחסית קצר בין טעינות המצבר (בין 125 ל-200 ק"מ למכונית טיפוסית בשנת 2014).
  • משקל ונפח גבוה פי עשרה מאשר מאשר דלק של מנוע בעירה, אשר מחייבים גודל מינימלי של מכונית וחיזוק שלדות.
  • זמן טעינה רגיל ממושך. בין 8 ל-14 שעות בזרם חשמל רגיל, ובטעינה מהירה בין 20 ל-30 דקות ל-80% מהסוללה.
  • אורך חיים מוגבל של המצבר.
  • שימוש ביסודות נדירים במצברי הרכב.
  • טווח הנסועה מושפע מטמפרטורה. בטמפרטורות נמוכות או גבוהות מדי הטווח יורד באופן משמעותי.‏[49]

חדירתו המוגבלת לשוק של כלי הרכב מונעי-המצבר יוחסה היסטורית לבעיות אלו, אשר נפתרות בהדרגה באמצעות שיפורים טכנולוגיים תמידיים בטכנולוגית הסוללות.

מגבלות[עריכת קוד מקור | עריכה]

המגבלות העיקריות של כלי רכב מבוססי מצבר מצבר נעוצות בטווח הנסועה הקצר, בעלות הרכב, ובזמן הטעינה הארוך.

נקודת החולשה העיקרית בכלי רכב אלו היא טווח המוגבל. טווח הנסועה הריאלי של רוב המכוניות החשמליות המשפחתיות ב-2014 עומד לכל היותר על כ-200 ק"מ בתנאי מעבדה, לעומת טווח נסועה של בין 500-600 ק"מ למכונית בנזין, ובין 700-800 ק"מ למנוע דיזל. אף שישנם מספר מכוניות בעלות טווח נסועה גדול, כמו למשל טסלה שיכולה להגיע עד 400 ק"מ הוא איננו נגיש לציבור הרחב. ישנן פתרונות ביניים כמו הצמדת מנוע עזר בנזין שיטען את הסוללות תוך כדי נסיעה, או הצעה להשתמש במכוניות לתחומי העיר.

נקודת חולשה שנייה היא מחיר הסוללות החשמליות מאמיר את מחירי המכוניות החשמליות מונעות המצבר, כך שמחירי המכוניות החשמליות בערך כפול לעומת מחירי המקבילות להן. לדוגמה, ב-2012 מחירה של סוללה נטענת בהספק של קוט"ש אחד עלה כ-1,000 דולר. מחירה של השברולט וולט שהספקה החשמלי הוא 16 קוט"ש מאמיר בכ-16,000 דולר ועומד על כ-40,000 דולר בארצות הברית, לעומת מקבילתה הלא חשמלית שעולה כ-20,000 דולר בארצות הברית. בחלק מהמדינות ישנן תוכניות עידוד שנועדו להכנסת מכוניות חשמליות לשוק, כמו הנחה במסים, או נסיעה חינם בכבישי אגרה. בארצות הברית צפויה הטבת מס של 7,500 דולר לדגם החשמלי. גם תחזוקה זולה של המכונית, ועלות הטעינה החשמלית הזולה משמעותית יחסית לדלק מפצה על העלות הראשונית של המכונית.

ברוב המכוניות מבוססות המצבר זמן הטעינה הרגיל נע בין 8 ל-12 שעות. בחלקן קיימת טעינה מהירה בזרם בעוצמה חזקה, המאפשר טעינה של כ80% מהסוללה במשך כחצי שעה. זמני טעינה אלו הנחותים משמעותית ביחס לתדלוק בבנזין או בסולר, מציבים מגבלות שונות בשימוש ברכב, ומצריכות שורה של פתרונות משולבים כמו פריסת נקודות טעינה בחניונים וברחבי המדינה, שינוי הנדסי של הסוללות כך שהטעינה תהיה מהירה יותר, החלפת סוללות (פתרון שנכשל בישראל ובמספר מדינות נוספות), או טעינה באמצעות מנוע עזר.

ונקודת חולשה נוספת של מכונית חשמלית לעומת מכונית עם מנוע בעירה פנימית, הוא המקום והמשקל של הסוללות במכונית חשמלית לעומת המקום והמשקל של הדלק במכונית עם מנוע בעירה פנימית. על פי עומר סלע מצבר של מכונית חשמלית טיפוסית כיום תופס נפח של 300 ליטר ושוקל 300 ק"ג, ואילו דלק של מכונית עם מנוע בעירה פנימי תופס נפח של 40 ליטר ושוקל רק 30 ק"ג, הפרש זה מחייב יצירת שלדות חזקות יותר למכוניות חשמליות, תהליך שייקח לו להתייצב מספר שנים.‏[50]

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ "The Death and Rebirth of the Electric Auto" Hari Heath. The Idaho Observer Vol 8, No. 26, Sept, 21, 2006.
  2. ^ Who killed the electric car? (website)
  3. ^ Bellis, M. (2006) "The History of Electric Vehicles: The Early Years" About.com article at inventors.about.com accessed on 6 July 2006
  4. ^ ראו מלחמת הזרמים
  5. ^ Light-Duty Automotive Technology, Carbon Dioxide Emissions, and Fuel Economy Trends:1975 Through 2014 [1]
  6. ^ אסף שטול-טראורינג, 2.5.1948 / מכונית חשמלית ארצישראלית, באתר הארץ, 2.5.2012
  7. ^ תומר הדר, אגסי לא הראשון: גם חברת החשמל פיתחה מכונית חשמלית ונכשלה, באתר הארץ, 16.11.2007
  8. ^ יואב קווה, הממשלה תודיע היום: תומכת במכונית החשמלית, באתר הארץ, 11.11.2007
  9. ^ על פי נתוני המשרד האמריקני להגנת הסביבה עומד טווח הנסיעה על 117 ק"מ בלבד
  10. ^ ראו EV Batteries Held Hostage. Electric Vehicle Authority. אוחזר ב־13 באוגוסט 2012.
  11. ^ ראו The Solution - Batteries. Better Place. אוחזר ב־13 באוגוסט 2012.
  12. ^ 1968: AMC's Amazing Amitron Electroc Car. Rethro Thing. אוחזר ב־13 באוגוסט 2012.
  13. ^ Electric shock: it's faster than a Porsche 911 hshgv ידיעה חדשותית באתר Drive its non-stop cars
  14. ^ אתר החברה: http://www.phoenixmotorcars.com
  15. ^ אתר החברה: http://www.altairnano.com/
  16. ^ ynet, הכי חסכונית: טסלה רודסטר חשמלית, באתר ynet‏, 31 במאי 2011
  17. ^ Nissan Leaf. Nissan. אוחזר ב־13 באוגוסט 2012.
  18. ^ חיים זרזר, שברולט וולט חשמלית - העתיד כבר כאן, בערך, 08.07.11, אתר ynet
  19. ^ ynet, מגיעה לארץ: שברולט וולט השיגה 231 ק"מ לליטר, באתר ynet‏, 6 במאי 2011
  20. ^ "Fuel Cell Vehicles", Fuel Economy, Retrieved on: 2008-11-03.
  21. ^ בר כוכבא-מדרשי, תמלא לי בבקשה מחסנית, באתר מטח
  22. ^ David Crockett. Smart Communities Network: Transportation Success Stories. אוחזר ב־13 August 2012.
  23. ^ BIT Attends the Delivery Ceremony of the 2008 Olympic Games Alternative Fuel Vehicles with its Pure Electric Bus. Retrieved 15 August 2008.
  24. ^ Proterra Launches First Deployment of All-Electric, Zero-Emission Buses by Major Transit Agency. Retrieved October 2011.
  25. ^ Strakoš, Vladimír; et al (1997). Mine Planning and Equipment Selection. Rotterdam, Netherlands: Balkema, 435. ISBN 90-5410-915-7. 
  26. ^ Better Places debuts EV fleet of taxis and opening of battery swap stations. betterplaces.com. אוחזר ב־2010-06-28.
  27. ^ רשת עמדות טעינה. betterplaces.com. אוחזר ב־2012-08-12.
  28. ^ Should Pollution Factor Into Electric Car Rollout Plans?. Earth2tech.com (2010-03-17). אוחזר ב־2010-04-18.
  29. ^ Electro Automotive: FAQ on Electric Car Efficiency & Pollution. Electroauto.com. אוחזר ב־2010-04-18.
  30. ^ http://www.cleanairnet.org/baq2003/1496/articles-58076_resource_1.doc
  31. ^ Plug-in Hybrid Cars: Chart of CO2 Emissions Ranked by Power Source. TreeHugger. אוחזר ב־2010-04-18.
  32. ^ Updated State-level Greenhous Gas Emission Coefficients for Electricity Generation 1998-2000 (PDF). Energy Information Administration. אוחסן מהמקור ב־23 June 2003. אוחזר ב־13 August 2012.
  33. ^ Electric Power Monthly - Table 1.1. Net Generation by Energy Source. Eia.doe.gov. אוחזר ב־2010-04-18.
  34. ^ Less CO2. My Electric Car. אוחזר ב־2010-04-18.
  35. ^ McKinsey Greater China
  36. ^ Palm, Erik (2009-05-01). Study: Electric cars not as green as you think | Green Tech - CNET News. News.cnet.com. אוחזר ב־2010-04-18.
  37. ^ By Martin LaMonica (2009-02-02). "Plotting the long road to one million electric cars", CNN.com. אוחזר ב־ 2010-04-18. 
  38. ^ Terry Macalister (2010-04-11). "US military warns oil output may dip causing massive shortages by 2015 | Business", The Guardian. אוחזר ב־ 2010-04-18. 
  39. ^ Terry Macalister (2010-02-07). "Branson warns of oil crunch within five years | Business", The Guardian. אוחזר ב־ 2010-04-18. 
  40. ^ Loveday, Eric (2010-06-08). ALG predicts gas at $4.13 by 2013; residual values for compacts, hybrids to climb — Autoblog Green. Green.autoblog.com. אוחזר ב־2010-07-16.
  41. ^ Electric Vehicles to represent a third of global sales by 2020: Deloitte.
  42. ^ Milk float - Wikipedia, the free encyclopedia
  43. ^ Neighborhood Electric Vehicle - Wikipedia, the free encyclopedia
  44. ^ צו התעבורה (פטור קורקינט חשמלי מהוראות הפקודה) התשס"ד, קובץ התקנות 6329, רשומות, 14 ביולי 2004
  45. ^ נתן רון ודוד לסגולד, מה חשוב לדעת לפני שרוכשים קורקינט ממונע?, באתר nrg‏, 25/9/2009
  46. ^ אבי אשכנזי ונתיב נחמני, רוכב קורקינט התנגש ברכב חונה ונהרג, באתר nrg‏, 22/9/2009
  47. ^ רע"פ 2171/10, סעיף 11
  48. ^ "האיראנים צריכים שמחיר הנפט יהיה 140 דולר כדי לשרוד", אתר גלובס, 21/11/2013
  49. ^ מחקר חדש: מזג האוויר משפיע על טווח הנסיעה של כלי רכב חשמליים, פורטל תשתיות, תעשייה ואנרגיה
  50. ^ אולגה ויניאר ותומר הדר, עתידה של בטר פלייס: הרעיון של אגסי מחשמל, המציאות שונה, באתר כלכליסט, 4 באוקטובר 2012