Macam Mana Sebuah Kereta Elektrik Berfungsi

Kereta elektrik merupakan antara pencapaian yang ketara dalam teknologi automotif, memfokuskan terhadap kelestarian dan inovasi alam sekitar. Tidak seperti kenderaan tradisional yang bergantung pada enjin pembakaran dalaman yang dijana oleh petrol atau diesel, kereta elektrik beroperasi menggunakan kuasa elektrik yang diperoleh daripada bateri.

Perbezaan asas ini bukan sahaja menyumbang kepada pengurangan pelepasan karbon tetapi juga menandakan era baharu dalam kecekapan dan teknologi pengangkutan.

Konsep kenderaan elektrik (EV) bukanlah sesuatu yang baru. Malah, kereta elektrik adalah antara kereta terawal, dengan rekod sejak akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20 (Wakefield, 2018). Bagaimanapun, populariti mereka semakin merosot dengan kemunculan kenderaan berkuasa petrol.

Hanya pada penghujung abad ke-20 dan awal abad ke-21, di tengah-tengah kebimbangan alam sekitar yang semakin meningkat dan kemajuan dalam teknologi bateri, kereta elektrik mendapat semula perhatian yang ketara (Mom, 2004).

Hari ini, kereta elektrik bukan sekadar hanya sekadar medium pengangkutan, bahkan ia melambangkan komitmen untuk mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dan mengurangkan pergantungan kepada bahan api fosil.

Kerajaan dan pembuat kereta di seluruh dunia semakin melabur dalam teknologi EV, mengiktiraf potensinya dalam memerangi perubahan iklim dan peranannya dalam mobiliti masa depan (International Energy Agency [IEA], 2020).

Kebangkitan kereta elektrik juga didorong oleh prestasi mereka yang semakin efisien dan kemampuan dipandu pada jarak yang jauh. EV moden menawarkan julat kompetitif, prestasi dan keterjangkauan, menangani banyak batasan awal yang pernah menghalang penggunaannya (Fulton, Ardente, & Mathieux, 2019). Oleh itu, ia menjadi pemandangan yang lebih biasa di jalan raya, menandakan tempoh transformatif dalam sejarah automotif.

Dalam entri kali ini, kita akan lihat secara asas macam mana sebuah kereta elektrik berfungsi bersama cabaran dan potensinya pada masa akan datang.

Komponen Utama Kereta Elektrik

Motor Elektrik – Berfungsi dalam Menggerakkan Kereta

Motor elektrik adalah nadi utama yang berada di tengah-tengah setiap kenderaan elektrik (EV). Fungsinya adalah menukarkan tenaga elektrik yang diambil daripada bateri kepada tenaga mekanikal, yang seterusnya menggerakkan kereta.

Tidak seperti enjin pembakaran dalaman (internal combustion), motor elektrik memberikan kuasa serta-merta, menawarkan pecutan yang lebih lancar dan responsif.

Motor EV terkenal dengan kecekapan tingginya, menukarkan lebih 90% tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal, berbanding dengan kecekapan kira-kira 20-30% dalam enjin petrol (Ehsani, Gao, Gay, & Emadi, 2018). Jadi ia memastikan setiap tenaga yang digunakannya dan tentunya dibayar menjadi lebih berbaloi-baloi daripada dibazirkan berbanding enjin petrol tradisional.

Cuba anda bayangkan, setiap RM 100 petrol yang anda pam ke dalam tangki minyak, RM 70 akan dibazirkan ke dalam bentuk haba enjin yang terbuang, geseran komponen-komponen dalam enjin dan aksesori, dan sebagainya. Rugi bukan?

Bateri – Peranan sebagai Sumber Kuasa

Bateri dalam kereta elektrik berfungsi sebagai peranti penyimpanan tenaga, menggantikan tangki bahan api dalam kenderaan konvensional. Jenis yang paling biasa digunakan dalam EV hari ini ialah bateri lithium-ion, kerana ketumpatan tenaga yang tinggi dan kitaran hayatnya yang panjang.

Bateri ini menyimpan tenaga elektrik yang menggerakkan motor. Kapasiti bateri diukur dalam kilowatt-jam (kWj), secara langsung mempengaruhi julat kereta – jarak yang boleh dilaluinya pada satu cas (Nykvist & Nilsson, 2015). Tahukah anda, ada kereta EV Lucid Air mampu mencatatkan jarak perjalanan sejauh ~800km sekali cas. Tapi kalau tengok harga dia, tahu dah lah memang dalam mimpi sahaja lah!

Jenis Asas dan Pengecasan Kereta Electrik

Pengecasan bateri EV boleh dilakukan melalui pelbagai kaedah, termasuk alur keluar rumah standard (Tahap 1), stesen pengecas rumah yang lebih pantas (Tahap 2), dan stesen pengecasan pantas (Pengecasan Cepat DC).

Pengecasan Tahap 1 adalah yang paling perlahan, biasanya digunakan untuk pengecasan semalaman, manakala Tahap 2 menawarkan pengecasan yang lebih pantas, menjadikannya sesuai untuk kegunaan harian.

Stesen Pengecasan Pantas DC adalah yang paling pantas, mampu mengecas bateri hingga 80% dalam masa secepat 30 minit sahaja, namun ia masih belum tersedia secara meluas seperti stesen Tahap 1 dan 2 (Jabatan Tenaga A.S., 2021).

Bagaimana Kereta Elektrik Berfungsi

Menukarkan Tenaga Elektrik kepada Kuasa Mekanikal

Operasi kereta elektrik berpusat di sekitar penukaran tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal. Proses ini dipermudahkan oleh motor elektrik. Apabila pemandu menekan pedal pemecut, isyarat dihantar kepada pengawal (controller) kereta, yang mengawal jumlah kuasa yang dihantar ke motor elektrik. Motor kemudian menggunakan kuasa ini untuk memutarkan roda.

Tidak seperti enjin pembakaran dalaman, motor elektrik memberikan tork yang konsisten merentasi pelbagai kelajuan, menghasilkan pecutan lancar dan serta-merta. Karakteristik ini menjadikan kereta elektrik sangat cekap dalam keadaan pemanduan bandar, di mana trafik berhenti dan pergi adalah perkara biasa (Guzzella & Sciarretta, 2013). Senang cerita, kerita elektrik adalah sangat pick up.

Peranan Pengawal (Controller) dalam Pengurusan Kuasa

Pengawal (controller) dalam kenderaan elektrik memainkan peranan penting dalam pengurusan kuasa. Ia bertindak sebagai otak kereta yang menentukan berapa banyak kuasa yang perlu dikeluarkan daripada bateri berdasarkan permintaan pemandu (seperti pecutan dan kelajuan).

Controller juga menguruskan sistem brek penjanaan semula, yang menangkap semula tenaga yang biasanya hilang semasa membrek dan mengalihkannya semula ke bateri.

Sistem ini bukan sahaja menjimatkan tenaga tetapi juga memanjangkan jarak pemanduan kenderaan. Bahkan, controller yang lebih canggih mampu melaksanakan tugas yang sangat kompleks, seperti mengimbangi kecekapan tenaga dengan keperluan prestasi, memastikan jangka hayat bateri, dan mengekalkan keadaan operasi yang optimum untuk semua komponen elektrik (Larminie & Lowry, 2002).

Mengecas Kereta Elektrik

Gambaran Keseluruhan Pengecasan Rumah dan Di Tempat Awam

Pengecasan adalah aspek penting dalam pemilikan kenderaan elektrik (EV). Pengecasan di rumah ialah kaedah yang paling biasa, di mana pemilik EV boleh menggunakan saluran keluar dinding standard (Tahap 1) atau memasang stesen pengecasan yang lebih pantas (Tahap 2) di garaj atau laluan masuk mereka.

Pengecasan Tahap 1 adalah mudah tetapi perlahan, biasanya memberikan jarak pengecasan kira-kira 3 hingga 5 batu sejam. Sebaliknya, pengecas Tahap 2 lebih pantas, menawarkan jarak kira-kira 12 hingga 80 batu sejam, menjadikannya lebih sesuai untuk keperluan pengecasan harian (ChargePoint, 2021).

Stesen pengecas awam, termasuk stesen Pengecasan Cepat Tahap 2 dan DC (DCFC), adalah penting untuk perjalanan yang lebih jauh dan bagi pemilik EV tanpa akses kepada pengecasan rumah. Stesen DCFC adalah yang terpantas, mampu mengecas bateri EV kepada 80% dalam 30 minit hingga satu jam, bergantung pada kapasiti bateri dan output kuasa stesen pengecasan.

Ketersediaan dan pengedaran stesen pengecas awam terus berkembang, dengan banyak kerajaan dan syarikat swasta melabur dalam infrastruktur untuk menyokong pasaran EV yang semakin berkembang (International Energy Agency [IEA], 2020).

Jangka masa untuk Mengecas

Masa yang diambil untuk mengecas EV bergantung pada output kuasa pengecas dan kapasiti bateri kenderaan. Pengecas Tahap 1 biasanya mengambil masa 8 hingga 12 jam untuk mengecas sepenuhnya EV standard, manakala pengecas Tahap 2 boleh melakukan perkara yang sama dalam masa 4 hingga 6 jam.

Untuk pengecasan pantas di stesen DCFC, masa pengecasan boleh sekurang-kurangnya 30 minit untuk pengecasan 80%, walaupun ini berbeza-beza berdasarkan model EV tertentu dan keupayaan stesen pengecasan (Jabatan Tenaga A.S., 2021).

Namun begitu, penting untuk anda ambil perhatian bahawa penggunaan pengecasan pantas yang kerap boleh menjejaskan kesihatan bateri dari semasa ke semasa, jadi pemilik EV digalakkan untuk menggunakan kaedah ini dengan berhati-hati dan lebih bergantung pada pengecasan Tahap 1 atau Tahap 2 untuk keperluan harian mereka.

Selain itu, waktu dan kadar elektrik yang berubah-rubah boleh memberi kesan kepada kos dan kecekapan pengecasan, dengan sesetengah utiliti menawarkan kadar yang lebih rendah semasa waktu luar puncak (IEA, 2020).

Kebaikan Kereta Elektrik

Kesan Kereta Elektrik Kepada Alam Sekitar

Kenderaan elektrik (EV) menawarkan faedah alam sekitar yang ketara berbanding kereta berkuasa petrol tradisional. Kelebihan yang paling ketara ialah pengurangan pelepasan gas rumah hijau (green house gases). Memandangkan EV menggunakan tenaga elektrik, ia menghasilkan sifar pelepasan paip ekor, yang penting di kawasan bandar di mana kualiti udara menjadi kebimbangan.

Apabila dikuasakan oleh sumber tenaga boleh diperbaharui, seperti angin atau solar, faedah alam sekitar adalah lebih besar. Menurut laporan oleh Union of Concerned Scientists (2018), EV mengeluarkan kurang daripada separuh gas rumah hijau kenderaan petrol yang setanding sepanjang hayat mereka, walaupun setelah mengambil kira fasa pembuatan, operasi dan pelupusan kereta itu sendiri. Sangat baik untuk alam sekitar bukan?

Mengurangkan Kos Operasi

Mengendalikan kereta elektrik secara amnya dapat mengurangkan kos operasi secara umum daripada kereta berkuasa petrol. Elektrik adalah lebih murah daripada petrol pada asas setiap kilometer di kebanyakan kawasan. Di Amerika Syarikat, Jabatan Tenaga A.S. (2021) menyatakan bahawa purata pemilik EV boleh menjimatkan lebih $1,000 setahun untuk kos bahan api sahaja.

Manakala di Malaysia pula, dengan penarikan subsidi bahan api yang akan berlaku tidak lama lagi, penggunaan kereta elektrik pasti akan jadi lebih berbaloi-baloi.

Selain itu, EV mempunyai lebih sedikit bahagian bergerak daripada enjin pembakaran dalaman, yang membawa kepada kos penyelenggaraan yang lebih rendah. Motor elektrik kurang terdedah kepada haus dan lusuh, dan tidak perlu menukar minyak, penggantian palam pencucuh atau ujian pelepasan asap kenderaan yang mana kita tahu dikuatkuasakan dengan ketat oleh Jabatan Alam Sekitar Malaysia.

Faedah Prestasi Sebuah Tenaga Elektrik

Kereta elektrik bukan sahaja mesra alam dan kos efektif tetapi juga menawarkan faedah prestasi yang unggul. Mereka memberikan tork segera, menghasilkan pecutan pantas dan pengendalian responsif. Penghantaran kuasa segera ini menjadikan EV menyeronokkan untuk dipandu. Selain itu, pek bateri dalam EV sering diletakkan rendah di dalam kenderaan, memberikan pusat graviti yang rendah dan pengendalian serta kestabilan yang lebih baik.

Pengendalian motor elektrik yang senyap juga menyumbang kepada pengalaman pemanduan yang lebih selesa dan damai yang mana tiada lagi deruman bunyi enjin yang masuk ke dalam kabin. Anak-anak bolehlah tidur dengan lebih selesa bukan!

Cabaran dan Had Industri Kereta Elektrik

Hayat Bateri dan Jangkauan Kebimbangan

Salah satu cabaran utama yang dihadapi oleh kenderaan elektrik (EV) ialah hayat bateri dan kebimbangan jarak yang boleh dipandu (battery anxiety). Battery anxiety merujuk kepada ketakutan bahawa EV tidak mempunyai cas bateri yang mencukupi untuk sampai ke destinasinya, kebimbangan yang lazim terutamanya di kalangan bakal pembeli EV.

Walaupun teknologi bateri telah maju dengan ketara, menawarkan kapasiti yang lebih besar dan julat yang lebih panjang, ia masih ketinggalan berbanding julat yang disediakan oleh tangki penuh petrol. Julat purata kebanyakan EV baharu biasanya antara 150 hingga 300 batu setiap cas, walaupun ini boleh berbeza-beza berdasarkan keadaan pemanduan dan saiz bateri (Nykvist & Nilsson, 2015).

Tambahan pula, prestasi bateri boleh merosot dari semasa ke semasa, membawa kepada jarak yang berkurangan dan memerlukan penggantian bateri yang mahal. Prestasi bateri yang merosot ini boleh kita lihat dengan ketara pada telefon bimbit. Baru sahaja pakai setahun bateri dah nak kong! Betul kan? Jadi jika ia berlaku kepada sebuah kereta elektrik pasti anda sakit kepala nanti.

Kos Permulaan dan Ketersediaan Model

Harga untuk membeli sebuah kereta EV bukanlah murah kerana ia boleh jadi lebih tinggi daripada kenderaan petrol yang setanding. Hakikatnya, pada masa kini, EV menjadi lambang status sosial kerana kebanyakan modelnya merupakan harga M40 dan ke atas. Ini disebabkan terutamanya oleh kos bateri litium-ion yang tinggi, walaupun harga telah menurun secara berterusan.

Kos pendahuluan yang lebih tinggi boleh menjadi penghalang bagi kebanyakan pengguna, walaupun terdapat potensi penjimatan jangka panjang dalam bahan api dan penyelenggaraan. Namun begitu, jika kos penjimatan jangka masa panjang yang tidak seberapa, pastinya ia tidak terlalu menarik perhatian pembeli baru.

Selain itu, kepelbagaian model EV yang tersedia semakin meningkat tetapi masih terhad berbanding dengan kenderaan petrol, terutamanya dalam segmen tertentu seperti trak dan SUV besar (McKinsey & Company, 2020).

Kitar Semula dan Kebimbangan Alam Sekitar Bateri

Walaupun EV lebih bersih sepanjang hayat operasinya, ramai yang masih bimbang tentang kesan alam sekitar daripada pengeluaran dan pelupusan bateri. Perlombongan dan pemprosesan litium, kobalt dan bahan mentah lain yang digunakan dalam bateri boleh memberi kesan alam sekitar dan hak asasi manusia yang ketara. Walaupun ianya sedang bertambah baik namun timbul persoalan bagaimana industri ini boleh menampung keperluan pada skala yang lebih besar nanti.

Rata-rata bateri kereta elektrik boleh bertahan sekitar 8 ke 10 tahun dengan kemerosotan kadar pengecasan sehingga 30% di akhir hayatnya. Selepas itu, ianya perlulah ditukar untuk memastikan prestasi dan fungsi yang lebih baik. Harga bateri ini tidaklah murah dan bukanlah harga ‘rahmah’.

Contohnya, laporan daripada Bussiness Insider mengatakan bahawa kos untuk menukar bateri sebuah kereta Tesla adalah bermula $ 5,000 (~RM 20,000) ke $ 7,000 (RM 35,000) dolar Amerika. Bukankah kami katakan yang kerete elektrik ini adalah lebih kepada status sosial?

Selain itu, kitar semula bateri EV masih belum meluas, menimbulkan potensi cabaran masa depan untuk mengendalikan bateri akhir hayat dan menghalangnya daripada menjadi sumber pencemaran (Harper et al., 2019).

Kesimpulan

Kereta elektrik adalah lebih daripada sekadar alternatif kepada kenderaan berenjin pembakaran dalaman. Ia mewakili anjakan penting ke arah pengangkutan yang mampan dan lestari. Pada masa akan datang, semasa kita menghadapi cabaran global seperti perubahan iklim dan kehabisan bahan api fosil, EV menawarkan penyelesaian yang lestari yang sejajar dengan pemuliharaan alam sekitar dan kemajuan teknologi.

Dengan populariti mereka yang semakin meningkat dan penambahbaikan berterusan menandakan masa depan di mana pengangkutan bukan sahaja mesra alam tetapi juga cekap dan mudah diakses.

Namun, walaupun peralihan pengguna dan industri kepada kenderaan elektrik adalah potensi yang besar, penyelidikan dan pembangunan yang berterusan adalah penting untuk mengatasi had semasa, seperti hayat bateri dan infrastruktur pengecasan. Selain itu, kesedaran pengguna yang lebih tinggi dan sokongan daripada kerajaan dan industri adalah penting untuk mempercepatkan penggunaan EV.

Pembaca digalakkan untuk terus mendapat maklumat tentang perkembangan terkini dalam teknologi EV dan mempertimbangkan peranan yang boleh mereka mainkan dalam mempromosikan pengangkutan yang mampan.

Apabila industri automotif berkembang, kenderaan elektrik berada di barisan hadapan, menandakan era mobiliti baharu yang bersih, cekap dan berfikiran ke hadapan. Kemajuan dan penerimaan mereka yang berterusan akan memainkan peranan penting dalam membentuk masa depan yang mampan.

Kami doakan agar impian menteri-menteri kita untuk melihat jumlah kereta elektrik sebanyak 100,000 di atas jalan raya menjelang tahun 2030 akan tercapai 🙂

Rujukan & Kredit

• Fulton, L., Ardente, F., & Mathieux, F. (2019). The future of electric vehicles: prospects and challenges. Applied Energy, 255, 113738.
• International Energy Agency. (2020). Global EV Outlook 2020: Entering the decade of electric drive?. IEA Publications.
• Mom, G. (2004). The Electric Vehicle: Technology and Expectations in the Automobile Age. Johns Hopkins University Press.
• Wakefield, E. (2018). The history of the electric car. Automobile Magazine.
• Ehsani, M., Gao, Y., Gay, S. E., & Emadi, A. (2018). Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles. CRC Press.
• Nykvist, B., & Nilsson, M. (2015). Rapidly falling costs of battery packs for electric vehicles. Nature Climate Change, 5(4), 329-332.
• U.S. Department of Energy. (2021). Electric Vehicle Charging for Dummies. Office of Energy Efficiency & Renewable Energy.
• Guzzella, L., & Sciarretta, A. (2013). Vehicle Propulsion Systems: Introduction to Modeling and Optimization. Springer.
• Larminie, J., & Lowry, J. (2002). Electric Vehicle Technology Explained. John Wiley & Sons.
• ChargePoint. (2021). The Complete Guide to Charging Electric Vehicles.
• U.S. Department of Energy. (2021). Charging at Home. Office of Energy Efficiency & Renewable Energy.
• Union of Concerned Scientists. (2018). Cleaner Cars from Cradle to Grave: How Electric Cars Beat Gasoline Cars on Lifetime Global Warming Emissions.
• U.S. Department of Energy. (2021). eGallon: Compare the costs of driving with electricity. Office of Energy Efficiency & Renewable Energy.
• Harper, G., Sommerville, R., Kendrick, E., Driscoll, L., Slater, P., Stolkin, R., … & Anderson, P. (2019). Recycling lithium-ion batteries from electric vehicles. Nature, 575(7781), 75-86.
• McKinsey & Company. (2020). An integrated perspective on the future of mobility, part 3: Setting the direction towards sustainable mobility.
• Nykvist, B., & Nilsson, M. (2015). Rapidly falling costs of battery packs for electric vehicles. Nature Climate Change, 5(4), 329-332.
• BloombergNEF. (2020). Electric Vehicle Outlook 2020.
• Kempton, W., & Tomić, J. (2005). Vehicle-to-grid power fundamentals: Calculating capacity and net revenue. Journal of Power Sources, 144(1), 268-279.
• Tarascon, J. M., & Armand, M. (2001). Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. Nature, 414(6861), 359-367.