Электромобиль; достоинства, недостатки, перспективы

Электромобиль — достоинства, недостатки, перспективы

На сегодняшний день все больше стран выражают намерения запретить продажу на своей территории в обозримом будущем автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Причем это не зависит от того, на каком виде топлива они работают – будь то бензин, солярка или газ. А ряд стран даже определились с конкретными сроками, когда этот запрет будет у них введен.

Вот их неполный список:

1. Норвегия – 2025 год.
2. Ирландия – 2030 год.
3. Швеция – 2030 год.
4. Дания – 2030 год.
5. Бельгия – 2035 год.

И этот список можно еще продолжить. Единственными транспортными средствами, которым будет разрешена в дальнейшем эксплуатация на территории этих стран будут те, которые работают на электричестве – электромобили. Ну и, естественно, весь коммерческий грузовой и пассажирский электрический транспорт.

Что же заставляет людей принимать столь жесткие меры?

Железный конь на смену крестьянской лошадке

В начале XXI века трудно поверить в то, что электромобиль пришел к нам из далеких времен ковбоев, джентльменов и прочего «шерлокхолмса». Мало того что он появился раньше привычного нам автомобиля, так еще и лет двадцать опережал бензинового собрата по множеству технических и потребительских характеристик.

Идея самодвижущегося экипажа занимала умы ученых и инженеров со времен Античности, а одним из первых прототипов автомобиля считается пружинная повозка 1Леонардо да Винчи. Как часто случалось с проектами Леонардо, этот протоавтомобиль так и остался рисунком на бумаге, но в наше время энтузиасты построили повозку по чертежам великого итальянца и признали ее рабочей.

Конец XIX — начало XX века — время, революционное во всех отношениях, в том числе и в техническом. В небо робко поднялись первые самолеты, огромные океанские лайнеры связали материки надежными и быстрыми маршрутами, а автомобиль стремительно превращался из «дьявольской машины», распугивавшей богобоязненных селян, в доступный и необходимый транспорт.

За место на булыжных мостовых стремительно растущих мегаполисов Европы и Америки боролись сразу три вида «безлошадных повозок» — паровые, бензиновые и электрические. И двигатель внутреннего сгорания не был лидером в этой гонке.

В первое десятилетие XX века на дорогах США царствовали паровики и электрокары — у них было примерно по 40% от общего количества машин, а бензиновые автомобили плелись в хвосте у конкурентов с 20%, и не без причины.

Паровики были невероятно мощны, их использовали в качестве грузовиков, дилижансов и тягачей. Благодаря совершенным двигателям они стали чемпионами грузоподъемности и всеядности: сжигать в их топках можно было всё что угодно, от угля до мазута. Но проблем тоже хватало: прожорливые, тяжелые и главное — очень капризные моторы, которые при закипании котла могли взорваться, покалечив или даже убив не только пассажиров, но и «счастливчиков», оказавшихся поблизости. Кроме того, перед тем, как отправиться на паровой повозке в путь, водителю предстоял крайне увлекательный ритуал: нужно было залить воду в котел, раскочегарить его до нужной температуры и внимательно изучить показания приборов, чтобы не взлететь на воздух. К тому же паровой двигатель был «грязным» не только в плане экологии — владельцы паровиков часто были похожи не на обладателей чуда техники, а на трубочистов, отпахавших пару смен сверхурочно.

Двигатели внутреннего сгорания пока плелись позади паровых и электрических конкурентов. Их моторы были в конце XIX века еще довольно слабыми, запас хода небольшим, а бензин и вовсе продавался в аптеках, потому что в первую очередь считался антисептиком. Кроме того, не существовало стандартов для производства двигателей, и каждая компания предлагала собственный вариант. Какие-то были мощнее — какие-то слабее, одни потребляли больше топлива — другие меньше, одни были надежнее — другие глохли через каждый квартал.

Кстати, гибридный автомобиль — это тоже совсем не сегодняшнее изобретение.

Еще в 1900 году Фердинанд Порше представил свой гибрид Lohner-Porsche, который был оснащен двумя бензиновыми и двумя электрическими двигателями.

Бензиновые силовые установки заряжали батареи, а машина могла идти как на «чистой» энергии, так и на жидком топливе.

Правда ли, что электромобили экологичнее бензиновых

Рассматривая рекламные буклеты и описание электрокаров, может показаться, что вокруг только плюсы электромобилей для экологии. Мол, они полностью безопасны и не загрязняют окружающую среду. Таким способом производители такой техники привлекают покупателей и убеждают правительства разных стран работать над «озеленением» транспортной системы.

На практике безопасность такого транспорта, а вопрос, экологичны ли автомобили, подлежит серьезному исследованию. Но уже поверхностного анализа достаточно, чтобы увидеть больший вред экологии, чем пользу. Так, если оценивать степень загрязнения электрокаром, последний наносит ущерба на сумму около 1100 долларов и более.

Это можно объяснить несколькими факторами:

• Необходимость электрической энергии. Несмотря на то, что выбросы электромобиля безопасны, для заряда его аккумулятора необходима энергия. Электричество вырабатывается на атомных, гидро и тепловых электрических станциях. В меньшей степени используется энергия ветра и солнца. Последние два варианта наиболее безопасны для экологии, а вот остальные наносят ей прямой вред, ведь работают на нефти, газе и угле. С ростом электрического транспорта будет повышаться потребность в мощностях, а это — прямой путь к дополнительному загрязнению окружающего воздуха.

• Производство. При рассмотрении вопроса, насколько экологичны электромобили, нельзя игнорировать опасность производства аккумуляторов. При их изготовлении применяются химические компоненты, производные нефти и прочие опасные элементы. Чтобы изготовить литиевые батареи для электромобиля, приходится нанести существенный вред экологии. И чем выше будут запросы общества, тем больший вред будет нанесен окружающей среде.
• Утилизация. При рассмотрении вопроса, почему электромобили не экологичны, нельзя упускать вопрос аккумуляторных батарей. Ориентировочно к 2024-2028 года общество станет перед серьезной проблемой — как утилизировать аккумуляторы «зеленых» машин. Общество еще не готово к переработке таких источников питания, поэтому их придется выбрасывать или создавать специальные хранилища. Некоторые производители заявляют, что их продукцию можно использовать для вторичной переработки, но это возможно не всегда.

Могут ли электромобили вредить экологии?

Сами по себе электродвигатели образуют «чистый выхлоп», ничего не сжигая, не образуя парниковых газов. В этом отношении им «проигрывают» даже самые экологичные и новейшие машины на гибридных двигателях. Однако проблема заключается в том, что выхлопные газы не единственный побочный продукт эксплуатации автотранспорта.

Так, исследователи университета Эдинбурга пришли к заключению, что сам факт эксплуатации электромобилей приводит к выбросам в окружающую среду значительного количества вредных микрочастиц. Это происходит в процессе движения автомашины, причём таких вредных частиц образуется больше, нежели при использовании ДВС. Другое исследование также подтвердило этот факт. Микрочастицы такого рода образуются при торможении и разгоне.

Их источниками являются:

• Тормозная система;
• Покрышки, разрушающиеся в процессе использования;
• Масса транспортного средства – чем больше оно весит, тем больше усилия требуется для разгона и торможения;
• Дорожное покрытие под влиянием массы автомашины.

В 2013 году представители университета Хартфордшира (Великобритания) под руководством Ранжита Сохи провели показательный эксперимент. В тоннеле, через который ежесуточно проходит путь более 50 тысяч автомашин были установлены детекторы твёрдых микрочастиц.

Датчики позволили выявить, что одна автомашина за день оставляла до 50 микрограмм микрочастиц твёрдого характера разной природы. Треть из них были образованы посредством двигателей. Существенная их доля приходилась на частицы дорожного покрытия, резину и пыль от тормозной системы.

Эти микрочастицы выступают наиболее опасным типом выбросов. Выхлопные газы оказывают негативное воздействие на здоровье в долгосрочной перспективе, по мере накопления, но названые твёрдые частицы делают это гораздо быстрее, непосредственно вызывая различные заболевания, в числе которых патологии сердца и дыхательных путей.

Главный «подвох» скрывается в том, что электрокары в среднем тяжелее классического авто практически на четверть – до 25%, как заверяют эксперты. Так, для сравнения два сопоставимых авто «Tesla Model S» и «BMW 7-Series» имеют массу 2,1 тонны против 1,7 тонны соответственно.

В подтверждение этого факта говорит и то, что владельцы электрокаров вынуждены относительно чаще обращаться в автомастерские с целью замены резиновых покрышек ввиду их износа. Сравнительно повышенная масса электрокаров связанна с тяжёлыми аккумуляторами, которые намеренно устанавливаются производителями с целью увеличения дальности автономного хода машины без необходимости подзарядки.

Даже самые «лёгкие» агрегаты на электродвигателях имеют внушительный вес. Отсюда прямо вытекает проблема ускоренного износа шин, тормозной системы и дорожного покрытия, и как следствие – повышается образование вредных твёрдых микрочастиц. В определённой мере это и нивелируют эффект экологичности таких авто.

Минусы солнечной энергетики

В случае с солнечной энергией мы опять сталкиваемся с необходимостью вредного производства. Кроме того, что сами батареи уже требуют больших производственных мощностей, мы опять сталкиваемся с необходимостью накопления энергии.

Кроме этого, производство солнечных панелей пока достаточно дорогое. Эффективность, в свою очередь, хоть и выросла в последнее время, все равно недостаточна для полноценной замены других источников энергии. Именно поэтому полностью перейти на потребление возможно только в случае с небольшими домохозяйствами в солнечных регионах. В остальных случаях это только дополнение.

Экологичность

Наверняка у большинства людей электромобиль ассоциируется со словом «экологичный». У электротранспорта нет выхлопа в отличии от авто с ДВС, но это не делает их на 100% экологически безопасными. Во-первых, никто не отменял вредные выбросы от износа шин и тормозных механизмов. Во-вторых, справедливо будет считать вредные выбросы в течение всего цикла жизни автомобиля, а не только во время движения, и здесь ряд исследований приходит к неутешительным выводам.

Авторы исследования IFO считают, что включать электромобили в список транспортных средств с нулевым значением выбросов СO₂ было преждевременным решением в ЕС, поскольку это означает, что электромобили не генерируют такие выбросы. Реальность же такова, что в дополнение к выбросам CO₂, которые образуются при производстве электромобилей, почти все страны ЕС генерируют значительные выбросы CO₂ еще и во время зарядки аккумуляторов машин.

Так что заявления о 100-процентной экологичности электротранспорта не более чем миф, ведь само производство электромобилей наносит больший вред экологии, чем изготовление авто с ДВС, из-за батарей, для создания которых необходимы литий, медь, кобальт и другие полезные ископаемые.

Шведский институт IVL высчитал, что за один только киловатт-час мощности батареи в производстве в атмосферу выпускается около 150-200 кг C0₂, то есть для электромобиля с батареей на 100 кВт ещё перед самой первой поездкой будет выпущено в воздух 17 тонн CO₂.

Среднестатистическая машина с двигателем внутреннего сгорания производит столько диоксида углерода лишь после того, как проедет 100.000 км.

Во время движения сам электромобиль не производит вредных выбросов, но с учетом того факта, что в большинстве случаев электричество берется не из воздуха, и здесь все не так радужно.

Уровень экологичности во время эксплуатации электромобиля сильно зависит от источника получения электричества, необходимого для заряда батарей. Чем больше возобновляемых источников энергии будет использовано для производства электроэнергии, тем экологичнее будет сам автомобиль во время эксплуатации.

Биотопливо: отходы и водоросли

Этанол, FlexFuel, биодизель и биогаз, — все эти технологии уже позволяют получать эффективную альтернативу бензину, используя растительные компоненты, сельскохозяйственные отходы и даже отходы жизнедеятельности человека. Экологичность — главное преимущество биотоплива. Растения, которые используются для получения необходимых веществ, поглощают CO₂, нейтрализуя тем самым углеродный след.

Еще один плюс биотоплива — это наличие готовой инфраструктуры. Заправиться «водорослевым дизелем» в теории можно на обычной АЗС — для этого не требуется специальное оборудование.

Но у технологии есть и существенные минусы. Для получения биотоплива нужно большое количество биомассы, а для этого требуются колоссальные земельные ресурсы. В Бразилии под поля для сахарного тростника приходится вырубать деревья в лесах Амазонки, а это большой удар по экосистеме.

Проблема заключается и в автомобилях — не каждому транспортному средству подходит такой вид топлива. Например, популярный биоэтанол E85 (смесь спирта и бензина) при сравнимых объемах приводит к большему расходу топлива, чем чистый бензин.

Популярность биотоплива в будущем зависит от появления новых производственных технологий. Так, в Дании тестируют автомобили на бензине с добавлением водорослей. Пока растительный компонент составляет всего 10%, но ученые надеются увеличить его долю. Водоросли, в отличие от сахарного тростника, не требуют земельных ресурсов, их не нужно удобрять и обрабатывать от вредителей, поэтому они наносят меньший вред окружающей среде. Пока использование водорослевого топлива экономически не целесообразно, но если исследователям удастся оптимизировать технологию, у нее есть шансы на успех.

Ежегодное усовершенствование моделей

Каждый год обновляется программное обеспечение электрокаров, что позволяет улучшать общие технические характеристики. Такую тенденцию можно сравнить с постоянно обновляющимися линейками ноутбуков, смартфонов, где каждый следующий вариант лучше предыдущего.

Производители говорят, что каждое обновление увеличивает производительность авто на 10%. Вся система становится технологичнее, ею легче, приятнее управлять. Это можно сравнить с «прокачкой» персонажа в компьютерной игре.

Ни да, ни нет не говори

Почему же в РФ так мало распространены электромобили? Конечно, главная причина — их дороговизна. «Если бы электрокары стоили дешевле, россияне бы активно покупали их, даже несмотря на отсутствие инфраструктуры», — уверен депутат Государственной думы Александр Васильев.

Наверное, он в какой-то степени прав: я вспомнил историю своего приятеля, который приобрел небольшой японский электромобиль, а заряжал его, протянув удлинитель из окна своей квартиры, и был доволен.

Между тем Александр Васильев отметил, что километр проезда на электромобиле в несколько раз дешевле, чем на бензиновом двигателе. При этом параллельное развитие инфраструктуры, распространения зарядных станций будет стимулировать совершенствование целых отраслей экономики. Также электромобили проще в обслуживании. «Деталей в двигателе электромобиля гораздо меньше, чем в бензиновом, и выходить из строя там, по сути, нечему», — утверждает депутат.

С российским парламентарием согласен и американский предприниматель Илон Маск. Он отмечает, что весь транспорт (корабли, автомобили и самолеты) в скором времени будет электрическим. «Что иронично, единственным исключением будут ракеты», — сказал Маск в ходе своего видеовыступления перед миллионами россиян на марафоне «Новые знания».