Электромобили вчера, сегодня и завтра

Автор: Герман Богданов
Дата: 22/12/2005

Многие наши читатели могут думать, что электромобиль – это суперсовременное средство передвижения, неуклюжее и применяемое лишь для рекламных акций крупных корпораций. Давайте выясним, так ли это на самом деле.

Для начала начнем с истории.

Электромобиль прошлого века

(по-видимому, в чемодане у женщины находятся аккумуляторы)

Считается, что первый электромобиль был создан Робертом Дэвидсоном (Robert Davidson) в 1838 году в Англии. Кстати, значительно раньше автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, всего через шесть лет после открытия Фарадеем явления электромагнитной индукции.

Это была огромная машина с ваннами, заполненными серной кислотой, с очень маленькой скоростью. Поначалу он опережал обычный автомобиль по объему выпуска и скорости передвижения - к 1912 году в США было изготовлено более 10 тысяч электромобилей, однако позже не смог стать его конкурентом. Произошло это из-за недостатка емкости существующих тогда аккумуляторов. Тяговый электродвигатель в таких машинах получал питание от батарей со свинцовыми аккумуляторами емкостью всего 20 Вт/ч*кг.

Однако с приходом XXI века топливных элементов питания и, конечно же, свежих идей (в том числе и отечественных) многие производители автомобилей дают электромобилю второй шанс. Будет ли он удачным? Для этого ответа нам надо рассмотреть существующие решения, проанализировать все плюсы и минусы и, конечно же, посмотреть на современные электромобили.

Итак, мы уже знаем, что электромобили, работающие от обычных аккумуляторов, претерпели фиаско. И хоть на сегодняшний день технология производства аккумуляторов изменилась, принцип их действия остался таким же. К тому же, к современным электромобилям предъявляют более высокие требования, чем к автомобилям 19-го века (бортовой компьютер, кондиционер, всевозможные электронные девайсы и, конечно же, мощная стереосистема). Поэтому такому современному электромобилю на обычных аккумуляторах суждено проехать не дальше, чем до ближайшей розетки. Есть ли выход? Конечно же, есть – топливные элементы питания! Давайте поближе познакомимся с этой относительно молодой технологией.

Модель топливного элемента мощностью 1,2W

Существует много различных видов топливных элементов. Одни очень громоздки и в будущем, возможно, их можно будет устанавливать на электростанции или электровозы. Другие же, например, водородные как раз и разрабатываются с целью их установки в электромобили. Все топливные элементы относятся к химическим источникам тока.

Работающая модель игрушки-электромобиля на водородном топливном элементе

Так почему же топливные элементы не используются, если все так хорошо? Потому что топливо для топливных элементов необходимо производить заранее. В этом смысле природа намного нас обогнала. С кислородом всё понятно, а вот водород необходимо конверсировать из органического топлива (либо газифицировать уголь). При этом затрачивается энергия из традиционных источников (теплоэлектростанций, например), и намного больше, чем энергия получившегося топлива (водорода) для топливных элементов.

Выходит, что использовать электромобили на топливных элементах не только не выгодно (по крайней мере, в наши дни), но еще и не удобно? К сожалению, это пока так. Правда, существует множество различных технологий более экономичного получения водорода, но до промышленного внедрения они еще далеки. Однако, на этом «электрическая тема» в автомобилестроении не закрывается. Многие крупнейшие производители представили свои концепты гибридных автомобилей, где бензиновому двигателю активно помогает электромотор, а Toyota, начиная с 1997 года серийно выпускает модель Prius (и еще несколько подобных).

Электромобиль Toyota Prius второго поколения с гибридной силовой установкой

Что же представляет собой гибридный двигатель? Это комбинация бензинового и электродвигателя, а компьютерная система управления подключает их одновременно или по очереди в зависимости от условий движения. Более того, существует режим рекуперации энергии при торможении. На фотографии представлен самый продаваемый электромобиль в мире – Toyota Prius. Эта Toyota расходует всего лишь 3,2 литра бензина на 100 километров при движении в городском цикле, а при движении по трассе она, увы, задействует только бензиновый двигатель и экономия от электропривода сходит на нет. Помимо экономичности, невозможно не оценить грацию, с которой она движется по улицам города. Да и цена ее намного ниже, чем цена экспериментальных электромобилей на топливных элементах (правда, Toyota уже 8 лет продает ее себе в убыток). Компьютерная система управления работает приблизительно так: в начале движения работает электромотор, при обычной езде – двигатель внутреннего сгорания, при наборе скорости совместно работают двигатель и электромотор. Во время снижения скорости происходит подзарядка аккумуляторов (та самая рекуперация). Однако гибриды подобного типа всё же используют традиционное топливо (хотя вредные выбросы сокращаются на 90%), да и блок аккумуляторов у них имеет не малый вес.

В качестве развития гибридной ветки Toyota выпустила модель вседорожника Lexus RX 400h, где 3,3 литровой бензиновой шестерке (211 л.с. - 155 кВт) помогает пара электромоторов суммарной мощностью 45 кВт. Кроме того, с лета этого года RX 400h продается и в России.

А теперь перейдем к небольшому обзору электромобилей (как иностранных, так и отечественных). Начнем, пожалуй, с "задир" будущего – самых-самых электромобилей мира.

Итак, первый наш рекордсмен – обновленная версия электромобиля Eliica.

Самый быстрый 'уличный' электромобиль Eliica

Этот электромобиль был создан в японском университете Кейо при содействии множества промышленных компаний. Кроме своего потрясающего изящества этот электромобиль обладает еще одним рекордом – его максимальная скорость 370 километров в час!

Восьмиколёсная Eliica разгоняется с места до 100 километров в час за 4,2 секунды, а до 160 км/ч – за 7 секунд! Поистине рекордсмен (хотя, судя по форме – это рекордсменка).

Правда в книгу рекордов Гиннеса входит другой электромобиль – White Lightning Electric Streamliner, который показал максимальную скорость 395,8 километра в час. Этот рекорд поставил пилот Патрик Руммерфильд из США.

Электромобиль White Lightning Electric Streamliner

Правда, до 100 км/ч White Lightning разгоняется за 8 секунд. Так что элегантная Eliica имеет все шансы быть признанной в "реальном" мире. Сейчас электромобиль проходит все тесты, однако уже есть более 100 человек согласных купить ее по "шуточной" цене в 260 тысяч долларов. Но, похоже, что купить Eliica хотят лишь поклонники Шумахера, поскольку по городу на такой скорости поездить все равно не суждено. Так что Eliica так и остается примером для подражания элегантности и мощности.

Далее от самых быстрых к самому экономичному. Электромобиль PAC-Car II.

Самый экономичный электромобиль в мире PAC-Car II

Этот электромобиль создан группой ученых из Швейцарской высшей политехнической школы. По словам разработчиков, этот электромобиль может объехать вокруг земного шара, израсходовав всего (!) восемь литров топлива (водорода). И это не на словах, а на практике. Автомобиль уже прошел ряд испытаний на нескольких гоночных треках мира (в том числе участвовал и в Shell Eco-marathon в Ногаро 21-го мая 2005-го года, где, собственно, и выиграл первый приз от Shell). PAC-Car работает на топливных элементах. Вес автомобиля около 30 кг. Надо заметить, что для управления машиной, пилот должен буквально лечь внутрь. Что поделаешь, аэродинамика требует жертв... Вся исчерпывающая информация представлена на сайте разработчиков (вплоть до полной электрической схемы машины).

После удачного тестирования PAC-Car II

Как сказано на сайте разработчика этого электромобиля, PAC-Car больше не "гоняет" по трекам, а ученые собирают всю исчерпывающую информацию о машине и передают ее всем заинтересованным группам. Будем надеяться, что передают куда надо...

Кстати говоря, об экономии. Британская группа Foresight Vehicle, наверное, более пессимистично смотрит в будущее. При содействии нескольких компаний и университетов в сфере транспортных инноваций, она разработала устройство Tigers (Turbo-generator Integrated Gas Energy Recovery System). Это устройство предназначено для обычных автомобилей и вырабатывает электроэнергию для электрической сети автомобиля за счёт энергии выхлопных газов.

Турбина (выделена желтым цветом)

Это небольшая турбина на выходе из двигателя, которая применяется для вращения электрического генератора. Разработчики говорят, что такой способ выработки электричества более эффективен, чем обычный генератор. Турбина создаёт очень небольшое сопротивление газам и использует их высокие температуры и давление. Также в обычном генераторе часть мощности двигателя теряется на преодоление трения приводного ремня. По оценкам разработчиков, TIGERS может снизить расход топлива у обычного автомобиля на 5-10%. Интересно было бы увидеть это всё на практике...

Тема электромобилей касается не только сектора личного автотранспорта.

Японский электробус FCHV-Bus

Называется этот автобус FCHV-BUS. Он был разработан двумя японскими корпорациями – HINO и Toyota и представлен в январе этого года. FCHV-BUS имеет размеры 10515*2490*3360 мм и рассчитан на 65 пассажиров. Автобус может передвигаться со скоростью до 85 км/ч. Он имеет два топливных элемента питания общей мощностью 180 киловатт и два мотора суммарной мощностью 160 киловатт. Если использовать такие автобусы при локальных транспортировках, то они окажутся весьма достойными, экологическими чистыми и выгодными заменами обычных автобусов... Опять же, не сейчас, а в недалеком будущем, т.к. вопрос их цены остается открытым.

Кстати, лондонские власти заявили, что к моменту проведения олимпийских игр в 2012 году по городу будут ездить автобусы без водителей. Это позволит сэкономить на зарплате, так как 60% всех доходов уходит именно на зарплату водителей. Автобусы будут полностью электрическими, и передвигаться с помощью специальных магнитных меток на дороге. Вмещать такой автобус сможет только 24 человека, зато можно будет заказывать себе отдельно автобус и ехать одному. Что ж, посмотрим.

Однако все эти электромобили недалёкое будущее, есть ли из чего выбрать отечественному автолюбителю (или, правильнее назвать, электролюбителю) сейчас, при этом, не тратя сотни тысяч долларов? Конечно же есть!

По скромному мнению автора, достойной альтернативой обычного автомобиля является Toyota Prius, о которой шла речь выше. Этот автомобиль уже не раз обкатан на наших дорогах, да и мелкий ремонт (если такой вообще понадобится) можно сделать на наших СТО. Однако, если у Вас нет 8000 долларов за секондхэнд, то можно приглядеться и не к столь элегантным отечественным электромобилям. Например, к ВАЗ-1111Э.

Отечественный электромобиль ВАЗ-1111э

Этот электромобиль унаследовал кузов от автомобиля ОКА. Производит его ВАЗ только под заказ. Стоимость его около 4000 долларов США. Работает он на обычных никель-кадмиевых щелочных аккумуляторах отечественного производства. Однако это еще не всё занятное. Блок аккумуляторных батарей напряжением 120 вольт состоит из 110 аккумуляторов напряжением 1,2 вольта каждый. Максимальная скорость 90 км/ч, до 60 км разгоняется за 14 секунд. Запас хода – 100 км в городском режиме. Правда, увидев его, сразу хочется перелистать на пару фотографий назад.

Мало? Пожалуйста! Представляю Вам ЗАЗ-1109!

Электромобиль ЗАЗ-1109

Чем вам не "запорожец" будущего? Ситуация такая же, как и в предыдущем варианте – питается электромобиль от обычных аккумуляторов. В "бензиново-ценовом" эквиваленте, такая машинка потребляет 1 литр на 100 км. То есть ЗАЗ-1109 расходует 20 кВт/ч на сотню километров. Аккумулятор машины выдерживает 400 перезарядок, одной зарядки хватает на 100 км, а заряжаться он может от обычной розетки.

Малыш ЗАЗ на подзарядке

Коробка передач у ЗАЗ действует по такому же принципу, как и автоматическая. Нулевой шум и нулевые вибрации машины. Но, батарея в такой машине стоит порядка тысячи долларов США, что лишает его главного преимущества – цены (вместе с тем, элегантности у него так и не было).

Исходя из всего увиденного, можно сделать вывод, что отечественный рынок автомобилестроения пока довольно вяло реагирует на изменения в этой сфере. На выставках были представлены и другие электромобили отечественного производства (в том числе на гибридных двигателях и водородных), однако, дальше выставок дело не дошло и поэтому они не были включены в наш обзор.

Ну что же, по отдельности всё рассмотрели, попробуем сделать из всего этого вывод.

Не для кого не секрет, что запасы нефти на земле не вечны, а человечество их очень неэкономно использует. Темпы использования нефти не уменьшаются, а наоборот увеличиваются. Так же увеличивается и ее цена. Поэтому, переходить на альтернативные источники энергии не только нужно, а и необходимо. Сейчас много в мире разработано в этом направлении, однако реальной альтернативы еще нет. Все сводится, опять же, к нехватке энергии и непростом, либо долгом, либо дорогом способе ее восполнения.

Однако не все так плохо. У нас есть в запасе несколько десятилетий и уже большой полученный опыт в этой области. Mitsubishi же обещает к 2010 году выпустить в серийное производство представленный на выставке в Токио электромобиль Colt MIEV, цена которого не будет превышать 13 000 долларов. Примечательность его заключается в том, что электромотор расположен внутри диска (как в Eliica и RX 400h), а блок щелочных аккумуляторов под полом авто.

Диск гибрида Mitsubishi Colt MIEV

Honda Motor прогнозирует, что к 2015 году цена набора топливных элементов для одного автомобиля упадет до 50 000 долларов. А специалисты из General Motors говорят, что уже к 2010 году такой набор будет стоить до 5 000 долларов!

По скромному мнению автора, будущее всё же за топливными элементами. Ведь энергию можно запасать из так называемых непостоянных источников энергии. Пусть солнечные и ветряные электростанции синтезируют нам водород (путем электролиза), запасая его при необходимости, а человечество будет его использовать в качестве топлива. Есть и другие способы. И может когда-то, в недалеком будущем, когда нам захочется выпить экологически чистой воды, мы поднесем стаканчик к выхлопной трубе нашего электромобиля, правда, придется к ней добавить комплект минеральных присадок, т.к. H2O для питья не столь пригодна.

http://ecovillage.narod.ru/energy/jacques/coal_words.htm