Gwałtowny wzrost liczby samochodów elektrycznych (EV) w Europie
Opony do EV niezmiernie ważne
W niniejszej publikacji powracamy do tematu poruszanego na początku roku 2022 dotyczącego opon do pojazdów elektrycznych. Przez ostatnie lata - wielu z miłośników motoryzacji z zaciekawieniem spoglądało na rynek samochodów elektrycznych i obserwowało trend sprzedaży. Wówczas podstawowym pytaniem, które sobie zadawano - „czy te samochody przyjmą się na rynku?”. Na przełomie 2022 i 2023 roku możemy jednoznacznie stwierdzić, że jest to trwały trend. Na podstawie danych dotyczących rejestracji pojazdów nie można jednoznacznie stwierdzić liczby samochodów elektrycznych. Nadal najczęściej spotykanym podziałem jest klasyczny podział pojazdów przedstawiony w tab. 1. Na bazie tabeli 1 warsztaty oponiarskie i firmy produkcyjne mogą wnioskować o stanie koniunktury branży rynku
Tab. 1. Pojazdy zarejestrowane w Polsce pierwszy raz (opracowano na podstawie danych przedstawionych na stronach Serwisu Rzeczypospolitej Polskiej)
opon. O liczbie samochodów elektrycznych można dowiedzieć się z opracowań Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych1, które podało, że „….Według danych z końca września 2022 r., w Polsce było zarejestrowane łącznie 57 256 osobowych i użytkowych samochodów z napędem elektrycznym. Przez pierwsze dziewięć miesięcy 2022 r. ich liczba zwiększyła się o 18 995 sztuk, tj. o 44 proc. więcej niż w analogicznym okresie 2021 r. …”2. Jest to zatem bardzo duży wzrost biorąc pod uwagę sytuację makroekonomiczną po rozpoczęciu wojny na Ukrainie.
Zgodnie z danymi GUS za siedem miesięcy 2022 roku nie ma oddzielnej podgrupy opon przeznaczonych do samochodów elektrycznych. Nadal, produkcja opon w Polsce jest według GUS klasyfikowana w czterech standardowych kategoriach (opony do samochodów osobowych, ciężarowych i autobusów, ciągników oraz maszyn i urządzeń rolniczych), co przedstawiono w tab. 2.
Tab. 2. Produkcja opon w 2022 roku (opracowano na podstawie danych GUS)
Potwierdzeniem trwałości trendu rozwoju rynku EV są dane zestawione w tab. 3 opracowane na podstawie dostępnych danych Eurostatu. Można zatem prognozować, że także w Polsce nastąpi szybki wzrost liczby posiadaczy samochodów z napędem elektrycznym. Obserwując rynek ekonomiczny trendy zakupowe i preferencje klientów szybciej lub wolniej odzwierciedlają się na polskim rynku. Zdaniem autora niniejszego artykułu najwyższy czas by branża serwisów oponiarskich przygotowała się na obsługę aut elektrycznych.
Tab. 3. Samochody osobowe według napędu (opracowano na podstawie danych ROAD_EQS_CARPDA Eurostatu)
Odpowiednie opony do pojazdu EV
W przypadku opon do samochodów osobowych najważniejszym parametrem jest analiza indeksu nośności. Ze względu na układ elektryczny modele tych samochodów są cięższe o wagę akumulatorów. Zwiększona waga wywiera większy nacisk opony podczas jazdy na nawierzchnię i większe momenty obrotowe powodują, że opony bardziej się nagrzewają. Co bezpośrednio jest powodem przyspieszonego zużycia bieżnika, a tym samym zmniejszenia jej żywotności w stosunku do podobnych opon zainstalowanych na pojazdach o zbliżonych wielkościach z klasycznymi napędami. Podstawą jest dobór opon zgodny z zapisami w homologacji pojazdu. Tę świadomość muszą mieć sprzedawcy opon, by mogli oni właściwie zaproponować ich dobór. Zakup odpowiednich modeli opon spełniających wymagania EV zapewnienia bezpieczeństwo podczas jazdy. Kolejność postępowania przy doborze opon przedstawiono w poniższej:
sprawdzić indeks nośności opon i porównać go ze specyfikacją samochodu (homologacją),
sprawdzić max. prędkość opon i porównać ją do specyfikacji (homologacji),
jeśli proponowane na wymianę opony będą odpowiadać specyfikacji można przystąpić do wyszukiwania rozmiaru i typu bieżnika oraz marki.
Opony do samochodu elektrycznego są ważniejsze niż przeciętny użytkownik pojazdu zdaje sobie z tego sprawę. Ponieważ w samochodach elektrycznych opory toczenia opon bezpośrednio wpływają na zasięg samochodu elektrycznego. I użytkownik takiego samochodu powinien być o tym poinformowany przez pracowników serwisów oponiarskich.
Wskazówki eksploatacyjne
Negatywny wpływu na zasięg pojazdu elektrycznego mają nieprawidłowo napompowane opony. Na skutek zbyt niskiego ciśnienia następuje ugięcie opony i zmiana profilu oraz powierzchni styku bieżnika z nawierzchnią. Wywołuje to znaczącą różnicę w oporze toczenia ze względu na ciężar pojazdu. Dla zobrazowania studentom przytaczam fakt jazdy rowerem po miękkim pisaku, gdzie trzeba dużo więcej włożyć wysiłku fizycznego do przejechania tego samego odcinka drogi. Przykład ten ma uświadomić nam, że prawidłowe ciśnienie jest niezmiernie istotne w zużyciu paliwa lub prądu. Ciśnienie powietrza w oponie zmienia się w czasie i wraz ze zmianą temperatury otoczenia oraz temperatury nagrzewania się wewnętrznych warstw opony. Dlatego kierowcy i obsługa aut elektrycznych musi być wyposażona w dobrej jakości manometry (powinny być one legalizowane). W pojazdach EV ciśnienie w oponach powinno być sprawdzane przynajmniej raz w miesiącu.
Kolejną czynnością obsługową jest sprawdzenie głębokości bieżnika opony. Koszt zakupu dobrej jakości suwmiarki do pomiaru bieżnika jest nieporównywalnie niski w stosunku do ceny samochodu i opon. Pomiar ten jest prostym sposobem diagnostyki stopnia zużycia bieżnika i decydującym o konieczności dokonania wymiany.
Pracownik serwisu powinien przeprowadzić wywiad z kierowcą dotyczący jego indywidualnych odczuć. Dla ułatwienia przygotowano poniżej listę pytań dla pracowników serwisów:
Kiedy ostatni raz było sprawdzane ciśnienie w oponach?
Czy wartość ciśnienia w oponach była prawidłowa?
Czy pojawiły się pęcherze na oponie?
Czy pojawiły się jakieś pęknięcia?
Czy kierowca ma wrażenie, że nasilił się hałas opon podczas jazdy?
Czy kierowca odczuwa drgania w kierownicy?
Czy występują problemy z przyczepnością pojazdu do drogi?
Podczas projektowania i testowania samochodów inżynierowie wiele czasu poświęcają zagadnieniom optymalizacji doboru opon w zakresie trwałości, przyczepności do nawierzchni, oporów toczenia, odporności na zużycie i emisję hałasu oraz estetykę.
Dobór opon zgodny z dokumentacją pojazdu jest niezmiernie istotny, gdyż każda samowolna zmiana jednego z parametrów opony ma wpływ na inną cechę użytkową oraz zachowanie się pojazdu na drodze. Na przykład większa przyczepność poprawi parametry hamowania pojazdu elektrycznego, ale powoduje zwiększenie hałasu i zmniejszenie zasięgu pojazdu ze względu na inną konstrukcję karkasu, opasania, bieżnika i innych warstw opony. Wybranie opony o mniejszych oporach toczenia może powodować wydłużenie jej żywotności i zwiększenie zasięgu samochodu, ale powoduje zmniejszoną przyczepność do nawierzchni i wydłużenie drogi hamowania, co w warunkach zimowych ma bardzo duże znaczenie dla bezpieczeństwa ruchu drogowego. Koszt tych wielogodzinnych badań odzwierciedlają ceny samochodów i opon. W działaniach serwisowych w zakresie zamiany typów opon - zaufajmy producentom samochodów i opon, ponieważ ich konfiguracja została przeprowadzona w oparciu o szeroko zakrojone testy i prace rozwojowe pod kątem konkretnego samochodu elektrycznego. Dlatego opony te są najlepszym wyborem.
Używanie opon nieprzeznaczonych do pojazdów EV to błąd
Pokusa zaoszczędzenia pieniędzy, może w przypadku aut elektrycznych doprowadzić do tragedii. I trzeba o tym wspominać użytkownikom aut elektrycznych w czasie każdej wizyty w serwisie oponiarskim czy mechanicznym. Dwa typy opony, które z pozoru wyglądają na takie same, mogą w rzeczywistości bardzo się od siebie różnić. Wpływ oporu toczenia na zasięg w samochodach elektrycznych jest dużo wyższy w porównaniu do oporów toczenia opon w pojazdach z konwencjonalnymi silnikami spalinowymi. Samochody elektryczne przetwarzają około 80 procent ich energii elektrycznej na ruch po drodze. Sprawność pojazdów z silnikiem spalinowym jest dużo niższa. Można przyjąć, że opory toczenia w pojazdach EV mają około trzy razy większe znaczenie niż w pojazdach z klasycznymi silnikami. W przypadku pojazdów elektrycznych opony często projektowane są specjalnie do konkretnego modelu samochodu.
W sezonie zimowym wiele użytkowników pojazdów elektrycznych zamierza kupić opony zimowe. Przed podjęciem ostatecznej decyzji należy wykorzystać wskazówki przedstawione powyżej i dwukrotnie sprawdzić nośność opony - by nie pomylić się w wyborze.
Opony zimowe do pojazdu elektrycznego to „state-of-the-art.”
Zwiększony współczynnik przyczepności bieżnika opony do zmiennej nawierzchni (śnieg, błoto pośniegowe, deszcz, niska temperatura otoczenia) w warunkach zimowych jest głównym wyznacznikiem odróżniającym oponę zimową od letniej. Dobór opon zimowych do pojazdów EV jest szczególnie trudny. Ponieważ, opony zimowe do pojazdów elektrycznych muszą przenieść większy moment hamowania ze względu na większą masę samochodu (podobny wielkością pojazd z klasycznym napędem jest lżejszy od elektrycznego). Kolejnym czynnikiem utrudniającym dobór opon zimowych do pojazdów elektrycznych jest większy moment obrotowy samochodu EV przy ruszaniu z miejsca. Powoduje to konieczność zwiększenia przyczepności bieżnika do śliskiej nawierzchni, która wywołuje większe opory ruchu - a te wpływają negatywnie na zmniejszenie zasięgu. Mniejszy zasięg wynikający z oporów toczenia opon i zmniejszona pojemność akumulatora w minusowych temperaturach oraz zwiększone zapotrzebowanie zużycia energii przez nagrzewnicę znacznie mogą skrócić zasięg. Można powiedzieć, że jest to „kwadratura koła”. Dlatego opona zimowa ICE do pojazdów elektrycznych to olbrzymie wyzwanie technologiczne i należy do tego zagadnienia podejść z wielką pokorą.
Dobra opona zimowa do EV
Kluczowe aspekty, które są ważne dla klientów pojazdów przy wyborze opon, to:
cena,
dostępność
zużycie,
przyczepność do drogi,
hałas,
opór toczenia,
inne czynniki.
Odczucia przyjemności z jazdy wynikają z rzeźby bieżnika i karkasu wraz z opasaniem. Opona zimowa na klockach bieżnika ma wiele małych wycięć zwanych lamelami, które zwiększają przyczepność. Lamelki tworzą zwiększoną liczbę krawędzi, które zwiększają opór na śliskiej nawierzchni tworząc więcej pustych przestrzeni na powierzchni bieżnika, które umożliwiają odprowadzenie na zewnątrz opony śniegu, błota i wody. Większa liczba lamelek i jodełkowy kształt bieżnika oznacza większą zdolność usuwania deszczu oraz śniegu z centralnej części opony w kierunku zewnętrznym powodując jej samooczyszczenie.
W oponie zimowej dla pojazdów EV niezmiernie istotny jest skład mieszanki gumowej bieżnika. Jakość mieszanki dostosowanej do pracy w niskich temperaturach powoduje różnicę jakościową opon wynikającą z elastyczności bieżnika i ścianki bocznej. Utrzymanie dużej elastyczności w niskich temperaturach powoduje, że takie auto zużywa mniej energii na opory toczenia. Niestety, ten kompromis powoduje, że odbija się to negatywnie na trwałości opon. Szacuje się, że zmniejsza się ona o około 20 procent dla opon zamontowanych na pojazdach EV niż w oponach zainstalowanych na pojazdach o porównywalnej wielkości z napędem spalinowym. Serwisanci opon obsługując pojazdy elektryczne, powinni informować kierowców, że zużycie bieżnika i karkasu w pojazdach EV następuje znacznie wcześniej niż w przypadku pojazdów konwencjonalnych.
Zaletą pojazdów elektrycznych jest niski hałas odczuwany przez kierowców. W tym kontekście dla niektórych użytkowników może mieć to duże znaczenie. Opony zimowe są głośniejsze niż opony letnie. W tym celu na przykład Michelin wprowadził technologię redukcji szumów PIANO, która polega na dostrojeniu kształtu bloków bieżnika i rowków opon w celu wyeliminowania niepożądanych częstotliwości z profilu hałasu opony. Dodatkowo pianka wygłuszająca wewnątrz opony powoduje, że komfort podróżowania jest bardzo wysoki.
W przypadku obsługi samochodów elektrycznych wymagane jest przeszkolenie pracowników w tym kierunku, gdyż jest wiele drobnych czynników, które wpływają na elekt końcowy - to jest mają wpływ na przyjemność z jazdy.
1 Licznik elektromobilności, https://pspa.com.pl/ [dostęp 29.12.2022]
2 Licznik elektromobilności, https://pspa.com.pl/2022/informacja/licznik-elektromobilnosci-znaczny-wzrost-liczby-rejestracji-samochodow-elektrycznych-po-trzech-kwartalach-2022-r/ [dostęp 29.12.2022]
Tekst i graf.: dr inż. Paweł Knast
