Jak funguje Tesla Semi

Toto video vzniklo díky vám
a fanouškům z Patreonu. Bez vás by tento kanál neexistoval. Díky. Minulý měsíc Elon Musk představil
tolik očekávaný tahač Tesla Semi. Vůz, do kterého se většina z nás
nikdy nepodívá, ani se v něm nesveze. Přesto se setkal
s hysterickým křikem a fanděním. Umění Elona Muska vyvolat humbuk
kolem nejnovějšího projektu mu závidí ředitelé na celém světě. Co je na vytvoření tahače tak důležité a proč
je nákladní elektromobil taková zvláštnost?

Jen v USA produkuje nákladní průmysl
23% veškerých skleníkových plynů. Což je asi 1 475 miliónů
metrických tun oxidu uhličitého. Přesun tohoto průmyslu
k obnovitelným zdrojům energie by znamenal velký posun
v boji proti změnám klimatu. Ale tady nejde jen o to
umístit do tahače baterii, přidat pár motorů a uvést to
na trh jako další trhák Elona Muska. Nejdřív je totiž třeba překonat
několik technických problémů. Největší z nich je
energetická hustota baterie, což je energie
poskytovaná na kilogram váhy baterie.

Vozidla jako Semi Truck jsou
klasifikována jako vozy třídy 8, které dle Federální administrace dálnic
nemůžou přesáhnout hmotnost 36 tun. Tato váha zahrnuje
hmotnost tahače i nákladu. Zvýšení hmotnosti tahače
tak povede ke snížení nákladu. Části, která platí účty. Pro baterie, které mají oproti
fosilním palivům nízkou energetickou hustotu, to znamená problém, jak vyrobit
vůz s dobrým poměrem cena-výkon.

Předpokládejme, že bez baterií
bude tahač vážit kolem 7 tun. Data pochází z tahačů bez motoru. Zbývá tak 29 tun,
které mohou být k dispozici pro baterie. A tady se konstruktéři musí rozhodnout. Přidat více baterií
a prodloužit dojezd tahače, který ale uveze menší náklad, nebo vytvořit menší sadu baterií,
která obětuje dojezd ve prospěch nákladu. Dieselový tahač uveze
asi 20 tun do vzdálenosti 1 500 km.

Víme, že Tesla vytvoří
dvě varianty – 500km a 800km. Elon sice vyzdvihoval zrychlení z 0 na 100,
kterou žádný řidič nikdy nevyužije, pokud nechce dostat výpověď,
jakmile dorazí do depa, ale vynechal důležitou informaci, na kterou všichni
z nákladního průmyslu čekali. Váha prázdného tahače,
která určí, kolik nákladu tahač uveze. A to, jak rychle
se kupci vrátí jeho investice. Toto úmyslné zatajování
je podle mě velmi podezřelé.

Ale může jít jen o to, že chce Elon
toto oznámení odložit o dva až tři roky s tím, že v mezičase dojde
k vylepšení energetické hustoty baterií. Vylepšování energetické hustoty baterií
vedlo k nové éře elektromobilů. Tesla byla hnacím motorem
mnoha z těchto technologických změn, což je v jejím nejlepším zájmu. Tesla totiž nevlastní technologii,
která je patentově chráněná a kterou by nemohlo BMW nebo Ford
zkopírovat a nebo vylepšit. Tesla s vlastní výrobou baterií je
jen velice dobře propagovaná značka.

Tak pojďme spočítat, jakou energii
baterie tyto tahače budou potřebovat, a hlavně kolik asi budou vážit. Nejdříve potřebujeme odhadnout, kolik
energie na daný dojezd tahač spotřebuje. To je docela snadné.
Energie je totiž výkon krát čas. Čas můžeme vypočítat tak,
že dojezd podělíme průměrnou rychlostí. A výkon se rovná síla krát rychlost. Takže teď můžeme čas nahradit za dříve
vyřešenou rovnici a máme výsledek. Získáme rovnici energetické hustoty
baterie, kterou tahač potřebuje.

Vtípky stranou. Použili jsme rovnici z naprosto
úžasného článku Shashanka Sripada a dalšího chlápka,
jehož jméno je kratší, který popisuje jádro problému.
Já vám však popíšu jen základní části. Abychom spočítali sílu,
která na tahač působí, musíme vypočítat sílu
nutnou k překonání setrvačnosti. Tedy sílu k uvedení tahače
do pohybu, což je tato část rovnice. Přičemž bereme v úvahu
efektivitu elektromotorů a brzd.

A energii ušetřenou
díky regenerativnímu brzdění. Teď musíme vypočítat síly,
které vozidlo zpomalují. Odpor prostředí, valivý odpor na kolech
a gravitace při jízdě do kopce. Musk vysvětlil,
že dojezd vozidla počítá s rovnou cestou, tato komponenta je tak nula. Pokud jezdíte v horách,
pak tento tahač není pro vás. Z uvedení tahače víme, že má
neuvěřitelný efekt odporu 0,36, což je lepší než Bugatti Chiron, díky chybějícímu přívodu
vzduchu k ochlazení motoru.

Jako medián valivého odporu pneumatik
tahače použijeme hodnotu 0,0063 a jako průměrnou rychlost pak hodnotu
80 km/hod, což platí i pro řízení ve městě. S průměrným zrychlením
a zpomalením v hodnotě 0,112 m/s2 a přední oblastí o ploše 7,2 m2. Zbytek konstant není
pro tento příklad příliš důležitý, celý výpočet si však
můžete prohlédnout v popisu, kde najdete odkaz
na naši interaktivní stránku, na které si můžete vyzkoušet,
jak změna parametrů ovlivní vůz.

S tímto nástrojem je patrné,
že 500km varianta potřebuje kapacitu baterie 550–600 kWh. A 800km varianta potřebuje 900–1000 kWh. Za současných cen
a energetické hustoty baterií by takové baterie vážily 4,7 a 7,9 tun a stály by 108 000 dolarů,
respektive 180 000 dolarů. A to jsou dvě nejdůležitější metriky
při zvažování koupě tohoto tahače, protože přesně
určují dobu návratu investice.

Baterie pro 800km variantu budou
dražší než jeden obyčejný tahač. A přitom bude mít tahač
kratší dojezd a nižší kapacitu, což dobu návratu investice prodlouží. A to i přesto, že jsou provozní náklady
na kilometr nižší než u dieselového tahače. Ale v tomto světě nejde jen o zisk. Tento tahač využije asi jen
25 % energie konvenčního tahače díky vysoce efektivním motorům.

Většinu z toho zajistí
obnovitelné zdroje energie. Tahač tak má potenciál drasticky
zredukovat emise nákladního průmyslu. To, že Tesla určuje cestu těchto
technologií a ignoruje skeptiky jako já, zatímco riskuje bankrot pro dobro planety,
je to, proč Elona Muska vlastně obdivuju. Upřímně, pustil jsem se do videa s tím,
že najdu od základu špatnou technologii. Po představení tahače
jsem si na Twitteru stěžoval, jak podezřelé je,
že Musk neodhalil váhu tahače. Věřím tomu, že jediným cílem
této události bylo vyvolat zájem a přinést společnosti peníze
pomocí předobjednávek.

Čekal jsem,
že moje výpočty podpoří mé domněnky, ale nikdy jsem se tak rád nespletl. Existuje mnoho dalších faktorů,
které mají na tahač vliv, ale ty můžete prozkoumant
na webu battery.real.engineering. Můžete se podívat,
jak přidání 5 % stoupání na 5 % cesty zvýší požadavek na kapacitu baterie
pro 800km variantu o více než 200 kWh, váhu tahače o více než 2 tuny
a cenu o více než 44 000 dolarů.

Vyzkoušejte si náš nástroj,
a pokud vám přijde užitečný, nezapomeňte nás podpořit na Patreonu. Protože toto video i můj kanál existuje
jen díky podpoře komunity na Patreonu. Peníze z Patreonu budou
vždy použity na tento kanál, ať už na neúnavné kódery,
kteří tvoří skvělé weby jako tento, nebo na animátory a vědce, kteří pomáhájí
s kvalitou a objemem tohoto kanálu. S vaší pomocí bych chtěl vytvořit
nejlepší vědecký kanál na internetu. Překlad: sethe
www.videacesky.cz