Az áramvonalas autók hatékonyságát már több évtizede felismerték, sőt, a Mercedes már 1938-ban tervezett olyan koncepcióautót, ami a légellenállás tekintetében bizony még olyan szuperautókat is megver, mint a több mint 1600 lóerős Bugatti Chiron. Sőt, a XX. század harmincas éveiben kifejlesztett Mercedes W125 végsebességben is maga mögé utasította az olasz szörnyeteget: előbbi 437 km/h tempóval repesztett - ráadásul közúton! - míg a legbrutálisabb Chiron "csak" 418 km/h-ra képes.
A kulcs a légellenállásban keresendő, ami az egyik legfontosabb tényező az üzemanyag - elektromos autók esetén a villamos áram - felhasdnálása szemponitjából - írja az AirShaper.com. A lap rámutat, hogy még csak nem is kell ilyen szédítő sebességgel száguldozni: már az autópályán használt sebességeknél is az energia több mint fele arra megy el, hogy "eltoljuk" a levegőt a jármű útjából.
Az 1938-ban tervezett Mercedes W125 napjaink hiperautóit is megveri légellenállás és végsebesség terén is (Fotó: Daimler)
Ráadásul, minél gyorsabban megyünk, annál komolyabb erőt kell kifejteni a közegellenállás miatt, ugyanis a sebességgel növelésével négyzetesen emelkedik a légellenállás mértéke, míg az olyan mechanikai tényezők, mint a sebességi fokozatok áttételei vagy a súrlódás lineárisan fokozódik a sebesség emlkedésével. Ez azt jelenti, hogy a 400 km/h körüli sebességtartományban az energiafelhasználás több mint 90 százaléka is a légellenállás leküzdésére megy el.
Ezen a ponton beszélnünk kell egy picit a légellenállási együtthatóról (vagy alaktényezőről), az úgynevezett Cd-értékről. A Mercedes W125 Cd-száma 0,235, míg a Bugatti Chironé 0,36. Utóbbi nem különösebben jó érték, a tavaly év végén bemutatott Mercedes EQS alaktényezője 0,20, ami jelenleg a legjobb a személyautók kategóriájában. Persze, a Chiron esetén valamennyit fel kellett áldozni a stílus oltárán, a brutális sebesség miatt pedig arra is gondolni kellett, hogy kellő mennyiségű leszorítóerő is keletkezzen, ami az úton tartja az autót. A Forma-1 pilótái által vezetett versenyautók alaktényezője ennél lényegesen rosszabb (körülbelül 1,00), az F1-es autók motorja azonban van elég erős ahhoz, hogy legyűrje ezt az extra légellenállást - amelyből valamennyit szintén a leszorítóerő létrehozására fordítanak.
A légellenállás szerepét az is jól mutatja, hogy míg a Bugatti Chiron elképesztő, 1600 lóerő körül teljesítményre képes, a Mercedes W125 "csupán" 616 lóerős motorjával volt képes 400 km/h feletti sebességeket elérni, köszönhetően a Bugattiénál jó egyharmaddal alacsonyabb légellenállási alaktényezőjének.
A légellenállás oldhatja meg a hatótávparát?
Az elektromos autók egyik legnagyobb hátránya jelenleg a belső égésű motoros gépkocsikhoz képest alacsonyabb hatótáv. Bár ma már léteznek 800, 1000 kilométeres hatótávú elektromos autók, ezek jellemzően a prémium kategória tetején helyezkednek el. A középkategóriás villanyautók esetén ma a 400-600 kilométeres hatótáv a jellemző, aminél egy hasonlló kaliberű benzines autó még többet tud.
Az elektromos autók fejlesztésénél tehát jelenleg az a tervezők legfontosabb feladata, hogy minden lehetséges módszerrel növeljék a hatótávot. Mindezt úgy, hogy a hétköznapi használatra szánt villanyautókat természetesen nem lehet a koncepcióautók formájára szabni, hiszen kell a hely az utasoknak, de gondolni kell a biztonságukra is, mindezt pedig úgy kell összehozni, hogy a kész autó megfizethető is legyen. Emellett, az sem árt, ha az utcai használatra szánt autók még valahogyan ki s néznek, azaz nem lehet csak olyan gépeket tervezni, amelyek szappantartóra, vagy például az Apple Magic Mouse-ra emlékeztetnek, mivel azokat nem mindenki szeretné megvenni.
Említhetnénk a világ legjobb alaktényezőjű autóját, a Mercedes Vision EQXX-t is, amelynek Cd-értéke mindössze 0,17. Ez a forma óriási hatótávot és nagy sebességet egyaránt lehetővé tesz, azonban kissé megosztó, így valószínűtlen, hogy a koncepcióautóból közúti használatra kész változat is világot látna.
A Mercedes Vision EQXX-é jelenleg a világ legjobb légellenállási alaktényezője (Fotó: Daimler)
Itt említhetnénk a Ford Probe V koncepcióautóját is, amelynek alaktényezője 0,137 volt, ez azonban még mindig túl UFO-szerűnek bizonyult a hétköznapi használatra. A hasonló formavilág azonban már tetten érhető a Lucid Air vagy épp a Tesla Model S kialakításán. Bár mindkettőnek 0,20 környéki a Cd-értéke, ami a Mercedes EQS-sel van egy kategóriában, mindkét autó alkalmas a közúti használatra, ami magyarázza, hogy a Ford Probe V-hez képest ugyan magasasbb alaktényezőt, hiszen egyik esetben sem használtak például úgynevezett "zárt kerekeket". Tény, hogy mindkét autó felsőkategóriásnak tekinthető, de a haosnló formák idővel megjelennek az alacsonyabb kategóriákban is.
A Ford Probe V alaktényezője mindössze 0,137 volt (Fotó: Ford)(
Az elektromos autók terjedésével minden egyes megspórolt kilométer vagy kilowatt fontos, hiszen ez azt jelenti, hogy olcsóbb modelleket lehet tervezni, mivel kevesebb akkumulátorcellára és/vagy kisebb akkumulátorcsomagokra van szükség. Ráadásul, napjainkban még az említett "hatótávpara" még sokakat visszatart az elektromos autók vásárlásától, az áramvonalasabb kialakításnak köszönhetően azonban a villanyautók ezen hátránya megszüntethető lehet, az akkumulátor-technológia fejlődésével pedig még tovább növelhető az e-autók hatótávja.
A Ford mérnökei és gamerek által közösen kialált Fordzilla P1 virtuális versenyautó ugyan a valóságban nem létezik, de kialakítása jól mutatja a légellenállás szerepét (Fotó: Ford)
Elképzelhető, hogy emiatt a jövő elektromos autóin ma még merőben szokatlan formák is megjelenjenek. Az említett zárt kereket ugyan itt-ott alkalmazzák, de a hatótáv növelése érdekében nem kizárt, hogy szélesebb körben el fog terjedni. Vincent Keromnes, az A2MAC1 szakértője ugyanis megnézte, hogy egy Tesla Model S-nek hogyan változik a légellenállása, ha a hátsó kerekeket befedik. Az eredmény önmagáért beszél: bár csupán 3,5 százalékkal csökkent a Tesla alaktényezője, ez rendkívül komoly változás a légellenállás szempontjából.
Olyan szokatlan megoldások is szóba jöhetnek a jövőben, mint az Aptera megoldása, ahol egy cseppformájú karosszériát hoztak létre, a légellenállás csökkentése érdekében pedig a megszokott négy kerék helyett csak hármat használtak, ezzel 0,13-as alaktényezőt elérve.
Mint látható, az elektromos autók tervezőinek az akkumulátor-technológia fejlesztése mellett a minél áramvonalasabb karosszériák kialakítására kell törekednie, hogy a villanyhajtású járművek érdemben felvehessék a versenyt a belső égésű motoros változatok hatékonyságával.