Rafbíllinn í dag

Þó flestum þykir rafbíllinn mikil tækninýjung og boðberi nýrra tíma þegar kemur að samgöngu og orkumálum og í raun stutt síðan þeir urðu algeng sjón eru rafdrifnir bílar eins og svo margt annað ekkert nýtt. Á upphafsárum bílsins voru rafdrifnar útgáfur ekki óalgengar og þá sérstaklega undir lok 19. aldar og byrjun þeirrar 20. 

Hraðamet á landi voru til að mynda í höndum rafdrifinna ökutækja allt fram að aldamótunum 1900. Þegar leið á 20. öldina urðu rafbílar æ sjaldgæfari og brunahreyflar yfirtóku mest öll farartæki og var það þá helst vegna mikils kostnaðar, lítils hámarkshraða og lítillar drægni rafhlaðna rafbíla þess tíma. Þó framleiðendur hafi í gegnum tíðina komið með hin og þessi tilraunaverkefni og þá sérstaklega upp úr 1960 og fram að aldamótum náðu þau aldrei neinni fjöldaframleiðslu. Það er í raun ekki fyrr en um og eftir 2010 sem einhver alvara fylgir rafbílum t.d. með tilkomu NISSAN Leaf og Tesla og má það að stórum hluta þakka mikillar þróunar þegar kemur að rafhlöðum. Síðan þá hefur þróunin verið hröð og áhugi fólks þegar kemur að rafdrifnum bílum aukist verulega sérstaklega á síðustu 5 árum eins og sjá má á grafi hér að neðan sem sýnir fjölda nýskráðra rafdrifna bíla frá 2010-2020.

Hvað er rafbíll?

Víðasta skilgreiningin er sú að rafbíll er ökutæki sem hefur þann möguleika að keyra á rafmagni, að hluta til eða eingöngu. Það sem allir rafbílar eiga því sameiginlegt er að þeir hafa rafmótor sem tengdur er við dekk ökutækis og hefur því getu til að knýja það áfram á rafmagni sem kemur frá endurhlaðanlegum rafhlöðum. Útfærslur aflrásarinnar og nákvæmlega hvernig rafhlöðurnar eru hlaðnar skilgreina svo rafbílinn enn frekar s.s. tvinn-rafbíll, tengiltvinn-rafbíll og svo rafhlöðuknúinn rafbíl sem er yfirleitt hér á landi einfaldlega kallaður rafbíll. Til viðbótar við þær skilgreiningar er svo einnig til vetnis-rafbíll.

Tvinn-rafbíll

Tvinn-rafbíll eða Hybrid Electric Vehicle (HEV) á ensku er sú útgáfa sem hefur verið hvað lengst í almennri framleiðslu. Toyota eru þar með mikla reynslu enda komu þeir með fyrstu bílana í almenna sölu fyrir rúmlega 20 árum (Prius 1997). Tvinn tæknin hefur þann megin tilgang að minnka eldsneytiseyðslu og mengun með samspili hefðbundins brunahreyfils, oftast bensín, og háspennukerfis. Rafmótor er þá komið þannig fyrir í aflrás bílsins að hægt er að endurheimta orku við hemlun, aðstoða vél við mikið álag eða keyra bílinn áfram en þó oft sé hægt að keyra á rafmagni eingöngu er það einungis á lágum hraða og í mjög stuttan tíma þar sem rafhlaðan er mjög lítil. Orkan sem knýr bílinn áfram kemur að ölluleiti frá brunahreyflinum að undanskilinni þeirri orku sem hægt er að endurheimta með hemlun og því eru tvinn-rafbílar enn þá háðir jarðefnaeldsneyti. Útfærslur tvinn kerfa get verið mismunandi eftir framleiðendum og tegundum þó grunn virknin sé svipuð. Flestir bílaframleiðendur bjóða nú upp á tvinn-rafbíla og spilar þar hertar mengunarkröfur mikið inn í.  

Tengil tvinn – rafbíll

Tengiltvinn-rafbíll eða Plug In Hybrid Electric Vehicle (PHEV) á ensku er í raun búinn nánast sömu aflrás og hjá tvinn-rafbílum en meginmunurinn er sá að hægt er að hlaða háspennurafhlöðu bílsins utan frá sem opnar á þann möguleika að keyra bílinn eingöngu á rafmagni og því er hleðslustýring nánast það eina sem bætist við háspennukerfið. Ekki er þó nóg að opna fyrir möguleika á utanaðkomandi hleðslu svo hægt sé að keyra um eingöngu á rafmagni heldur þarf rafmótorinn að vera öflugri og eins þarf háspennurafhlaðan að vera stærri. Drægni tengiltvinn rafbíla á rafmagni eingöngu er oftast um 40-60 km sem dugar flestum til dagsdaglegrar notkunar en aftur á móti er mikilvægt að eigendur slíkra bíla hafi kost á að hlaða heima hjá sér því ef ætlunin er að keyra sem mest á rafmagni þarf í flestum tilfellum að hlaða daglega. Kosturinn við tengil tvinn kerfið er sá að þú getur flesta daga ársins keyrt nánast eingöngu á rafmagni, sérstaklega ef dagleg rútína er innan þeirrar drægni sem bíllinn hefur, en þú getur hvenær sem er farið í lengri ferðir án þess að óttast það að rafmagnið klárist því þá tekur brunavélin við og virkar þá bíllin líkt og um tvinn-rafbíl væri að ræða. Þessi útfærsla getur hentað þeim sem keyra dags daglega stuttar vegalengdir, hafa gott aðgengi að hleðslu en vilja samt hafa þann kost að geta keyrt langar vegalengdir óháð hleðslu rafhlöðunnar og eins dregið þyngri hluti af og til. Oft er talað um Tengil tvinn rafbíla sem einskonar milli skref í áttinni að því að fara í 100% rafhlöðudrifinn rafbíl. Tengiltvinn rafbílar hafa verið mjög vinsælir hér á landi, sérstaklega árin 2017 og 2018, en nýskráningum hefur fækkað undanfarin 2 ár, líklega vegna meiri úrvals og drægni 100% rafbíla.

 

Rafhlöðudrifinn - rafbíll

Þegar kemur að rafhlöðudrifnum rafbíl eða Battery Electric Vehicle (BEV) á ensku þá eru þeir í raun mun einfaldari en bílar með tvinn kerfi þar sem búið er að losa sig við brunavélina og allt sem henni fylgir og eftir situr háspennukerfið sem er í raun það sama og í tengiltvinn rafbílnum nema rafmótorinn er orðinn enn öflugri enda eini drifbúnaðurinn og háspennurafhlaðan er orðin töluvert stærri enda eini orkugjafinn en það þýðir líka að bíllinn er alfarið háður utanaðkomandi hleðslu. Þar sem ekki er lengur brunavél til staðar kemur enginn mengandi eða hættulegur útblástur frá rafhlöðudrifnum rafbílum. Stærð rafhlöðunar(kWh) og nýtni kerfisins segir til um það hversu langt bíllinn geti mögulega farið. Það er þó ekki það eina sem hefur áhrif á drægni því ýmsar utanaðkomandi aðstæður geta haft mikil áhrif eins og  t.d. vindur og hitastig, færð og lega vegar, hraði bíls og jafnvel felgustærð. Fyrstu bílarnir voru með frekar litlar rafhlöður og drægnin eftir því ekki mikil og því voru þeir yfirleitt litlir og hentuðu best í borgarumhverfi þar sem ekki var þörf á mikilli drægni. Drægni kvíði (range anxiety) er hugtak sem hefur fylgt rafbílum undanfarin ár og lýsir ótta fólks að ná ekki til áfangastaðs eða að næstu hleðslustöð áður en rafmagn klárast. Þeir bílar sem eru að koma á markað í dag eru með mun betri háspennurafhlöður og uppgefin drægni ,samkvæmt WLTP staðlinum, yfir 400 kílómetrum ekki óalgengt og hjá þeim langdrægustu getur hún verið yfir 600km sem er vel samanburðarhæft við marga bíla með brunahreyflum. Fólk ætti því ekki að þurfa að óttast drægnina sem slíka nú til dags en þegar kemur að langkeyrslu er í raun hleðslutíminn meira takmarkandi en drægnin. Þó bílar sem koma á markað í dag séu flestir með nokkuð góða hleðslugetu er það ekki alltaf nóg því hleðslustöðvar þurfa að geta gefið það afl sem bílarnir geta tekið til sín og eins þurfa að vera nægilega margar stöðvar til að anna öllum bílum. Með góðu skipulagi er þó ekkert eða allavega fátt því til fyrirstöðu að fara hvert sem þú villt á nútíma rafbíl. Kostir rafbíla eru miklir því ásamt því að vera umhverfisvænir þá eru þeir ódýrir í rekstri, þurfa minna viðhald, eru skemmtilegir í akstri og hljóðlátir. Vissulega hafa þeir einnig ókosti eins og lítil drægni, hleðslutími aðstaða til hleðslu og svo eru þeir oft dýrir en það eru allt hlutir sem munu verða betri með tímanum.

Hleðsla

Hleðsla er mikilvæg fyrir tengiltvinn rafbíla og ennþá mkilvægari fyrir rafhlöðuknúna rafbíla. Hleðsluaðferðum má skipta í 2 flokka, AC og DC hleðsla. DC hleðsla er hraðhleðsla þar sem hleðslustöð tengist beint inn á rafhlöðuna og hleður því með DC straum. DC stöðvar eru einkum notaðar á ferðalögum þar sem hlaða þarf eins hratt og hægt er en eru einnig notaðar af þeim sem ekki hafa aðstöðu heima hjá sér. Algengt er að stöðvar hér á landi séu 50kW en þó finnast stöðvar með meiri afkastagetu. Erlendis eru stöðvar með allt að 350kW afkastagetu en fáir bílar geta nýtt þær að fullu. Þegar hlaðið er á hraðhleðslustöðvum og þá sérstaklega með nýlegum bílum getur verið að stöðin sé í raun takmarkandi þáttur þ.e.a.s. bíllinn gæti tekið við mun meira en stöðin getur gefið frá sér. Þegar um er að ræða AC hleðslu sem einnig er kölluð heimahleðsla þá þarf að umbreyta AC í DC með sér sérstakri hleðslustýringu í bílnum. Hægt er að hlaða bíl með AC lausn á tvenna vegu, annarsvegar með tækinu sem fylgir flestum bílum sem hægt er að tengja í hefðbundna heimilisinnstungu en Mannvirkjastofnun og flestir framleiðendur mæla ekki með þeirri aðferð til nota dags daglega og eins er afkastageta þess búnaðar mjög takmörkuð. Ekki skal notast við framlengingarsnúrur þegar hleðslusnúran sem fylgir bílnum er notuð. Mannvirkjastofnun og framleiðendur mæla með því að sett sé upp sérstök hleðslustöð til að hámarka öryggi og afköst þegar hlaðið er. Stöðvarnar geta verið eins eða þriggja fasa 1 eða 3 fösum og fer það allt eftir getu bílsins hversu öfluga stöð þarf að setja upp en oft er gott að horfa til framtíðar og setja upp ögn aflmeiri stöð en þörf er á. Algengt er að tengiltvinn rafbílar hafi um 3.7 kW hámarks hleðslugetu á AC en 100% rafbílar um 7.4 kW. Ef bíllinn tekur við þriggja fasa hleðslu sem er æ algengara má búast við um 11kW hámarks hleðslugetu í flestum tilfellum en hjá sumum tegundum er það meira.