כל מה שצריך לדעת על המעבר להנעה חשמלית בכלים דו גלגליים. תשכחו מליטרים של בנזין, הזרקות דלק ואפילו העברות הילוכים. המהפכה החשמלית מתחילה להגיע גם לאופנועים.
קשה להתעלם ממה שמתרחש בשנים האחרונות בעולם הרכב. זה התחיל עם תקנות זיהום אוויר הולכות ומחמירות, שדחפו את היצרניות להמציא מחדש דרכים חדשות לצמצם את פליטת המזהמים במנועי הבערה הפנימית. ואכן, מנועים אלה הלכו והפכו למתוחכמים ועתירי הספק, כך שככלל, כיום המנועים קטנים, יעילים וחסכוניים מאי פעם. אבל גם זה לא מספיק, בעולם שמבין שזמנו של מנוע הבערה הפנימית קצוב.
במדינות המערב – ועימן גם בישראל – יש דד-ליין קשוח, שמגדיר כי החל משנת 2035 יהיה אסור לשווק רכב חדש שאינו חשמלי.
ההגבלות האלה עושות את דרכן גם לעולם הדו-גלגלי. אנחנו מתחילים לראות יצרניות ותיקות וגם סטארטאפים חדשים ובועטים, שמנסים את כוחם בייצור אופנועים חשמליים. כמי שבמשך כל שנות קיומה הקפידה להיות ראש חץ טכנולוגי, ל-BMW יש מקום מרכזי בחבורה המכובדת הזו. מחוץ לגבולות ישראל, BMW כבר מוכרת את הקטנוע האורבני CE 04 (שעליו כתבנו לא מזמן) וגם פיתחה והציגה קונספט קטן יותר, 02 CE, שמציעים תחבורה עירונית חשמלית ונקייה.
BMW MOTTORRAD לא מזניחה גם את האתגר העצום שבפיתוח אופנוע חשמלי בגודל מלא, והציגה מוקדם יותר השנה קונספט בשם Vision DC Roadster. לפני שאתם נאנחים בייאוש ומבכים את מותה של המורשת, רק תסתכלו איך הוא נראה: בהברקה עיצובית שלא מנתקת את BMW מהמסורת שלה, האופנוע שומר על המראה הקלאסי של בוקסר. אלא שבמקום בוכנות שמנגנות ומטרטרות, הבליטות משני צידי האופנוע מנוצלות כדי למקם שם יחידות קירור אימתניות (מה זה יחידות קירור? רגע, תיכף נסביר). ה-Vision DC Roadster אומנם לא מוגדר כרגע כאב טיפוס אלא כ”תרגיל בעיצוב”. אבל תסמכו על BMW: בעתיד הלא רחוק מדי נראה משהו כזה על הכבישים המתפתלים שלנו. עד אז, בואו נלמד כמה מושגי יסוד ועקרונות ונבין עד כמה המשימה לפתח אופנוע חשמלי מסובכת ומאתגרת ולמה בעוד שרבים מאיתנו כבר התנפלו על אולמות התצוגה ויצאו משם עם מכוניות חשמליות או היברידיות – לעת עתה אנחנו רואים פחות דו גלגליים מחושמלים.
בין הבנזין לחשמל
יש כמה הבדלים מהותיים, שנהגי המכוניות החשמליות כבר מכירים. בעוד שמנוע בערה פנימית משתמש בבנזין או בסולר כמאגר האנרגטי שלו, המנוע החשמלי משתמש בסוללה. סוללה היא לא יותר מאשר אמצעי לאגור חשמלי בצורה כימית. הנוסחה המקובלת ביותר כרגע כוללת שלוש מתכות: ליתיום, קובלט וניקל. יש גם יצרניות בעלות נוסחה מעט שונה, אך זה לא באמת משנה. מה שמשנה לנו, הרוכבים, זו ה”דחיסות האנרגטית” של הסוללה. במילים אחרות: כמה “מיץ” חשמלי הסוללה מסוגלת להכיל ביחס למשקלה? למרבה הצער, התשובה היא: לא הרבה. בהשוואה לליטר בנזין אחד (שבאמצעותו מכונית בנזין חסכונית יכולה לנסוע כ-16 קילומטרים) המקבילה האנרגטית של סוללת ליתיום היא כ-9 קוט”ש (קילוואט שעה).
המשחק בין הנעת הבערה הפנימית ולהנעה החשמלית מתאזן מעט כאשר אנחנו בוחנים את הצורה שבה המנוע ממיר את האנרגיה לעבודה. וכאן, מסתבר שמנועי הבערה הפנימית לא יעילים. רוב אנרגיית הפיצוץ שבבוכנה הופכת לחום הנספג במנוע ומתפזר במערכות הקירור. כלומר: הדלק שבמכל הופך ברובו לחום שהולך לשום מקום, ורק מעט ממנו הופך לכוח שמניע את הגלגלים. לעומתו, מנוע חשמלי ממיר כ-90% מהאנרגיה – ויותר לכוח הנעה שימושי. כך שעם אותם 9 קוט”ש (שווה ערך אנרגטי לליטר בנזין אחד) אפשר לנסוע ברכב חשמלי יותר מ-30 קילומטרים.
כוח זה עבודה
את הכוח של מנוע חשמלי מודדים בקילוואט. אגב, זה רק הבדל ביחידות החישוב, ואפשר למדוד בקילוואט גם מנועי בערה פנימית. למעשה, יצרניות גרמניות מעדיפות את האפשרות הזו (קילוואט אחד שווה לכ-1.34 כ”ס). חישוב ההספק של מנוע בערה פנימית הוא מומנט המנוע כפול מספר סיבובי המנוע או הסל”ד.
בעולם החשמלי זה שונה. שם, כדי לקבל את נתון הוואט (W) צריך להכפיל את הזרם (A) שנמדד ביחידות אמפר במתח (V) שנמדד ביחידות וולט. במידה רבה, זה אפילו קל יותר מאשר במנועים של פעם.
ונעבור לנושא טעון
טעינה היא עניין מהותי בתחבורה חשמלית, בעיקר כי היא לוקחת זמן רב. עדיין לא הגענו לקלות ולשימושיות שאנחנו מכירים מהעולם הנוכחי: פשוט נכנסים לתחנת דלק ואחרי 2-3 דקות יוצאים עם מכל מלא. נכון לעכשיו, יש שני סוגים של טעינה:
טעינה איטית: מבוצעת באמצעות זרם חילופין (AC – כמו שיש בשקע חשמל ביתי). זו תהיה הטעינה העדיפה ו”בריאה” יותר לסוללה, אולם היא עשויה לקחת שעות רבות. כמה שעות? תלוי בקיבולת הסוללה ובעוצמת הזרם. בגודל, זה יכול לקחת בין 4 ל-24 שעות.
טעינה מהירה: כאן כבר משתמשים בעמדות טעינה שמפיקות זרם ישר (DC) עוצמתי, שדורש מהסוללה הנטענת שתהיה מצוידת במערכת קירור חזקה. מטענים אלה יכולים לספק עוצמה של 50 עד 175 קילוואט. אבל… תמיד יש “אבל”. כדי לשמור על הסוללה, הטעינה המהירה תהיה מהירה עד ל-80% טעינה. נטענו 80% מקיבולת הסוללה? מהנקודה הזו המהירות תרד ותרד, בעיקר כדי למנוע חימום יתר. מנגד, שימוש בעמדה כזו מאפשרת עצירה דקות ספורות עד כחצי שעה – ולהמשיך בנסיעה.
על משקל ורגישות
יש עוד נושא רגיש שקשור להנעה חשמלית, והוא רגיש במיוחד כשמדובר באופנועים – אחד החסמים של הנעה חשמלית הוא משקל הסוללה. במכונית חשמלית אופיינית, שמותקנת בה סוללה של כ-70 קוט”ש, משקל הסוללה יהיה כ-450 ק”ג. כדי להתאים לאופנוע, על הסוללה להיות הרבה יותר קומפקטית וקלת משקל, כי אופנועים מאוד רגישים למשקל, וסוללה קטנה משמעותה בהכרח טווח רכיבה קצר.
זה בעצם האתגר המשמעותי של מהנדסי הדור הבא של הדו-גלגלי החשמלי. בעיקר אם צריך גם לשלב מערכת קירור נוזל גדולה. עכשיו נחזור להתחלה: זוכרים מי החברה שגיבשה קונספט עיצובי מרהיב עין, שבו יחידות הקירור הללו מצאו את המקום הסקסי ביותר? נכון.
ואם לא די בבעיות המשקל וההתחממות, האחסנה הכימית של החשמל גם רגישה לטמפרטורה. אם מזג האוויר קר מדי (מתחת ל-10 מעלות) או אם חם מאוד, ( מעל 35), יעילות האחסנה תרד אפילו לרמה שבה כמעט לא ניתן להשתמש בכלי. רכיבה ביום מושלג ללא מערכת שתדע לחמם את הסוללה או רכיבה בחמסין ללא קירור יעיל, יהיו חוויות קצרות ביותר.
מי צריך הילוכים?
כולנו מכירים היטב את “עקומת הכוח” של מנוע בנזין: נקודה בסל”ד שבה מופק שיא המומנט ואז במעלה הסל”ד מגיעים לנקודה שבה מושג שיא ההספק. מעבר לזה, המנוע ייצר רק יותר ויותר רעש עד שנפגוש את מנתק ההצתה. אופי כזה של הפקת כוח מחייב שימוש בתיבת הילוכים, באמצעותה יכול הרוכב לשמור על המנוע בתחום היעיל ביותר שלו.
מנגד, מנוע חשמלי מפיק את שיא המומנט שלו כבר בהתחלה. ללא המורכבות המכנית הסבוכה של מנוע בנזין עם בוכנה, טלטל, גל ארכובה ומערכות שסתומים והזרקה מורכבות, הלכה למעשה למנוע החשמלי אין מגבלת סל”ד. אומנם הוא יאבד מיעילותו האנרגטית בשלב מסוים, אבל לא ישבור עצמו לדעת. כך שאפשר לעשות את כל העניין לפשוט הרבה יותר, ולוותר על תיבת הילוכים. פשוט, כי לא צריך אותה.
סיכום
המעבר להנעה חשמלית בדו-גלגליים מציב אתגרים ומכשולים רבים. אבל כאשר הוא יקרה, הוא יאפשר לנו הרוכבים לרכוב בשקט מוחלט, ליהנות מכוח זמין רב ולעשות זאת ללא זיהום סביבתי ועם עלויות אחזקה מופחתות מאד. תמתינו, עוד רגע נגיע לשם.
