רכב חשמלי מונע מצבר

רכב חשמלי מונע מצבר הוא סוג של כלי רכב חשמלי שבו משתמשים באנרגיה כימית האצורה בחבילת מצברים נטענים. המצבר הנפוץ בעשור השני של המאה ה-21 לשימוש בכלי רכב חשמליים מבוסס על סוללת יוני ליתיום (Lithium ion). ההספק הנחוץ עבור רכב חשמלי מונע מצבר מתקבל מהמנוע החשמלי בלבד, כך שברכב זה אין צורך במנוע בעירה פנימית, במכל דלק או בתא דלק. לעומת זאת, כלי רכב שבהם מצויים שני סוגי המנועים (חשמלי ובעירה פנימית) נקראים "כלי רכב היברידיים" ואינם נחשבים לכלי רכב חשמליים מונעי-מצבר.

היסטוריה

בעולם

כלי רכב מונעי מצבר קדמו לכלי רכב מונעי בנזין ודיזל. בין השנים 1832 ו-1839 (השנה המדויקת אינה ודאית) המציא איש העסקים הסקוטי רוברט אנדרסון את הכרכרה החשמלית הראשונה. פרופסור סיבראנדוס סטראטינג מחרונינגן, הולנד, תכנן מכונית חשמלית זעירה אשר נבנתה על ידי עוזרו כריסטופר בקר בשנת 1835.

שיפור המצבר נעשה על ידי הצרפתי גסטון פלנטה בשנת 1865 וכן על ידי קמיל פאור בשנת 1881. כך החלה להיסלל הדרך להתפתחות כלי הרכב החשמליים. המדינות הראשונות שתמכו בתפוצה נרחבת של כלי רכב חשמליים היו צרפת ובריטניה.

באוקטובר 1882 הציגו בלונדון הפרופסורים William Edward Ayrton ו-John Perry את דגם האירטון ופרי - תלת אופן חשמלי, (באנגלית: Ayrton & Perry Electric Tricycle).

ב-1896 יוצרה בלונדון המונית החשמלית הראשונה ברסי אלקטריק קב.

ממש לפני שנת 1900, לפני עלייתם של מנועי הבעירה הפנימית המזהמים, החזיקו כלי רכב חשמליים בהישגי מהירות ומרחק מרשימים. בין השיאים המרשימים היו שבירת מחסום המהירות של ה-100 קילומטר לשעה, דאז, על ידי קמיל ג'נאטזי, ב-29 באפריל 1899, בעת נסיעה ברכב חשמלי דמוי רקטה, אשר כונה ג'מייס קונטנטה  (שפירושו, "זו שלעולם אינה שבעת רצון") והגיע למהירות שיא של 105.88 קילומטרים לשעה.
הטכנולוגיה הבסיסית של מכוניות חשמליות היא פשוטה, ותיקה ומוכחת. זו אותה טכנולוגיה שמשמשת אותנו במכשירים חשמליים רבים ברוב תחומי החיים.

בשנת 1902 בנתה יצרנית הרכב האמריקאית סטודיבייקר את דגם סטודיבייקר אלקטריק שהיה רכב חשמלי מונע מצבר. עד שנת 1912 יוצרו מהדגם 1,841 יחידות.

בתחילת המאה העשרים היוו המכוניות החשמליות רוב בקרב כלי הרכב המונעים בעולם, אך תוך מספר שנים כבר הונעו מרבית כלי הרכב במנוע בעירה פנימית ולא במנוע חשמלי. היו לכך מספר גורמים:
 בשנת 1912 הציגה קדילאק, לראשונה ביצור סדרתי, את המתנע החשמלי למנוע בנזין. עד אז נאלצו נהגי המכוניות להתניע אותן באמצעות מנואלה. זאת הייתה פעולה קשה פיזית, ואפילו מסוכנת במקרים בהם המנואלה הסתובבה כנגד כיוון הסיבוב ואף גרמה לפגיעות גופניות. בנוסף, באותה תקופה, מכונית שהונעה במנוע בעירה פנימית הייתה הרבה יותר קשה לתפעול לעומת מכונית חשמלית, מכיוון שהיה צורך בתזמון הצתה ידני - פעולה שבוצעה במנוע בעירה פנימית במקביל לכל שאר פעולות הנהיגה. תזמון ההצתה החשמלי והמתנע החשמלי נכנסו ליצור סדרתי אצל מרבית יצרני הרכב במהלך שנות ה-20 של המאה ה-20, וכך נמחק אחד היתרונות של ההנעה החשמלית.
 גורם חשוב נוסף היה "ניצחונה" במלחמת הזרמים של שיטת זרם החילופין ברשת החשמל על שיטת הזרם הישר. כאשר יצרני החשמל נטשו את שיטת הזרם הישר, שהיא השיטה למילוי מצברים, נאלצו בעלי מכוניות חשמליות לרכוש ממירי זרם יקרים, דבר שהפך את רכישת הרכב ואחזקתו ליקרה.
 התפתחותה המהירה של תעשיית הרכב, בעיקר בזכות יזמים כמו הנרי פורד שהפכו אותה לעממית יותר, ובחירתה של תעשייה זו במנוע בעירה פנימית. ייתכן שזהו הגורם המשפיע ביותר.
 תחבורה היא אחד הלקוחות החשובים של תעשיית הנפט, שהפכה לאחת מהתעשיות החזקות והמשפיעות ביותר בעולם כולו.

במשך קרוב לחמישים שנה, עד לשנות ה-70 של המאה ה-20 בערך, כמעט נעלמה כליל המכונית החשמלית. עם זאת, כלי רכב חשמליים הוסיפו לשמש במגוון רחב של שימושים - החל ממלגזות שפועלות במחסנים, דרך מכוניות למגרשי גולף, קלנועיות וגם בכל קטר רכבת בעולם. כל קטרי הרכבת המודרניים בעולם מונעים על ידי מנועים חשמליים, מפני שרק מנועים כאלה מסוגלים לייצר את מומנט הכוח העצום שנדרש לצורך הנעת רכבת. בעוד שעובדה זו ברורה בקטרים חשמליים, הרי גם בקטרי דיזל הדבר שמסובב את הגלגלים אינו אותו מנוע דיזל, אלא מנוע חשמלי שמקבל את אספקת החשמל שלו ממנוע הדיזל. מנועי הדיזל שעל הרכבת הם בסך הכול גנרטורים לצורך אספקת חשמל למנועים החשמליים.

עד שנות ה-80, הבעיה בסוללות חשמליות הייתה טעינה ממושכת, עלות יקרה והספקים נמוכים, ועל כן השימוש הנפוץ במכוניות אלו היה בדרך כלל בדגמים קטנים ובמקומות סגורים כמו מגרשי גולף ובתי חולים, ולהיסעים זעירים כגון כיסאות גלגלים חשמליים וקלנועיות למיניהן.

חברות הרכב טויוטה, הונדה, פורד וג'נרל מוטורס יצרו בשנות ה-90 כלי רכב חשמליים מונעי מצבר, כיוון שאולצו לעשות זאת על ידי מדינת קליפורניה. יצרני הרכב הראשיים בארצות הברית הואשמו בכך שחיבלו במתכוון במאמצי היצור של הרכב החשמלי.

בסוף המאה ה-20 היו מספר פריצות דרך מדעיות בתחום הסוללות החשמליות המבוססות ליתיום ובתחום ננו-חלקיקים בתעשיית הננוטכנולוגיה. פיתוחים אלה מקנים אפשרות להטעין את הסוללה בשקע החשמל הביתי במשך כ-5–8 שעות או בהטענה של בין 10–15 דקות בזרם חשמלי בהספק גבוה בתחנות טעינה ייעודיות, ובכך לפתור את בעיית זמן הטעינה הארוך שהיווה מכשול.

עד שנת 2014, הסוכנות הפדרלית להגנת הסביבה בארצות הברית, ה-EPA, סירבה להתייחס לנושא כלי הרכב החשמליים בדו"ח השנתי שלה לגבי "מגמות בתחום כלי הרכב הקלים, פליטת דו־תחמוצת הפחמן ונושא צריכת הדלק על ידי מכוניות ומשאיות קלות" וזאת מכיוון שנתח מכוניות אלו מתוך סך כל המכוניות שיוצרו ונמכרו בארצות הברית היה זניח.

בדו"ח של 2014, הנושא כבר מופיע וניתן לראות שם שסך כל כמות כלי הרכב שיוצרו והם מונעים בגז, חשמל או שהם היברידיים נטענים, עלתה בערך פי 10 בהשוואה בין השנים 2010 ו-2013. (ראו איור מצורף בצד שמאל).

באוקטובר 2014 חברת "טסלה" הציגה את הדגם המתקדם ביותר שלה. מודל S. מכונית בעלת שני מנועים חשמליים, עם הספק של 691 כוחות סוס, עם טווח נסיעה של כ-440 ק"מ. לרכב מספר אלמנטים של בקרת תנועה כמו מערכת מכ"ם קדמית המאפשרת נהיגה אוטונומית ללא התערבות מצד הנהג (אם כי טסלה ממליצה ללקוחותיה לפקח על פעולת המערכת בנסיעה ולהתערב במקרה הצורך) ומערכת סונאר היקפית.

ב-2015 כמות כלי הרכב החשמליים שנמכרו בארצות הברית ובבריטניה עמדה על כאחוז אחד, בהולנד על כ-6 אחוזים, ובנורווגיה על כ-35 אחוזים.

על פי חטיבת טכנולוגיית הרכב במשרד האנרגיה האמריקאי מחיר ערכת סוללות יוני ליתיום ברכב חשמלי, שהיווה חסם מרכזי בתפוצת רכבים אלו, צנח בין השנים 2008 ל-2021 ב-87%, ממחיר של 1,237 דולרים ל-157 דולרים לכל קילוואט-שעה של סוללה בייצור סדרתי של כ-100 אלף יחידות בשנה.

באירופה בשנת 2021 כ-10 אחוז מכלל הרכבים שנמכרו היו חשמליים מונעי מצבר, כאשר גרמניה ובריטניה מובילות במספר הרכבים. בעולם כולו אחוז הרכבים החשמליים שנמכרו מכלל הרכבים היה 4 אחוז.

בינואר 2022 חברת מרצדס הציגה את דגם Vision EQXX רכב קונספט עם סוללה בקיבולת של 100 קוט"ש, בטווח נסיעה של יותר מ-1,000 ק”מ לטעינה. למכונית מותקן על הגג פנל פוטו וולטאי שיכול להאריך את טווח הנסיעה.

בספטמבר 2022 הודיעה חברת ב.מ.וו כי פיתחה סוללת יוני ליתיום חדשה היעילה משמעותית מהסוללות הנוכחיות שלה. הסוללות שנקראות "דור6", יעילות ב-30% בטווח ובטעינה, יהיו קלות ב-10 עד 20 אחוז ויהיו זולות בכ-50 אחוז מהדור הנוכחי. הסוללות יוצעו בדגמי היצרנית החל משנת 2025 ויאפשרו טווח של 1,000 ק"מ לטעינה.

ב-2021 הופיעה בשוקי העולם איוניק 5 של חברת יונדאי. בגרסה של סוללה של 72.5 קוט"ש והנעה אחורית היא איפשרה טווח נסיעה של כ-481 ק"מ. לרכב יכולות טעינה מהירה בהספק של 350 קילוואט. מצבי נהיגה שונים (חסכוני, נורמלי וספורטיבי) ומצב נהיגה בדוושה אחת, כאשר במצב זה הסרת הרגל מדוושת הגז תבלום את הרכב. המכונית מגיעה בשוק הישראלי עם תג מחיר שמתחיל ב-190 אלף שקל.
מכונית הסדאן האיוניק 6 של חברת יונדאי הקוריאנית הוכרזה באמצע שנת 2022 והופיעה בשוק הקוריאני בשליש האחרון של שנה זו. במכונית הותקנה סוללה חשמלית בקיבולות 53kWh ו-77.4kWh, ובטווחי נסיעה של עד 429 ק"מ ו-614 ק"מ בהתאמה.

באוקטובר 2022 הכריז אילון מאסק על תחילת הייצור של משאית סמי-טריילר טסלה חשמלית שתסופק בדצמבר 2022. חברת פפסיקו שהזמינה 100 משאיות תהיה הלקוחה הראשונה. המשאית של טסלה היא משאית 10 טון, המסוגלת לפי הצהרות הייצרן להגיע מ-0 ל-100 קמ"ש בתוך 5 שניות ולנסוע עד כ-800 ק״מ בטעינה אחת.

באוקטובר 2022 חברת פולסטאר השוודית הציגה את דגם 3. רכב פנאי גדול עם 5 מקומות, עד 510 כ"ס וטווח נסיעה מרבי של 610 ק"מ. לפולסטאר 3 מערך סוללות של 111 קוט"ש במתח 400 וולט. ההספק המרבי לטעינה מהירה הוא 250 קילוואט.

בישראל 

הראשון שניסה לייצר מכונית חשמלית תוצרת הארץ היה א. שנאפ, "מומחה ותיק לייצור מצברים". המכונית הראשונה שבנה יכלה להסיע מטען של 300 ק"ג למרחק של 125 ק"מ במהירות של 65 ק"מ לשעה, כך דווח. במאי 1948 התפרסמו ידיעות על תוכנית להקמת חברה לייצור מכוניות חשמליות ע"פ תוכניותיו. מחיר מכונית חשמלית בינונית הוערך ב-350–400 לירות.

ב-2004 ניסתה חברת החשמל לפתח רכב חשמלי מונע מצבר מתוצרת בדפורד הבריטית. החברה התכוונה לשתף פעולה עם משרד התחבורה ועיריית תל אביב, אך "מסיבות תקציביות וביורוקרטיות" בוטל המיזם.

במסגרת תוכנית "מסדרון השלום" בין ישראל וירדן שקידם שמעון פרס, התגבש מיזם להקמת מפעל לייצור מכוניות חשמליות. הוגה הרעיון ומקדמו היה שי אגסי על ידי חברת בטר פלייס. בנובמבר 2007 הכריזה ממשלת ישראל על תמיכתה העקרונית במיזם המכוניות החשמליות הידידותיות לסביבה של שי אגסי, כולל הקמת צוותי עבודה לקידום הנושא. המיזם נכשל בשל התעקשות החברה על "טעינה מנוהלת" מונופוליסטית וסירובה לאפשר טעינה בחשמל ביתי. החברה נסגרה באמצע שנת 2013 לאחר שהושקעו בפרויקט קרוב ל-3 מיליארד שקלים, וגרם להפסדים של מאות מיליוני אירו לחברת "רנו" הצרפתית.

בשנת 2021 חל זינוק של פי 7.5 במכירות של רכב חשמלי בישראל, ונמכרו בה כ-11,000 מכוניות חשמליות, שהיוו כ-3.5 אחוז מכלל הרכבים שנמכרו. רובם של הרכבים היו טסלה מודל 3.

בשנת 2022 נמסרו בישראל 27,671 רכבים חשמליים. קפיצה של פי 2.5 מהשנה הקודמת. במחצית הראשונה של 2023 נמסרו 28,834 רכבים חשמליים, ונתח השוק של הרכב החשמלי בישראל משוק הרכב החדש עומד על 16.3%.

סוגי מכוניות חשמליות

סוללות נטענות 

הטכנולוגיה של כלי רכב חשמליים מונעי מצבר מבוססת על הנעה ישירה מסוללה נטענת. נכון לעשור השני של המאה ה-21 הסוללה הנטענת הנפוצה ביותר הייתה סוללת יוני ליתיום (lithium ion). כלי הרכב החשמליים הראשונים שיוצרו התבססו על סוללת העופרת-חומצה (lead-acid battery) שסיפקה טווח נסיעה מוגבל לכלי רכב (כ-100 קילומטר) בין טעינות. סוללה זו בעלת  יחסית נמוכה (כ-30–40 וואט-שעה לקילוגרם), לכן כלי רכב המבוססים על סוללה זו יחסית כבדים ופחות יעילים. לזמן מה, ובצורה מוגבלת, ההנעה החשמלית בכלי רכב התבססה על סוללות ניקל מתכת-הידריד (NiMH batteries) עם קיבולת וטווח נסיעה דומים לסוללת העופרת-חומצה, אך צפיפות אנרגיה גבוהה יותר (כ-30–80 וואט-שעה לקילוגרם). בנוסף היה לה זמן חיים יחסית ארוך של כ-160,000 ק"מ. אולם בעיות שונות כגון ביצועים ירודים בטמפרטורות קרות, פריקה עצמית גבוהה ואי יכולת פיתוח ומסחור עקב עיכובי פטנטים הגבילו את הפיתוח והיישום של סוללה זו.
כאמור, סוללה המבוססת על יוני ליתיום היא בעלת צפיפות אנרגיה גבוהה מאוד (כ-250–340 וואט-שעה לקילוגרם). חסרונה הוא יוקר חומרי הגלם (בראשם ליתיום) ומספר מחזורי פריקה-טעינה נמוך יחסית (כ-2,000–4,000). ישנן גם בעיות בטיחות כגון סכנת התלקחות.

פרט לטעינת המצברים על ידי חיבורם לרשת החשמל, טכנולוגיית הבלימה המטעינה (regenerative brake) תורמת גם היא להטענת המצברים. מנגנון אחזור האנרגיה שבבלימה המטעינה מאט רכב או עצם אחר על ידי המרת אנרגיה קינטית לסוג אנרגיה אחר הניתנת לשימוש מיידי או לאגירה. ברכב החשמלי אנרגיה זו נאגרת במצברי הרכב או בקבוצת קבלים על ידי הטענתם. טכנולוגיה זו פותחה עבור כלי רכב בשנת 1967.

בתחילת המאה ה-21 בין ראשי החוקרים של מכוניות חשמליות מונעות מצבר ניצב פרופסור הירושיי שיניזו מאוניברסיטת קאייו היפנית, שהצליח ליצור ב-2003 מכונית חשמלית המכונה "אליקה", המגיעה ל-370 קמ"ש ולמרחק של 300 ק"מ בטעינה אחת. בנובמבר 2004 שיניזו הפתיע שוב כאשר אליקה עקפה את התאוצה של פורשה 911 טורבו והגיעה מ-0 ל-100 קמ"ש ב-4 שניות. בשנת 2008 הגיע דגם משופר יותר של אליקה למהירות של 400 קמ"ש. למכונית שמונה גלגלים בעלי מנועים נפרדים, בתפוקה כוללת של 600 כוחות סוס. עקב האכילס של המכונית היא עלותה: למכונית 320 סוללות יוני ליתיום שעלותם כ-20 מיליון ין. אף שביפן ישנה הטכנולוגיה המפותחת ביותר בתחום, דווקא בסין ישנו יישום מסחרי של טכנולוגיה זו. חברה סינית מייצרת מוניות חשמליות, המבוססות גם הן על סוללות יוני ליתיום. המהירות המקסימלית שלהן היא 120 קמ"ש, והן בעלות טווח נסיעה של 350 ק"מ לטעינה אחת.

באותו עשור חברה אמריקאית בשם "פניקס מוטורקארס" החלה לייצר מכוניות חשמליות המבוססות על הסוללה החדשנית והידידותית לסביבה של חברת "אלטרנאנו" מארצות הברית המבוססת ליתיום, טיטניום וחלקיקים מתעשיית הננוטכנולוגיה. הסוללה מאפשרת טעינה מהירה של עד 10 דקות המקנה טווח נסיעה של 200 ק"מ לטעינה בדגם הקודם ועד 400 ק"מ בדגמי 2009. יתרונה הנוסף הוא באורך חייה שמגיע עד ל-400,000 ק"מ נסיעה מצטברת תוך כדי 15,000 מחזורי פריקה וטעינה.

אחת מהסנוניות המצליחות של כלי רכב חשמליים, היא טסלה רודסטר היוקרתית של חברת "טסלה" הקליפורנית, מכונית הספורט החשמלית הראשונה. הממשל האמריקני קבע כי זו המכונית החסכונית ביותר בארצות הברית, בציון שמשקף צריכת דלק של 47.3 ק"מ לליטר. הטסלה מצוידת במנוע חשמלי בעל 288 כ"ס, וטווח הנסיעה האופטימלי שלה, על פי נתוני היצרן, מתקרב ל-400 ק"מ.
בשנת 2012 לחלק נכבד מחברות המכוניות ישנו דגם מסחרי של רכב חשמלי. אחד הפופולריים שבהם הוא ניסאן ליף של חברת "ניסאן מוטורס", בעלת מנוע חשמלי בהספק של 107 כ"ס. מכונית זאת זכתה לתואר מכונית השנה בשנת 2011 עוד בטרם החלה להימכר. כמו כן, קיימת רנו פלואנס של חברת "רנו" הצרפתית, שהסוללות שבה מותקנות (לפחות בגרסה הישראלית) באופן שיהיו שליפות באמצעות רובוט במספר דקות. חברת "BMW" החלה במכירת סדרת i החשמלית בסוף שנת 2013.

כלי רכב חשמליים נוספים הקיימים בשנת 2014 הם: פורד פוקוס אלקטריק, רנו זואי שמגיעה לטווח של 209 ק"מ לטעינה, מרצדס SLS AMG אלקטריק דרייב שמגיעה לטווח של 250 ק"מ בטעינה, ובי. ואי.די e6 הסינית שמתהדרת בטווח של 300 ק"מ לטעינה. ברכבי מיני: שברולט ספארק EV, ורנו טוויזי. וברכבי מיקרו סמארט פורטו ED.

היברידיות נטענות

הבעיה העיקרית של מכוניות חשמליות מונעות מצבר היא טווח הנסיעה. בעוד שטווח הנסיעה של מכונית משפחתית ממוצעת מונעת בנזין הוא כ-400 ק"מ למכל דלק ואף יותר, במכונית חשמלית ממוצעת טווח הנסיעה הוא פחות מ-200 ק"מ, ובניסאן ליף אף פחות מ-150 ק"מ. דבר זה דרבן את יצרניות המכוניות לייצר מכונית "משולבת" ובה מנוע חשמלי וגם מנוע בעירה פנימית (רכבי פלאג-אין).

במכוניות אלו קיים גם מנוע חשמלי שמופעל על סוללות חשמליות נטענות, וגם מנוע בנזין ליצור חשמל שיכול לטעון את הסוללות (פועל כגנרטור) או להניע את המכונית כאשר הדבר נדרש. הדבר מכוון במיוחד למכוניות שנועדו לטווחי נסיעה ארוכים. דגמים לדוגמה שקיימים כיום בשוק הם הטויוטה פריוס היפנית, השברולט וולט האמריקאית, האופל אמפרה האירופאית, הונדה אקורד (נסועה חשמלית בין 16 ל-25 ק"מ), פורד C-MAX אנרג'י (מנוע חשמלי בהספק של 192 כוחות סוס), פולקסוואגן גולף פלאג אין, מיצובישי אאוטלנדר היברידי (נסועה חשמלית של כ-50 ק"מ), וקיה סול פלאג אין.

הקונספט של השברולט וולט מבוסס על שלושה מנועים וסוללה. שני מנועים חשמליים, מנוע בעירה שלישי, וסוללת יוני ליתיום בעלת קיבולת אנרגיה של 16 קילוואט שעה. המנוע החשמלי הגדול מייצר הספק של 149 כוח סוס (כ"ס), והוא האחראי העיקרי להנעת המכונית. המנוע החשמלי הקטן מייצר 49 כ"ס, ואילו מנוע הבעירה שמשמש כגנרטור נועד לטעון את סוללת יוני הליתיום לטווח נסיעה של כ-56 ק"מ נוספים - אך בשעת הצורך מאפשר לקבל עוד 80 כ"ס נוספים. על פי דיווחי החברה, צריכת הדלק הממוצעת של הוולט היא כ-100 ק"מ לליטר.

נראה שזוהי אחת המגמות שאליה הולך השוק המסחרי בתחילת העשור הראשון של המאה העשרים ואחת, מכיוון שטווח הסוללות האפקטיבי מוגבל, ועומד על פחות ממחצית מטווח נסיעתן של מכונית מונעת בנזין.

תא דלק
תא דלק הוא תא אלקטרוכימי, אשר ממיר אנרגיה כימית לזרם חשמלי. חשמל נוצר בתוך התא על ידי תגובה כימית בין דלק וחומר מחמצן המסופקים אל התא מבחוץ בנוכחות אלקטרוליט וזרז.

רכב חשמלי מונע תא דלק (Fuel Cell Electric Vehicle) הוא סוג של רכב חשמלי העושה שימוש בתא דלק לצורך הנעת המנוע החשמלי או הטענת המצבר. תא הדלק ברכב מסוג זה יוצרים חשמל להנעת המנוע החשמלי על ידי שימוש במימן כדלק ובחמצן שבאוויר כמחמצן.
תא הדלק ברכב מתפקד כמנוע ומפיק חשמל אשר מניע את המנוע החשמלי או טוען את המצבר. כמות האנרגיה שניתן להפיק מתא הדלק, תלויה בכמות המימן והחמצן שנמצאים במכלים מתאימים.

נכון ל-2014, לא ידוע על רכב מסחרי נפוץ בשוק והנושא נתקל בבעיות מסוגים שונים ובעיקר, הקושי להבטיח מספר גדול של הפעלות בתנאי סביבה "אמיתיים" ולחזות את האמינות הצפויה באופן שיאפשר לתמחר נכון את ירידת הערך על רקע הירידה בביצועים כתלות במשך החיים של תא הדלק.
רכב המתודלק במימן טהור פולט מעט מזהמים לסביבה ומפיק בעיקר מים ואנרגיה (חום וחשמל ההופך לתנועה). אף על פי כן, הפקת המימן יוצרת מזהמים וגזי חממה, אלא אם המימן מופק בדרכים בנות-קיימא.

סוללה שלא נטענת בחשמל המבוססת אבץ-אוויר 
שיטה נוספת המבוססת על סוללת אבץ אוויר פותחה על ידי חברת "דלק חשמלי" מירושלים. בתהליך זה אבץ מתכתי מתרכב עם החמצן שבאטמוספירה. בתגובה כימית זו נוצרת תחמוצת אבץ, בתהליך המשחרר אנרגיה. החיסרון של שיטה זו, הוא הצורך בהחלפת המצברים לאחר פריקתם, כיוון שלא ניתן לטעון אותם בחשמל. לשם כך יש להקים מערך של "תחנות דלק" שמחליפות את הסוללות. החלפת הסוללות אורכת כיום כ-10 דקות, אך החברה שואפת להגיע לשתי דקות. שיטה זו מתאימה יותר לחברות גדולות שיש להם מערך לוגיסטי מתאים לבצע את החלפות המצברים. השיטה נוסתה בגרמניה בידי רשות הדואר הפדרלית. חברת החשמל הישראלית רכשה את הזיכיון לשימוש בדלק חשמלי במזרח התיכון. לשיטה זו פוטנציאל במנועים של מכשירים חד פעמיים כמו טילי טורפדו ימיים. כיום שיטה זו איננה נפוצה.

כלי רכב אחרים
כלי רכב חשמליים מונעי מצבר משמשים למטרות נוספות פרט לכלי רכב פרטיים. ניתן למצוא כלי רכב אלו בשימושים שונים החל מאוטובוסים בקווי תחבורה ציבורית וכלה באופניים חשמליים.

אוטובוס חשמלי

אוטובוס חשמלי הוא אוטובוס המונע באמצעות מצברים הנישאים על ידי האוטובוס עצמו, בשונה מטרוליבוס המונע באמצעות כבלי חשמל המתוחים לאורך מסלול האוטובוס בעיר. ישנם גם אוטובוסים חשמליים המונעים בקבלי על (supercapacitors) שיתרונם הוא בזמן טעינה קצר וזמן חיים ארוך.

בצ'טנוגה, טנסי, ארצות הברית פועלים תשעה אוטובוסים חשמליים מונעי מצבר ללא תשלום מייצור מקומי אשר נכנסו לשירות כבר בשנת 1992.

בתחילת קיץ 2000 נמל התעופה הבינלאומי של הונג קונג החל להפעיל אוטובוס חשמלי של חברת מיצובישי המסוגל לשאת 16 נוסעים. בסתיו 2000 העיר ניו יורק החלה לבחון אוטובוס חשמלי מונע מצבר לצורכי הסעת ילדים לבית הספר. באולימפיאדת בייג'ינג (2008) נעשה שימוש בצי של 50 אוטובוסים חשמליים בעלי טווח נסיעה של 130 קילומטר. הסוללות באוטובוסים אלו הוחלפו בסוללות טעונות בתחנות ההטענה על מנת לאפשר נסיעה רציפה 24 שעות ביממה.
אוטובוס חשמלי ראשון בעל טעינה מהירה החל לפעול בפומונה, קליפורניה, ארצות הברית בספטמבר 2010. אוטובוס זה יכול להיטען במלואו תוך פחות מעשר דקות.

בארץ, חברת "אגד" מפעילה אוטובוסים חשמליים בקריות, חיפה וירושלים. רובם מתוצרת גולדן דרגון, BYD והייגר, הן מוגמרים והן שלדות עם מרכבים של מרכבים והארגז. חברת דן מפעילה אוטובוסים חשמליים מוגמרים של הייגר. שאר חברות האוטובוסים הציבוריות, מפעילות גם הן אוטובוסים חשמליים מתוצרת גולדן דרגון והייגר.

רכבת חשמלית 
רכבת חשמלית מונעת מצבר היא סוג של רכבת חשמלית המונעת באמצעות מצברים הנישאים על ידי הרכבת עצמה, בשונה מרכבת חשמלית המונעת באמצעות כבלי חשמל המתוחים לאורך הפסים. רכבות אלו נמצאות בשימוש היכן שהנעת דיזל קונבנציונלית או רכבת חשמלית אחרת יהיו בלתי ניתנות לשימוש. דוגמה לשימוש שכזה היא גוררת התחזוקה של רכבות חשמליות למקרים בהם אספקת החשמל החיצונית הופסקה, כמו זו שבשימוש ברכבת התחתית של לונדון.

שימוש נוסף לרכבת חשמלית מונעת מצבר הוא במתקנים תעשייתיים בהם רכבת העושה שימוש בכבלים חשמליים או בתהליך בעירה לצורך הנעה (כמו רכבת מונעת קיטור או דיזל) מהווה מפגע בטיחותי עקב סכנת פיצוץ או שרפה במקום סגור. רכבת חשמלית מונעת מצבר מועדפת גם במכרות בהם גז דליק עלול להיות מוצת.

רכב חשמלי

רכב חשמלי הוא רכב המונע באמצעות מצבר הניתן להטענה.
על אף שלכלי רכב אלו תאוצה ומהירות מקסימלית גבוהות, צפיפות האנרגיה הנמוכה של מצברים נטענים הנפוצים מסחרית בשנת 2010 בהשוואה לזו של דלקי מאובנים גורסת כי כלי רכב אלו זקוקים למצברים גדולים המהווים נתח נכבד ממסת הרכב, וזאת עדיין על מנת לספק טווח נסיעה יחסית קצר בין ההטענות. טעינה מחדש עלולה אף היא לקחת זמן רב. עבור נסיעות יומיות קצרות, פתרון הרכב החשמלי יכול להיות פרקטי כאשר טעינת המצברים מתרחשת, לדוגמה, בלילה או בזמן החנייה. נסיעות ארוכות יותר אפשריות כיום בשיטת החלפת המצברים על ידי התקנת תחנות ייעודיות כפי שמתבצע במספר מוקדים בעולם כגון ישראל וטוקיו.

לרכב החשמלי פוטנציאל להורדה ניכרת בכמות פליטת המזהמים העירונית מכיוון שאינו פולט גזים רעילים.
הפחתת פליטות גזי החממה מכלי רכב על ידי שימוש בכלי רכב חשמליים תלויה באופן ייצור החשמל. לדוגמה, בארצות הברית מעבר כלל האוכלוסייה לשימוש בכלי רכב חשמליים יוביל להפחתה של כ-30% מפליטות הפחמן הדו-חמצני מכלי רכב (לפי תמהיל הדלקים הנוכחי המשמש לייצור חשמל).
לפי תמהילי הדלקים הנוכחיים במדינות אחרות, ניתן לחזות כי מעבר לרכב חשמלי יוביל להפחתת פליטות דומות של כ-40% באנגליה, כ-19% בסין ורק כ-1% בגרמניה.

כלי רכב חשמליים מונעי מצבר צפויים להשפיע באופן ניכר על תעשיית כלי הרכב
עקב יתרונות כגון הפחתת הזיהום העירוני והכללי, הפחתת התלות בנפט ובעליית מחירי הנפט הצפויה.
לפי אחת התחזיות, כלי רכב חשמליים יהוו כשליש מכלל מכירות כלי הרכב החדשים בשנת 2020.

כלי רכב חשמליים בעלי יעוד ייחודי
ישנם סוגים רבים של כלי רכב חשמליים בעלי יעוד ייחודי, החל מכלי רכב נפוצים כגון רכבי גולף, מלגזות וטרקטורונים, וכלה ברכבי חלוקת חלב בארצות מסוימותובכלי רכב חשמליים שכונתיים.

דו גלגלי

אופנוע חשמלי

אופנוע חשמלי הוא אופנוע בעל מנוע חשמלי. בדומה קיים גם קטנוע בעל מנוע חשמלי.

אופניים חשמליים

אופניים חשמליים הם אופניים ממונעים שאליהם מחובר מנוע חשמלי קטן המונע באמצעות סוללה חשמלית. בחלק מהדגמים יכול הרוכב להיעזר במנוע גם כאשר אין הוא מדווש, ובדגמים אחרים המנוע מופעל רק בעת הדיווש. אופניים חשמליים נבדלים מאופנועים חשמליים בכך שיש להם מנוע חלש יותר, וביכולתו של הרוכב לנוע גם באמצעות דיווש בלבד. רוב הדגמים מגיעים למהירות של 20–35 קמ"ש עם הספק של 250–750 וואט.

קורקינט חשמלי
קורקינט חשמלי הוא קורקינט ממונע בעל מנוע חשמלי המונע על ידי סוללה חשמלית.
הקורקינט בעל כידון הדומה לזה של אופניים, אך קוטר גלגליו לרוב קטן בהרבה מקוטר גלגלי האופניים. רכיבה על קורקינט חשמלי מתבצעת בעמידה, אך ניתן גם לשבת על ידי התקנת כיסא דומה לכיסא של אופניים.

השימוש בקורקינט חשמלי בישראל הוסדר בצו ביולי 2004. הצו מגדיר קורקינט חשמלי כרכב בעל שני גלגלים המורכבים בזה אחר זה, המונע במנוע חשמלי שהספקו לא עולה על 100 וואט, מהירותו לא גבוהה מ-12 קמ"ש, ומשקלו העצמי לא עולה על 12 ק"ג. על פי הצו, קורקינט כזה פטור מהחובות החלות על רכב ממונע על פי פקודת התעבורה.

השימוש בקורקינט מכני בעל מנוע בנזין אסורה בישראל וכך גם קורקינט חשמלי בעל יכולות גבוהות מאלו המנויות בפקודת התעבורה. למרות זאת, בישראל נעים אלפי קורקינטים כאלו בניגוד לחוק וללא שיש להם רישיון או ביטוח למקרה שהרכב ייפגע או שיפגע באדם אחר. בספטמבר 2009 נהרג בתל אביב רוכב על קורקינט חשמלי שהתהפך, ככל הנראה לאחר שפגע במראת צד של רכב חונה.

משרד התחבורה מחרים מדי פעם קורקינטים ממונעים האסורים לשימוש בישראל, אולם הקורקינטים הממונעים שהוחרמו נמכרו במכרזים לכל המרבה במחיר ללא הסדרה חוקית. בית המשפט העליון הביע תמיהה על מדיניות זאת בספטמבר 2010 ודרש להפסיקה לאלתר.

רכינוע (סגוויי) 

רכינוע או באנגלית סגוויי (Segway) הוא כלי תחבורה בעל שני גלגלים.
הרכינוע מייצב את עצמו באופן רציף באמצעות מחשבים ומנועים הנמצאים בבסיסו. על מנת לנוע קדימה, על המשתמשים להישען קדימה, בעוד תנועה לאחור מושגת באמצעות הישענות אחורה. הרכינוע מונע על ידי מנועים חשמליים המביאים אותו למהירות של עד 20 קילומטר לשעה.
הרכינוע מונע באמצעות מצבר יוני ליתיום מבוסס זרחן הניתן לטעינה באמצעות חשמל ביתי.

מטוסים

מטוס חשמלי הוא מטוס המופעל באמצעות חשמל, כמעט תמיד באמצעות מנועים חשמליים אחד או יותר המניעים מדחפים. חשמל עשוי להיות מסופק במגוון שיטות, והנפוצות ביותר הן סוללות או תאים סולאריים.

יתרונות וחסרונות

יתרונות 
 נצילות. נצילות גבוהה בערך פי שלושה ביחס לנצילות של כלי רכב בעלי מנוע בעירה פנימית, עקב איבוד חום נמוך לסביבה יחסית למנוע בעירה פנימית.
 עלות נסיעה זולה. העלות הכספית של האנרגיה הנצרכת זולה משמעותית יחסית למנועי בנזין. (עלות טעינת סוללת רכב טיפוסי בקיבולת אנרגיה של 16 קילוואט־שעה שמספיק לנסיעה של כ-140 קילומטר, היא בישראל ללא מיסי דלק כ-10 שקלים בלבד.)
 תחזוקה זולה. עקב מיעוט חלקים מכניים, הנמצאים במכוניות מנוע בעירה פנימית ונעדרים במכונית חשמלית, מספר התקלות והביקור במוסכים קטן משמעותית בכלי רכב חשמליים. חיי המנוע החשמלי ארוכים יותר ממנוע בעירה פנימי בשל העדר מכלולים נעים ולחצים, ובשל שחיקה נמוכה.
 מכוניות חשמליות מונעות מצבר הן "מכוניות ירוקות" המפחיתות את התלות בנפט, ובכך מאפשרות להקטין את ההתחממות הגלובלית על ידי הפחתת אפקט החממה. רכב חשמלי מונע מצבר הוא בעל פליטה מקומית אפסית של מזהמים כגון גזים מסוכנים לבריאות או גזי חממה.
 זיהום אוויר. בתסריטים מסוימים (כאשר טעינת מצברי הרכב מתבצעת על ידי מקור אנרגיה מתחדשת), הזיהום הכולל הנפלט הוא נמוך מאוד. גם במקרה של שימוש תחנת כוח המתופעלת בגז, הזיהום הנפלט יהיה יחסית נמוך, ובכל מקרה, גם כאשר טעינת מצברי הרכב מתבצעת על ידי מקור אנרגיה המבוסס על דלק מאובנים, פליטת המזהמים מרוכזת באזורי תחנות הכוח ואינה מתרחשת במרכזי הערים. בנוסף, פליטות המזהמים לקילומטר נמוכות מאשר פליטות כלי רכב בעלי מנוע בעירה פנימית עקב יעילותם של כלי הרכב החשמליים.
 לרוב כלי הרכב מונעי המצבר יכולת האצה טובה מזו של כלי רכב רגילים מונעי דלק.
 ידידותיות בשימוש. תפעול המכונית החשמלית נוח וקל יותר ממכונית מנוע בעירה פנימית. אין צורך לבדוק שמן ומים ובעיות עם מצבר. רכב חשמלי יכול להיות מתופעל על ידי דוושה אחת.
 נסיעה שקטה וחלקה. מכוניות חשמליות מונעות מצבר שקטות יותר ממכונית מונעת דלק ובכך מונעות זיהום רעש הנובע מהמנוע. (עדיין קיים זיהום רעש הנובע מחיכוך הצמיגים עם הכביש במיוחד במהירויות גבוהות). ברכב חשמלי אין בעיות של זעזועים ורעידות.
 במדינות מערביות רבות קיים סבסוד של המדינה, הן בקניית הרכב, הן באגרות והן בטעינתו, כחלק מהמגמה להחדירו לשימוש המוני, כך שסבסוד זה מפצה על מחירו הגבוה של הרכב.
 מכוניות חשמליות יציבות יותר ופחות מועדות להתהפכות, בשל מיקום הסוללות בתחתית הרכב שגורם למרכז כובד נמוך.

חסרונות 
 מחיר גבוה יחסית של המכונית בשל מחיר הסוללה. מחיר המכוניות החשמליות בערך כפול לעומת מחירי המקבילות להן. לדוגמה, ב-2012 מחירה של סוללה נטענת בהספק של קוט"ש אחד עלה כ-1,000 דולר (ב-2021 המחיר ירד ל-157 דולר לקוט"ש). מחירה של השברולט וולט שהספקה החשמלי הוא 16 קוט"ש מאמיר בכ-16,000 דולר ועומד על כ-40,000 דולר בארצות הברית, לעומת מקבילתה הלא חשמלית שעולה כ-20,000 דולר בארצות הברית. עם זאת, מחירי הסוללות יורדים משנה לשנה. בחלק מהמדינות ישנן תוכניות עידוד שנועדו להכנסת מכוניות חשמליות לשוק, כמו הנחה במיסים, או נסיעה חינם בכבישי אגרה. בארצות הברית צפויה הטבת מס של 7,500 דולר לדגם החשמלי. בנוסף, גם התחזוקה הזולה של המכונית, ועלות הטעינה החשמלית הזולה משמעותית יחסית לדלק מפצה על העלות הראשונית של המכונית.
 משקל ונפח גבוה פי עשרה מאשר דלק של מנוע בעירה, אשר מחייבים גודל מינימלי של מכונית וחיזוק שלדות. מכונית טיפוסית מונעת מצבר תשקול מאות קילוגרמים יותר ממקבילתה עם מנוע בעירה.
 זמן טעינה ממושך המציב מגבלות לשימוש ברכב. ברוב המכוניות מבוססות המצבר זמן הטעינה הרגיל נע בין 8 ל-12 שעות. בחלקן קיימת טעינה מהירה בזרם בעוצמה חזקה, המאפשר טעינה של כ-80% מהסוללה בין כרבע שעה לכחצי שעה. זמני טעינה אלו הנחותים משמעותית ביחס לתדלוק בבנזין או בסולר, מציבים מגבלות שונות בשימוש ברכב, ומצריכות שורה של פתרונות משולבים כמו פריסת נקודות טעינה בחניונים וברחבי המדינה, שינוי הנדסי של הסוללות כך שהטעינה תהיה מהירה יותר, החלפת סוללות (פתרון שנכשל בישראל ובמספר מדינות נוספות), או טעינה באמצעות מנוע עזר.
 אורך חיים מוגבל של המצבר (כעשר שנים), שמייקר את השימוש במכונית חשמלית.
 שימוש באנרגיה ויצירת זיהום בתהליך יצירת הסוללות, ויצירת זיהום סביבתי של הסוללות שנזרקות בכל עשור. (ישנן ניסיונות למיחזור הסוללות, או להסבת השימוש בהן לצרכים אחרים)
 שחיקת צמיגים מוגברת ביחס למכונית רגילה (כ-20% יותר) בשל כובדה היחסי של מכונית חשמלית, שגורמת לבלאי מוקדם ולפליטת חלקיקים מהצמיגים.
 תאונות דרכים קשות יותר שנובעות מכובדה היחסי של המכונית.
 טווח נסיעה מוגבל. טווח הנסיעה הריאלי של רוב המכוניות החשמליות המשפחתיות ב-2016 עומד לכל היותר על כ-350 ק"מ, אך בדרך כלל לא עובר את 200 הק"מ, לעומת טווח נסיעה של בין 500–600 ק"מ למכונית בנזין, ובין 700–800 ק"מ למנוע דיזל. (ב-2023 טווח הנסיעה הוגדל ועומד על כ-400-500 קילומטר במכוניות רבות. למשל איוניק 5 של יונדאי הדרום קוריאנית)
 טווח הנסיעה מושפע מטמפרטורה. בטמפרטורות נמוכות או גבוהות מדי הטווח יורד באופן משמעותי.
התקנת עמדת טעינה ביתית לרכב חשמלי מחייבת לבצע עבודות ושינויים ברכוש המשותף של הבניין, כך שלצורך הקמת תשתית טעינה בסמיכות לחניה, חל הצורך לקבל את הסכמתם של כלל בעלי הדירות בבניין.
העדר אמות מידה ברורות ביחס להתקנת עמדת טעינה: על מנת להתגבר על הקשיים שנובעים מקבלת הסכמתם של כלל בעלי הדירות בבניין, הוצע לתקן את חוק המקרקעין ולקבוע שלצורך התקנת עמדת טעינה אין צורך לקבל את הסכמתם של בעלי הדירות בבניין. לעומת זאת, ובזמן שהצעת החוק מתעכבת, חברת החשמל וגופים שונים מתכננים רגולציה שתסדיר את הטענת הרכבים החשמליים באמצעות התקנת לוח חשמל נפרד בבניין, מערכת חשמל שתאפשר לווסת את עוצמת הטעינה וכו'.
 כאשר מכוניות חשמליות יהפכו להיות נפוצות באופן משמעותי, הן יכבידו על תשתיות החשמל ויהיה צריך להגביל את מועדי הטעינה או להקים תחנות כוח נוספות.
 עלולה להיות חשיפה לקרינה אלקטרומגנטית במינון מעבר למומלץ ברכב חשמלי.

ראו גם
 מנוע המכונית
 סוללת עופרת-חומצה
 בטר פלייס
 טסלה
 Ben Gurion Racing

קישורים חיצוניים

 "פרס מקדם הקמת מפעל מכוניות חשמליות בישראל" - nrg מעריב - 2007
 אלי אשד, "הנה באות המכוניות החשמליות", באתר אימגו, 18 ביוני 2006
 בר-כוכבא מדרשי, "תמלא לי בבקשה מחסנית", בכתב העת "ירוק כחול לבן", גיליון 14, יוני-יולי 1997
 
 
 
 העלויות האמִתיות של בעלות על רכב חשמלי והיברידי בישראל – מתי זה כדאי?, כתב העת אקולוגיה וסביבה, אוקטובר 2015
 
 עידן בן טובים, העלות הנסתרת של הרכב החשמלי: מה אתם צריכים לדעת על עמדת טעינה ביתית - Geektime, ב-7 באוגוסט 2021
כפיר חיון, עו"ד, האם התקנת עמדת טעינה ביתית מחייבת את הסכמתם של כלל בעלי הדירות בבית המשותף, ב־25 בנובמבר 2021.

 How electric vehicles transformed post in the 19th century, Google Arts & Culture, 201
  The Electric Car: A New Beginning - 1976 | Part 1 | Part 2 | Google Arts & Culture, 201

הערות שוליים

חשמל
טכנולוגיה תחבורתית