Электро Автомобили: Назад в Будущее!
В конце 19-го века электро автомобили казались очень перспективными. В то время автомобили на двигателе внутреннего сгорания были медленными и неуклюжими, и мало кто верил в то, что они вообще долго просуществуют. Спустя столетие автопроизводители снова обращают свой взор на электро авто.
Тележка с электродвигателем — таким был первый электромобиль в далеком 1841 году.
Вторым по популярности безлошадным персональным транспортным средством считался паромобиль. Электромобиль La Jamais Contente в 1899-м установил рекорд скорости на суше. Он первым в мире преодолел знаковый барьер в 100 км/ч. В 1910 году в Нью-Йорке работало около 70 тыс. такси на электротяге.
Всё изменилось в 1912-м, когда Генри Форд запустил конвейерное производство автомобилей. Первые его «Модели Т» стоили почти вдвое дороже более эффективных электромобилей тех времен. Однако серийное производство позволило существенно снизить их цену.
Кроме того, машина оказалась более автономной: ее бензобак был гораздо легче свинцовых аккумуляторов и позволял на одной заправке пройти намного большую дистанцию.
Возвращение аккумуляторов
Про электромобили вспомнили в 1960-е годы, когда стали анализировать влияние чадящего автотранспорта на экологическую обстановку.
Но привычный уклад жизни пересилил панические настроения. Лишь рост стоимости топлива заставил глав автомобильных концернов прекратить бездумную «гонку вооружений» в 1970-е годы. Тогда дело ограничилось производством менее прожорливых машин.
С тех пор вплоть до 90-х годов прошлого века особых подвижек в развитии электромобилей не было. Пока Калифорнийский комитет воздушных ресурсов (CARB) не решил к 1998-му довести количество проданных в штате Калифорния авто с нулевыми выбросами до двух процентов, а к 2003-му — до десяти процентов. Конечно же, столь оптимистичный план реализовать не удалось.
Тем не менее корпорация General Motors (GM), автогигант номер один на то время, отреагировала быстрее остальных, разработав и выпустив в начале 90-х полноценный электромобиль EV1. Правда, приобрести его было невозможно, машины выдавались на условиях оперативного лизинга по 299 долларов в месяц. Себестоимость каждого составляла около 80 тыс. долларов.
Свинцово-кислотные батареи позволяли двухместному автомобилю массой 1350 кг без остановок проехать до 120 км в городе и 150 км по шоссе.
Максимальная скорость была принудительно ограничена на отметке 129 км/ч, а до 100 км/ч EV1 разгонялся менее чем за десять секунд. Стоимость мили пробега при этом составляла около цента против 10–30 центов у авто с бензиновым двигателем.
В погоне за низким коэффициентом аэродинамического сопротивления (0,195 против 0,33–0,37 у обычных автомобилей) конструкторы придали машине необычную форму. В основном из-за нее модную новинку выбирали голливудские звезды.
Постепенно идеей прониклись и простые энтузиасты. На рынке появилось больше электромобилей других автопроизводителей. В 1999 году компания GM выпустила второе поколение EV1, уже с никель-металл-гидридными аккумуляторами, увеличившими пробег почти вдвое — до 250 км. Но новинку по-прежнему нельзя было купить.
Примерно в те же годы CARB пересмотрел свои требования и заменил нулевую эмиссию на супернизкую.
Не исключено, что на комиссию оказали давление нефтяные магнаты и автопроизводители. В 2003-м корпорация General Motors закрыла электромобильный проект. За пять лет в Калифорнии нашли своих владельцев около 5500 электромобилей, в том числе 1117 EV1. Но лишь два экземпляра выжили в музейных запасниках. Все остальные были изъяты и уничтожены GM.
В качестве причин называлось окончание срока службы аккумулятора. Лишь Toyota оставила владельцам модели RAV4, которые представляли собой переделанные в электромобили обычные кроссоверы.
Электро сегодня
Сейчас Toyota является электроавтопроизводителем номер один в мире. Десять лет назад именно японская компания выпустила первый серийный гибридный автомобиль — Prius. В нем двигатель внутреннего сгорания был состыкован с электромотором. А чтобы помочь детищу выдержать конкуренцию с традиционными соперниками, Toyota демпинговала. На каждом таком авто японцы теряли около пяти тысяч долларов, почти 20% себестоимости.
Компания эту информацию не афишировала, но и не опровергала. Как показало время, такие потери положительно повлияли на ее имидж.
Сегодня продается уже третье поколение модели Prius, и демпинговать не приходится: машина рентабельна и не является единственным гибридным авто на рынке. Первые гибридные автомобили в Украине появились несколько лет назад. Но это были отдельные экземпляры, завезенные в частном порядке неофициальными импортерами.
Лишь недавно появилась возможность купить гибридные Lexus RX400h или Mercedes S 400 BlueHybrid у официального дилера.
Массовое нашествие электромобилей в городах может вызвать проблемы. Ведь это означает дополнительную нагрузку на городские электрические сети. Например, авто с двигателем мощностью 80 л. с. за два часа (поездка на работу и обратно) «скушает» примерно 100 кВт•ч энергии — примерно треть месячного потребления обычной городской семьи. А что будет, если весь автотранспорт станет электрическим?
К примеру, Россия в год потребляет около 30 млн тонн бензина. Энергоемкость всего этого горючего — 330 млрд кВт•ч. То есть производство электроэнергии в стране для замены ею всего бензина придется увеличить на треть (РФ вырабатывает более триллиона киловатт-час ежегодно).
Конечно, это расчеты грубые, не учитывающие потери при преобразовании энергии.
Впрочем, вряд ли в ближайшее время на электричество перейдет даже десять процентов авто. А это означает увеличение потребления электроэнергии на единицы процентов. Так что проблема кроется не в генерирующих мощностях, а в инфраструктуре для подзарядки.
ЭЗС вместо АЗС
Гибридные авто — лишь переходное звено к чистым электромобилям. К тому же, еще есть ресурсы у двигателей внутреннего сгорания, эффективность которых можно повысить. А тем временем автопроизводители решают вопросы с типом аккумуляторных батарей, способом зарядки и развитием инфраструктуры.
С типом аккумуляторов вроде бы уже определились: наиболее перспективными сейчас являются литий-ионные, как в мобильных телефонах. Инженеры Nissan обещают к 2015 году создать новое поколение таких аккумуляторов, которые будут в два-два с половиной раза более емкими, чем сейчас.
Целью является автономия в 400 км (дистанция, проходимая на одной зарядке), что соответствует среднему пробегу нынешних автомобилей с бензиновым двигателем на одном баке. Учитывая городские условия эксплуатации, электромобиль придется заряжать раз в неделю. Литий-ионные батареи выдерживают больше тысячи циклов заряд-разряд, что отвечает пробегу в несколько сотен тысяч километров и сопоставимо с ресурсом современных двигателей внутреннего сгорания в легковых машинах. Да и утилизация этих батарей не так вредна, как свинцово-кислотных, и сам технический процесс уже отработан.
Современные эффективные дизельные двигатели, поддержанные комплексом мер, оптимизирующих расход топлива (улучшенная аэродинамика, шины с пониженным сопротивлением качению, система регенерации энергии при торможении, функция выключения/включения двигателя на светофорах, растянутый ряд передаточных чисел в коробке передач и т. д.), позволяют гибридному седану BMW 320d (163 л. с., 360 Н/м) расходовать в городе около 5 л/100 км, а в среднем цикле всего 4,1 л/100 км.
При этом до 100 км/ч авто может разогнаться за 8,2 секунды, а максимальная скорость составляет 225 км/ч. Емкость бака — 63 л, то есть на одной заправке машина теоретически должна проходить до полутора тысяч километров.
На другой чаше весов — чисто электрический BMW ActiveE, который покажут в январе 2010-го на автосалоне в Детройте.
У него синхронный 125-киловаттный (170 л. с., 250 Н/м) электродвигатель и литий-ионные аккумуляторы. Установка разработана BMW совместно с корпорацией SB LiMotive (союз фирм Bosch и Samsung). Машина оснащена всевозможными системами сохранения энергии (рекуперативная тормозная система, специальная программа управления аккумуляторами и т. д.), но больше 160 км на одной зарядке ей не проехать. После показа на автошоу в следующем году немцы начнут масштабные испытания электромобиля ActiveE, чтобы к 2015 году наладить его серийное производство.
Правда, уже с новым кузовом.
Когда же аккумуляторы станут эффективнее и доступнее? Очевидно, не раньше начала их массового производства. Заняться им намерена, в частности, компания Sony.
В ближайшие пять-семь лет ее инвестиции в разработку автомобильных аккумуляторов и в строительство завода по их производству составят 100 млрд иен (свыше миллиарда долларов США).
Пятикратное удешевление батарей возможно лишь тогда, когда мировой автопарк электромобилей составит десять процентов. Такое заявление сделал на прошедшей недавно конференции по автомобильной электронике в Мюнхене глава перспективных разработок концерна Volkswagen Вольфган Штайер. По его мнению, это случится только через 15 лет.
К тому времени электромобильная инфраструктура уже будет развитой. По крайней мере, судя по нынешним темпам и заявлениям. Например, в декабре 2006-го в Лондоне появились две открытые заправочные (точнее, зарядочные) станции для электромобилей.
На городских автостоянках и в гаражах уже действует 48 бесплатных пунктов зарядки. Планировалось, что к концу 2009-го в Великобритании будет функционировать тысяча таких станций. Годовой абонемент на любую из них составит 75 фунтов стерлингов.
В Париже на первом этапе будет построено 300 бесплатных пунктов зарядки электромобилей. Мэр города намерен закупить четыре тысячи электромобилей, чтобы через 700 пунктов проката сдавать их по 200–250 евро в месяц.
В 2007 году израильский бизнесмен Шаи Агасси презентовал проект Better Place. Цель — строительство сети электрозаправочных станций (ЭЗС) для электромобилей в различных странах мира.
На ЭЗС можно будет заряжать или менять аккумуляторы электромобилей на уже заряженные. Project Better Place ведет переговоры в нескольких государствах о создании пилотных сетей. Бизнес-модель будет аналогична бизнес-моделям операторов сотовой связи. То есть электромобиль станут продавать без дорогостоящей батареи, которую можно сравнить с карточкой оператора. За каждый километр пути, как за минуту разговора, будет взиматься фиксированная плата.
Ожидается, что в 2010-м она составит восемь центов за милю, в 2015-м — четыре цента, а в 2020-м — всего два американских цента за милю.
Определилась с направлением развития национального автопрома и Германия. Тема проектирования электромобилей обсуждалась в ходе расширенной встречи федерального и земельных министров транспорта 20 ноября в Гейдельберге. До весны 2010 года предполагается конкретизировать и доработать план поддержки производства электромобилей, принятый еще предыдущим правительством. В плане обозначена и цель: к 2020-му в Германии должно быть выпущено не менее миллиона таких машин.
Для этого из бюджета будет выделено 500 млн евро. Volkswagen собирается запустить серийное производство электромобилей к 2013 году. Председатель правления компании Мартин Винтеркорн уверен, что электроавтомобили в будущем будут играть ключевую роль.
Аналогичную цель поставил и президент Соединенных Штатов Барак Обама, но сроки назвал другие — уже через шесть лет на американских дорогах должен бегать миллион электромобилей! На поддержку рынка электромобилей выделено около 11 млрд долларов.
Такие масштабные вливания могут создать на этом рынке ситуацию, когда предложение сильно превышает спрос. Сейчас Nissan пытается получить 1,6 млрд долларов из этих средств на выпуск 150 тыс. машин, которые будут заряжаться от сети. Компания Ford уже получила 5,9 млрд долларов и намерена выпустить электроверсию своего Transit уже в следующем году. В 2011-м она собирается представить заряжающийся от сети Focus.
Компания Tesla Motors еще в прошлом году начала продажи спортивного электромобиля Roadster по цене 109 тыс. долларов. В 2009-м министерство энергетики США выделило ей кредит в размере 465 млн долларов на создание более мощной версии электромобиля.
Даже российский ГАЗ намерен в следующем году представить электрическую «ГАЗель-Электро».
К развитию инфраструктуры, несомненно, подключатся и нефтяные гиганты. Уже сегодня некоторые из них перестают вкладывать средства в развитие нефтяного бизнеса, чтобы инвестировать в создание электрической инфраструктуры. Но захотят ли прилежные европейцы возиться с электромобилями, учитывая, как много времени занимает их заправка? Нынешним электромобилям для полноценного восстановления сил нужен шести-, а то и восьмичасовой сон возле розетки.
Специализированные промышленные терминалы способны вдвое сократить время зарядки. Уже сегодня есть технологии, позволяющие зарядить батареи на 80% всего за 15 минут. Но в целом самой логичной выглядит система сменных аккумуляторов, которые будут заряжаться в те часы, когда электричество самое дешевое. Такой подход позволит многим национальным энергосистемам решить вопрос с избыточным электричеством в ночное время и не допустить еще большего его потребления в часы пик.
Добавим, что заряжающиеся от сети электромобили на аккумуляторах — не единственно возможные.
В качестве источников электричества для них рассматриваются и суперконденсаторы (они же — ионисторы), и топливные ячейки, где химическая энергия топлива преобразуется в электрическую напрямую, без стадии горения. Экспериментальные варианты таких машин уже бегают по дорогам.
