Pomimo tego, że pierwsze udane, napędzane wyłącznie prądem, pojazdy budowano w latach 60-tych XIX wieku na terenie ówczesnej Europy, to właśnie Amerykaninowi zawdzięczamy być może największy, jeżeli nie jeden z najważniejszych, wynalazek w dziedzinie motoryzacji – akumulator, którego zadaniem było (i do dziś jest) przechowywać energię elektryczną potrzebną do napędu elektromobili, jak wówczas nazywano „powozy bez koni” zaopatrzone w ten właśnie rodzaj napędu. Twórcą pierwszego, w pełni użytecznego i sprawnego akumulatora był William Morrison.
Opracowany przez niego model posiadał akumulator o 24 ogniwach. Wbudowany w podwozie pojazdu o prostej konstrukcji zajmował dużo miejsca a jego waga stanowiła połowę masy całego prototypu. Ciekawostką było to, że ładowanie „pod korek” przez noc pozwalało na ciągłą jazdę przez 13 godzin ze stałą, choć niewielką prędkością wynoszącą 22,5 km/h. Tak przynajmniej uważał Morrison, choć nigdy to nie zostało oficjalnie potwierdzone. Taki wynik i obecnie uznany byłby za bardzo dobry a wówczas? Cóż, pozostaje nam tylko wierzyć w zdolności konstruktora.
Elektromobil Morrisona w wersji 6 – osobowej
Źródło: american-automobiles.com
W celu prezentacji wynalazku konstruktor zbudował prowizoryczne podwozie, w którego centralnym miejscu wbudował akumulator. Prezentacja odbyła się w 1890 roku a rok później Morrison zdobył wreszcie upragniony patent na swój wynalazek. Nie mógł on jednak wprowadzić swojego dzieła na rynek, gdyż nie miał na to wystarczających funduszy. Dlatego też w 1893 roku sprzedał prawa firmie młodej firmie – American Battery Company, która rozpowszechniła ten wynalazek na kontynencie amerykańskim a nieco później i na całym świecie.
Projekt Morrisona stał się podstawą do budowania akumulatorów kwasowych, których to konstrukcja do czasów nam obecnych niewiele się zmieniła. W zasadzie jedyne, co się zmieniło, to ich obudowa oraz separatory. Aż do połowy lat 50-tych obudowy akumulatorów były wykonane z różnych metali. Pojawienie się tworzyw sztucznych pozwoliło odchudzić konstrukcję nawet o kilka kilogramów. Pierwsze akumulatory wykorzystujące technologię jonów litu wprowadzono na rynek dopiero w 1990 roku, choć technologia była znana od kilkunastu lat.
Kiedy akumulator po raz pierwszy pozwolił na rozruch silnika? W 1914 roku. Dopiero wtedy udało się stworzyć na tyle wytrzymały „magazyn energii”. Tym samym zniknął problem z rozruchem za pomocą korby. Co dziwne, w tym czasie samochody spalinowe wyparły elektromobile. Do tego przyczynił się m.in. ten wynalazek. Przez pierwsze 60 lat „życia” akumulatory wymagały ciągłej konserwacji – uzupełniania elektrolitu i dbania o czyste bieguny. To dopiero miało zmienić się u progu lat 80-tych, kiedy samochody potrzebowały więcej energii.
Budowa typowego akumulatora kwasowego
Źródło: Auto-Wiedza.pl
Akumulatory bezobsługowe były skonstruowane tak, aby przynajmniej przez rok nie wymagały żadnych czynności serwisowych. Bosch wprowadził pierwszy taki model w 1979 roku. 9 lat później w ofercie pojawił się pierwszy model, który mógł pracować przynajmniej dwa lata bez żadnej ingerencji. W latach 90-tych podjęto próby zintegrowania akumulatora z systemem „Start&Stop”. Pierwsza seria wzmocnionych akumulatorów, które były przygotowane na częstą konieczność rozruchu pojawiła się w 2007 roku. Pierwszy taki akumulator wprowadził na rynek … a jakże … Bosch.
W tym samym czasie Porsche jako pierwszy producent wprowadził do oferty montaż akumulatora litowo-jonowego zamiast kwasowego. Cena zastąpienia „kwasu” nowoczesną technologią wynosiła w 2010 roku około … 4 tys. zł. Dziś akumulator 12V w tej technologii można kupić za 1/10 tej ceny. Majsterkowicze często sami próbują lutować ogniwa – najczęściej „18650” i używają tzw. „BMS-a” chińskiej produkcji lub korzystają z części od starych komputerów przenośnych. W ten sposób powstają również amatorskie pojazdy elektryczne. Te profesjonalne „elektryki” również wracają do łask.
Historia zatoczyła koło. Miejsce zbiornika paliwa zajmują znowu akumulatory. Pomimo korzystania z nowych technologii, przez ostatnie 100 lat zasięg nie zwiększył się a nawet zmalał. Pionierskie konstrukcje, choć powolne, ładowały się w tempie porównywalnym do dzisiejszego. Jedynym „plusem” w tym przypadku jest zwiększona żywotność. 100 lat temu żaden akumulator nie był w stanie przetrwać tyle cykli ładowania i rozładowania co dzisiejsze konstrukcje. Pamiętajmy jednak, że „lit litowy nie równy” i przy zakupie wybierajmy mądrze.
Zespół akumulatorów w samochodach elektrycznych GM
Źródło: GM
Ewolucja akumulatorów nie ominęła dwóch najważniejszych parametrów związanych z przechowywaniem prądu. Od 120 lat były dostosowywane do coraz większego napięcia i natężenia prądu, którego wraz z rozwojem myśli technicznej coraz więcej musiały przechowywać. Dziś standardem w samochodach osobowych są instalacje 12 – voltowe a niedługo ta wartość zostanie pomnożona razy 4. Akumulatory o pojemnościach rzędu 40-50 Ah dziś są montowane do aut klasy miejskiej (segmentu A i B) a kilkadziesiąt lat temu były na wyposażeniu dużych maszyn budowlanych i ciężarówek.
Bez sprawnego akumulatora nie byłoby możliwe osiągnięcie wielu z późniejszych wynalazków – w tym zapłonu elektrycznego, napędu szyb czy elektrycznej regulacji lusterek zewnętrznych oraz działania radioodtwarzacza samochodowego i wielu, wielu innych udogodnień, bez których dziś wprost nie wyobrażamy sobie używania pojazdów. Akumulator znajdziemy w każdym samochodzie – przynajmniej jeden, choć często do rozruchu dużych silników wysokoprężnych montuje się dwa. Wydajny napęd elektryczny wymaga zastosowania co najmniej kilkudziesięciu, jeżeli nie kilkuset ogniw.
Z wykształcenia menedżer motoryzacji i informatyk, z zamiłowania historyk techniki i pasjonat starej motoryzacji. Maniak nowoczesnych technologii. Podobno zdolny autor tekstów (m.in. dla Continental Polska i Allegro). Czasem bloger i nauczyciel blogowania. Człowiek renesansu. Nauczyciel w zduńskowolskim „Elektroniku”.
