Bóle i nadzieje motoryzacyjnej rewolucji. Elektrykiem w świetlaną przyszłość
Legendy motoryzacji są pod silną presją. W listopadzie 2021 nowy dyrektor generalny Ferrari Benedetto Vigna zapowiedział wprowadzenie włoskej firmy, znanej z potężnych, ryczących silników w erę cichych, elektrycznych układów napędowych. Już od pewnego czasu brytyjska firma Yasa, należąca do Daimlera, dostarcza jednostki napędu elektrycznego do hybryd plug-in Ferrari SF90 Stradale i 296 GTB. W przyszłości mają się pojawić modele Ferrari czysto elektryczne i Vigna ma tego dopilnować.
Zmiany w świecie motoryzacji to nie tylko sygnały "zmierzchu bogów" takich jak Ferrari. Na rynku aut elektrycznych rewolucje gonią rewolucje. Niedawno np. doszło do zmiany lidera w zestawieniu pojazdów o największym zasięgu. Należący dotychczas do Tesli tytuł został jej odebrany przez Lucid Motors, której prezesem jest były podwładny Elona Muska. Kosztujący 169 tys. dol. Lucid Air Dream (3) umożliwia przejechanie 836 km na jednym ładowaniu. To więcej niż oferuje każdy z modeli Tesli. Jednak Tesla ma szansę odzyskać w tej lidze prowadzenie, jeśli na rynek wejdzie od dawna zapowiadany Tesla Roadster z obiecanym 1000 km zasięgu.
Były droższe - mają być tańsze
Jeszcze dekadę temu auto elektryczne było czymś w rodzaju egzotycznej ciekawostki. Dostępnych było bardzo niewiele modeli. Zasięg tego, co można było kupić, był skromniutki. Najlepiej sprzedający się pojazd tamtych czasów, Nissan Leaf, oferował zaledwie 117 km na jednym ładowaniu. Dłuższe zasięgi były dostępne, ale kosztowne.
Tesla Model S mogła zaoferować aż 420 km w najwyższym wariancie, ale cena ponad 80 tys. dolarów sprawiała, że był poza zasięgiem większości nabywców. Problem pogarszał brak ładowarek. Było ich niewiele, a te, które istniały, ładowały boleśnie wolno. Typowa "szybka" ładowarka z tamtych czasów miała moc zaledwie 50 kW, co przekładało się na pół godziny na napełnienie nawet marnego akumulatora Nissana Leaf. Tesla poprawiła parametry ładowania w utworzonej sieci Supercharger, która zwiększała moc do 120 kW.
Od tego czasu nastąpiła rewolucja technologiczna. Zasięgi aut dostępnych na rynku w granicach 350-500 km stały się powszechne. Ładowarek jest już sporo i wciąż budowane są ich kolejne sieci. Podczas gdy w 2011 roku na całym świecie dostępnych było zaledwie 866 szybkich ładowarek, w 2020 roku było ich już prawie 400 tys. Jak podaje serwis Research & Markets, w 2020 roku łączna, globalna liczba ładowarek do aut wyniosła 905 tysięcy, zaś do 2027 roku ma wynieść 2,8 mln. Szybkość ładowania również znacznie się poprawiła. W Ameryce Północnej i Europie rozpowszechniły się ładowarki o mocy 350 kW. W najlepszych modelach schodzi się poniżej 20 minut czasu ładowania do zasięgu ponad 600 km.
Wciąż jednak pojazdy elektryczne mają wyższe ceny początkowe, co wstrzymuje decyzje wielu klientów. Wielu ekspertów spodziewa się przełomu cenowego w najbliższych latach. Według danych publikowanych przez amerykańską firmę Kelley Blue Book, średnia cena transakcyjna nowego pojazdu paliwowego wzrosła w okresie pandemicznym o 19,8 proc. (znacznie szybciej niż zwykle z powodu zakłóceń w łańcuchu dostaw związanych z COVID). Z drugiej strony, pojazdy elektryczne w tym okresie prawie nie zmieniły ceny.
W rezultacie rozbieżność cenowa między pojazdami elektrycznymi a całą branżą spadła o jedną trzecią. Ceny akumulatorów również spadają z roku na rok. Inne komponenty pojazdów elektrycznych również stają się coraz tańsze.
Producenci samochodów luksusowych już teraz zaczynają oferować pojazdy elektryczne w cenach zbliżonych do ich benzynowych odpowiedników. Analitycy z firmy UBS przewidują, że zrównanie cen nastąpi w całej branży w 2024 roku. Bloomberg New Energy Finance jest nieco bardziej ostrożny, szacując, że nastąpi to między 2025 a 2027 rokiem w Europie (bez uwzględnienia dotacji). A później, zdaniem tych samych analityków z Bloomberga, tendencja ta odwróci sytuację rynkową na korzyść elektryków - do 2030 r. przeciętny samochód elektryczny średniej wielkości może być nawet o 18 proc. tańszy przy zakupie w porównaniu z samochodem na paliwo.
Wielki zasięg pożądany, ale czy rzeczywiście potrzebny?
Kwestia zasięgu pojazdów elektrycznych nie jest tak prosta i oczywista, jak się niektórym wydaje. Już wiele lat temu niektórzy eksperci motoryzacyjni twierdzili, że duży zasięg nie jest konieczny w przypadku osobowych samochodów elektrycznych.
Różne statystyki wskazują, że przeciętny kierowca pokonuje dziennie 50-70 km. Dlatego nawet zasięg w granicach 150-200 km powinien zaspokoić codzienne potrzeby większości kierowców. Ten argument miał sens w teorii, ale nie sprawdził się w realnym świecie. W rzeczywistości ludzie nie jeżdżą tyle samo każdego dnia. Czasami jeżdżą mniej (lub wcale), czasami więcej, a czasami znacznie więcej.
Mały zasięg może być postrzegany jako duże ograniczenie ze względu na te może nie codzienne, ale jednak nie tak rzadkie i nietypowe sytuacje. Producenci samochodów szybko zdali sobie sprawę, że niewielu konsumentów jest skłonnych kupować pojazdy o krótkim zasięgu. Rozkwitły pojazdy o dużym zasięgu, takie jak te od Tesli.
Analiza przeprowadzona przez firmę JD Power sugeruje, że właściciele samochodów elektrycznych o dużym zasięgu są szczęśliwsi, ale istnieje wyraźna granica na poziomie około 370 km. Wzrost zasięgu powyżej tej wartości wydaje się mieć znacznie mniejszy wpływ. Niedawna ankieta w USA przeprowadzona przez Morning Consult wykazała niewielki popyt na pojazdy EV o krótkim zasięgu - zaledwie 7 proc. nabywców zadowolił zasięg poniżej 200 mil, czyli 360 km. Pojazd o zasięgu 300 mil byłby brany pod uwagę przez 23 proc. konsumentów, a o zasięgu 400 mil (720 km) przez 42 proc. 23 proc. osób twierdzi, że zanim rozważy zmianę, elektryk musiałby mieć zasięg co najmniej 500 mil, czyli 800 kilometrów. Zaś jedna piąta w ogóle nie bierze pod uwagę przesiadki na pojazd elektryczny.
Producenci samochodów przyjęli różne punkty widzenia co do zasięgu. Stellantis (właściciel marek Chrysler, Dodge, Fiat, Jeep i innych) chwalił się ostatnio, że ich pojazdy mogą mieć zasięg nawet 800 km. GM twierdzi, że ich nowe baterie mogą zapewnić zasięg do 1000 km. Natomiast jeden z dyrektorów BMW wyłamał się z tej licytacji, twierdząc, że nie ma planów osiągnięcia zasięgu 1000 km - BMW będzie dążyć do około 600 km i to wszystko. Chodzi o to, że maksymalnie duży zasięg jest zawsze rozsądny. Większy akumulator to spore dodatkowe koszty. Nabywcy, którzy obecnie uważają, że potrzebują największych zasięgów, jakie tylko są możliwe, prawdopodobnie przekonają się, że w praktyce tak wielki zasięg będzie mało przydatny.
Studzenie elektroentuzjazmu
Entuzjazm wobec elektromobilności jest raz po raz studzony doniesieniami o zawodności aut elektrycznych, a nawet o poważnych zagrożeniach związanych np. z pożarami akumulatorów. Latem 2021 roku pojawiły się w mediach doniesienia, że elektryczny porsche taycan nagle umiera podczas jazdy (4). Według doniesień chodziło o błąd w oprogramowaniu, który powoduje, że 12-woltowy akumulator, który zasila różne układy elektroniki i sprzętu samochodu, przestaje nagle działać, gdy samochód jest w ruchu. Kiedy to nastąpi, może również dodatkowo wyłączyć pierwszy 800-woltowy akumulator główny, bez wyświetlania ostrzeżenia lub komunikatu o błędzie.
Jak pisał serwis "The Verge", prowadziło to do stawania pojazdów na autostradzie bez możliwości ponownego ich uruchomienia. Porsche powiadomiło, że chce wycofać z rynku pewne modele, w celu wymiany elektroniki i oprogramowania jednostki zarządzającej silnikiem. Po bieżącym przeglądzie Porsche uznało, że w pewnych przypadkach oprogramowanie może nieprawidłowo wykrywać wadliwą komunikację i wywoływać prawdopodobny brak energii napędowej.
Wybuchy i pożary aut elektrycznych są od pewnego czasu przedmiotem dyskusji. Wskazywane są dane porównujące podobne przypadki elektryków i spaliniaków. Jednak głośne wydarzenia, takie jak to z jesienie 2020 roku w Warszawie, gdy wskutek zapłonu wozu elektrycznego spłonęło w pożarze prawie pięćdziesiąt innych pojazdów w garażu, robią wrażenie.
Są też problemy z bezpieczeństwem w innym rozumieniu tego słowa. Brytyjska firma Pen Test Partners zajmująca się cyberbezpieczeństwem zidentyfikowała w sierpniu 2021 luki w zabezpieczeniach pięciu marek domowych ładowarek do pojazdów elektrycznych Project EV, Wallbox, EVBox, EO Charging’s EO Hub i EO mini pro 2 oraz Hypervolt i w publicznej sieci ładowania Chargepoint. Mogły pozwolić hakerowi na przejęcie kont użytkowników, utrudnić ładowanie, a nawet przekształcić ładowarkę w rodzaj "backdoora" do sieci domowej właściciela. W konsekwencji włamania mogłoby dojść do kradzieży energii elektrycznej oraz zdalnego wyłączania urządzeń (5).
Jak sugerują testy przeprowadzone przez Pen Test Partners, napastnicy mogą też wykorzystać ładowarki do uzyskania dostępu do sieci domowej lub firmowej, w zależności od tego, gdzie stacja ładowania jest zainstalowana. Konta użytkowników publicznych stacji ładowania są również zagrożone, co stwarza możliwość naliczenia opłaty za samochód na niewłaściwe konto.
Ken Munro, założyciel Pen Test Partners, powiedział serwisowi "TechCrunch", że publiczne ładowarki zaprojektowane są tak, aby były interoperacyjne, by kierowcy samochodów elektrycznych mogli ładować i płacić na różnych stacjach wzdłuż trasy. Z tego wynika, że mogą być podatne na cyberatak, który może szybko eskalować w całej sieci. "Nie trzeba wiele, aby przeciążyć sieć energetyczną", zauważa Munro. "Nieumyślnie stworzyliśmy cyberbroń".
W maju 2020 r. atak ransomware na amerykański rurociąg Colonial Pipeline Co. zmusił do zamknięcia prawie połowy dostaw paliwa na Wschodnim Wybrzeżu. Jak zauważają eksperci w dziedzinie bezpieczeństwa, wystarczy wyobrazić sobie stacje ładowania podłączone do jednej chmury - to byłby wspaniały cel dla hakerów. Według danych Departamentu Energii w Stanach Zjednoczonych istnieje około 43 500 stacji ładowania pojazdów elektrycznych. Liczba ta podwoiła się w ciągu zaledwie czterech lat, od grudnia 2015 do 2019 roku.
ChargePoint, wiodąca sieć ładowania pojazdów elektrycznych w Ameryce Północnej i Europie, zabezpiecza połączenie z chmurą swoich stacji, tak aby haker, który uzyska dostęp do jednej stacji, nie mógł przejąć innych stacji i pobierać w nieuprawniony sposób energii. Ustawienia te przewidują maksymalną moc zainstalowanego kabla, co zapobiega zmianom, które mogłyby spowodować uszkodzenie pojazdu lub obrażenia kierowcy. ChargePoint zabezpiecza również dane kierowców pojazdów elektrycznych, w tym dane dotyczące płatności, w sposób chroniący prywatność konsumentów. Jednak, jak podkreślają specjaliści z branży, nie ma jeszcze dokładnych standardów bezpieczeństwa na tym obszarze.
Waga cięższa, transport wodny i powietrzny
Z raportu IEA "Global Electric Vehicle Outlook 2021" wynika, że pomimo pandemii w 2020 roku zarejestrowano rekordową liczbę trzech milionów nowych samochodów elektrycznych, co stanowi 41-procentowy wzrost w stosunku do roku poprzedniego. Dla porównania, światowy rynek motoryzacyjny skurczył się w 2020 roku o 16 proc. Elektryki w 2020 r. stanowiły ponad 4 proc. globalnej sprzedaży - w porównaniu z 2,7 proc. rok wcześniej i mniej niż jednym procentem w 2015 r.
Silna dynamika wzrostu w segmencie samochodów elektrycznych utrzymała się w 2021 roku. Jednak samochody elektryczne to dopiero początek przejścia na mobilność elektryczną. W miarę jak baterie mają stawać się coraz tańsze i bardziej zaawansowane, wiele form transportu ma się transformować w tym samym kierunku. Zmiany są chyba najbardziej widoczne, gdy spojrzymy na autobusy, których ponad 600 tysięcy elektrycznych jednostek jeździ obecnie po drogach całego świata.
Odrębna kategoria to ciężkie samochody ciężarowe. Przykładem elektrycznego projektu tego rodzaju jest Tesla Semi (6), której maksymalna wersja ma przekraczać 800 km na jednym ładowaniu. Branżowe potęgi, takie jak Volvo i Freightliner (należący do Daimlera), Peterbilt i Kenworth, również wprowadziły modele elektryczne. Elektryczna przyszłość w tym segmencie budzi jednak sporo wątpliwości ze względu na konieczność stosowania ogromnych akumulatorów. Coraz częściej mówi się, że to jednak nie elektryki, ale wodór i ogniwa paliwowe są czystą przyszłością ciężkiego transportu drogowego.
Rozważane są również perspektywy elektrycznej mobilności na wodzie i w przestworzach. Statki o napędzie elektrycznym już zaczęły wypływać na wodę. Pierwszym elektrycznym statkiem towarowym stała się w 2017 r. chińska jednostka wykorzystana do transportu węgla, o ironio. Od tego czasu wdrożono na całym świecie w testach czy nawet regularnym kursowaniu wiele promów i statków z napędem elektrycznym.
Na początku 2021 r. w Norwegii rozpoczął rejsy największy w historii prom elektryczny, zdolny do przewozu 600 pasażerów i 200 pojazdów na trasie o długości 10 km. Bezzałogowy kontenerowiec "Yara Birkeland" (7), który odbył swój dziewiczy rejs w grudniu 2020 roku, ma być pierwszym na świecie nie tylko elektrycznym, ale w pełni autonomicznym (zaprojektowanym tak, aby nie musieć mieć załogi na pokładzie) kontenerowcem.
Oczywiście, nadal istnieją poważne wyzwania.
Większość z dotychczas wdrożonych statków elektrycznych została zaprojektowana do pokonywania niewielkich odległości - nawet "Yara Birkeland" ma trasę o długości zaledwie 56 km. Pokonanie tras transatlantyckich będzie wymagało ogromnej poprawy zarówno w zakresie kosztów, jak i gęstości energii baterii.
Startują również samoloty elektryczne. W 2020 r. Pipistrel Velis stał się pierwszym samolotem elektrycznym, który uzyskał certyfikat w Europie. Na początku tego roku producent z powodzeniem dostarczył ponad sto egzemplarzy do klientów. Velis pozostaje samolotem o bardzo ograniczonych możliwościach. Może zabrać na pokład tylko dwie (nieszczególnie ciężkie) osoby i może latać przez mniej niż godzinę, zanim będzie wymagał doładowania. Z powodu tych ograniczeń samolot służy głównie jako samolot szkoleniowy dla nowych pilotów. Są większe projekty.
Izraelski startup o nazwie Eviation buduje biznesowy odrzutowiec krótkodystansowy i może przewieźć dziewięciu pasażerów na odległość do 815 km. Firma twierdzi, że koszty operacyjne wynoszą zaledwie 200 dolarów na godzinę, w porównaniu do 600-1000 dolarów w znanych jetach. Europejskie tanie linie lotnicze easyJet nawiązały współpracę z firmą Wright Electric w celu opracowania elektrycznego samolotu komercyjnego, który będzie w stanie przewieźć 186 pasażerów. Samolot ma wejść do służby w 2030 roku.
Projekty samolotów elektrycznych przyciągnęły duże inwestycje od głównych graczy, takich jak Boeing, JetBlue, Airbus, a nawet wojsko amerykańskie. Mimo to, technologia ta pozostaje bardziej obietnicą niż rzeczywistością. Jedną z największych barier dla samolotów elektrycznych jest gęstość baterii. Elon Musk twierdzi, że do stworzenia opłacalnego samolotu elektrycznego potrzebna byłaby gęstość rzędu 400 Wh/kg. Baterie stosowane w Tesla Model 3, jak również w Eviation Alice mają gęstość około 260 Wh/kg. Być może więc do elektrycznego latania nie jest tak daleko, jak się zdaje.
Mirosław Usidus
