Dlaczego opony do aut elektrycznych mają trudniejsze życie niż w samochodach spalinowych?

Opony do aut elektrycznych nie mają łatwego życia. Z czego to wynika i jak długo wytrzymuje takie ogumienie? Śpieszymy z odpowiedzią! 

Parlament Europejski właśnie przepchnął przepis, według którego od 2035 roku na terenie Unii Europejskiej nie kupimy nowych samochodów z silnikami spalinowymi. Wprawdzie początkowo (przez rok) z kilkoma wyjątkami, jednak dotyczą one wyłącznie modeli niszowych wytwórców.

Z tego względu pojazdy na prąd stanowią przyszłość motoryzacji, od której się już raczej nie ucieknie. I to pomimo faktu, że na razie są one dalekie od doskonałości, a ich użytkowanie wymaga od kierowców licznych wyrzeczeń. Najbardziej oczywistym jest ograniczony zasięg. Tym bardziej że aktualna liczba publicznych stacji ładowania w naszych realiach nadal jest stosunkowo niewielka.

Kolejne wyzwanie stanowią… opony do aut elektrycznych. Pojazdy na prąd wymagają bowiem specjalnego ogumienia, wyróżniającego się przede wszystkim niskimi oporami toczenia. Powód to oczywiście kwestia zasięgu (TUTAJ zobaczysz, jak zmienił się samochód elektryczny od swoich początków). Ale to nie wszystko.

Opony do aut elektrycznych a wysoka masa własna

Samochody elektryczne, ze względu na swoją konstrukcję ważą znacznie więcej niż ich spalinowe odpowiedniki. Dlaczego? To proste. Korzystają z bardzo ciężkich baterii.

Najlepiej różnicę prześledzić na przykładzie modelu dostępnego zarówno w wariancie spalinowym, jak i czysto elektrycznym. Takim autem jest z pewnością Hyundai Kona, który wprawiany w ruch przez 1-litrowy, 3-cylindrowy silnik z turbodoładowanie waży 1237 kg.

Z kolei jego podstawowy wariant na prąd, a więc ze stosunkowo niewielką baterią o pojemności użytkowej 39,2 kWh, wyróżnia się masą własną na poziomie 1535 kg. Koreańczycy zasięg tego auta określają na 305 km. Najdroższa odmiana Kony – z akumulatorem 64,0 kWh – waży 1685 kg i teoretycznie jest w stanie pokonać 484 km na jednym ładowaniu.

Większy zasięg to większy ciężar

Zwiększanie możliwego do pokonania dystansu na pojedynczym ładowaniu wymaga zwiększenia rozmiarów akumulatora. Przyszłe rozwiązania, nad którymi w pocie czoła pracują liczne firmy, wiąże się m.in. ze zwiększaniem gęstości baterii. Ma to być kluczem do tego, aby utrzymać w ryzach masę własną aut na prąd.

Posługując się przykładem ze znanej wszystkim motoryzacji – weźmy dwa silniki o zbliżonej mocy, ale takie, które dzieli kilka epok w rozwoju. Pierwszy będzie mniej dynamiczny i bardziej zachłanny na paliwo. Drugi, choć znacznie bardziej skomplikowany, nie tylko zapewni autu lepsze osiągi, lecz również – wyraźnie mniejsze zużycia benzyny czy oleju napędowego.

I właśnie ten drugi scenariusz stanowi oczko w głowie naukowców, zajmujących się rozwojem baterii. Obecnie bowiem zwiększenie zasięgu wiąże się ze znacznym wzrostem masy własnej samochodów.

Następny przykład to Mercedes EQS 450+. Według producenta jego zasięg wynosi, bagatela, 766 km. Nie bierze się jednak z niczego – bateria ma pojemność użyteczną aż 107,8 kWh. W rezultacie auto waży 2480 kg.

Z podobnym, czyli dużym ciężarem muszą zmagać się opony do aut elektrycznych. Jest to możliwe dzięki wzmocnieniu konstrukcji ich ścian bocznych oraz zastosowaniu syntetycznych materiałów (takich jak włókna aramidowe). Mimo tego nadal najistotniejszą cechę takiego ogumienia stanowią opory toczenia. W rzeczywistych warunkach wzrost tego parametru o 20% może zmniejszyć zasięg o 5-8%.

Opony do aut elektrycznych nie mogą bowiem zmniejszać ich zasięgu. „Jedno z głównych ograniczeń polega na tym, że trzeba zastosować wiele technologii w zakresie konstrukcji, mieszanek, zwłaszcza mieszanek krzemionkowych o wysokiej zawartości, aby utrzymać jak najniższe opory toczenia” – mówi Ian Coke, dyrektor ds. jakości w Pirelli.

Potężny moment obrotowy

Jedną z najistotniejszych zalet elektryków stanowi fakt, że również słabsze modele zapewniają praktycznie natychmiastową dostępność maksymalnego momentu obrotowego. W rezultacie, nawet „hamowane” układem ASR, czyli kontroli trakcji, bez problemu potrafią zerwać przyczepność, czy to przy szybkim ruszaniu z miejsca, czy też po mocnym dodaniu gazu przy niedużej prędkości.

Przykład? Choćby wspomniany wcześniej Hyundai Kona electric 64 kWh, zaopatrzony w 204-konny silnik elektryczny. Zapewnia on aż 395 Nm maksymalnego momentu obrotowego (zresztą sztucznie ograniczonego), co objawia się tym, że przy chęci szybkiego ruszenia z miejsca przednie koła bardzo mocno buksują. Jeszcze gorzej jest na lekko wilgotnym asfalcie (TUTAJ dowiesz się, które auto na prąd ma największy zasięg).

Wielu producentów znalazło już na to sposób w postaci stosowania w swoich kompaktowych modelach na prąd tylnego napędu (lub układu 4×4). Mimo tego i coraz lepiej radzących sobie z potężną dawką niutonometrów układów wspomagających trakcję, opony do aut elektrycznych, które są projektowane tak, aby temu sprostać, nadal są mocno obciążone.

Opony do aut elektrycznych: niezbędne kompromisy

Konstrukcja ogumienia do elektryków, w których na pierwszy plan wysuwają się niskie opory toczenia, wysoka nośność oraz optymalna trakcja oznacza kompromisy w innych obszarach. „Rzeczą, którą zauważyliśmy najbardziej, jest zużycie. Jeśli posiadasz samochód elektryczny przez kilka lat, z pewnością już dwukrotnie zmieniłeś opony” – uważa Coke.

„Zazwyczaj producenci mają wymóg minimalnego przebiegu dla opony, który jest rozsądny, ale może nie być dostosowany do przeciętnego konsumenta, który do tej pory użytkował samochód spalinowy” – mówi Coke.

Jest jeszcze jeden problem: układy napędowe pojazdów elektrycznych są prawie bezgłośne, więc hałas opon, który mógłby być niezauważalny w pojeździe z konwencjonalnym napędem, staje się znaczący przy tej samej prędkości w pojeździe elektrycznym.

„Obecnie istnieje wiele różnych technologii. Są to m.in. specjalny wzór bieżnika, czy też systemy tłumienia, które polegają np. na umieszczeniu w oponie pianki o strukturze otwartokomórkowej. W rezultacie gąbka pochłania hałas, a tłumienie hałasu powstrzymuje jego przenoszenie” – wyjaśni Coke.

Jaki dystans pokonuje samochód elektryczny na nowych oponach?

Oczywiście, wszystko zależy od stylu jazdy, masy samochodu oraz warunków, w jakich jest on eksploatowany. Ale przeciętna żywotność opon dla elektryków wynosi od około 30 do 50 tys. km.

Dla porównania żywotność dla modeli spalinowych jest szacowana na przebieg od 50 do 80 tys. km (TUTAJ dowiesz się, kiedy wymieniać opony).