Юрий Голубовский

Электромобили известны давно. Это еще одно старое изобретение, появившееся почти одновременно с топливными элементами, газовыми двигателями и прочими «модными» в настоящий момент технологиями. Первые электромобили пошли в массовое производство еще в конце XIX-века и одно время даже умудрялись конкурировать с бензиновыми машинами. Ничего удивительного в этом не было. Нормальные надежные мощные и пригодные для частой эксплуатации автомобили с ДВС пошли в серию только в 1903–1905 годах. А до того выезжать на бензиновом транспортном средстве за город отваживались лишь немногие. Ибо можно было запросто вернуться либо пешком, либо на буксире у какой-нибудь телеги.

Посему, главные недостатки электромобиля — малый запас хода (40–60 км), скромные скоростные характеристики, а также занимающие большую часть жизненного пространства аккумуляторы, которые еще и надо было заряжать несколько часов, никого не волновали. 60 км в городе конца XIX века и в начале XX века — очень солидный дневной пробег. Скорость? 35 км/ч тогда считалась нормой для колесного экипажа (первые электропоезда к слову уже разгонялись до 200 км/ч). Зато нет запаха бензина, выхлопных газов, машина работает почти бесшумно, а управлять ей легко и приятно (ни переключения передач, ни сцепления). Примерно как современным автомобилем с автоматической коробкой передач.

Популярность электромобилей была столь высока, что они появились даже в Царской России. 1899 году петербургский изобретатель Ипполит Романов построил два электромобиля — двухместный электрокэб и 17-местный омнибус. Кэб оснащался мотором мощностью 6 л.с. и развивал скорость 35 км/ч. Запас хода составлял 64 км. Весила машина 720 кг, из которых 350 кг приходилось на свинцово-кислотные аккумуляторы.

Далее, на протяжении почти 100 лет конструкторы и инженеры не торопясь совершенствовали конструкцию. Правда, происходило это постепенно, если не сказать даже очень не торопясь. Электромобили прочно заняли нишу игрушек для богатых, машинок для гольфа, а также внутризаводского и складского транспорта. При этом они становились мощнее, что позволяло им нормально перемещаться в потоке бензиновых и дизельных транспортных средств. Хотя серийный электромобиль мощностью хотя бы в 300 л.с. не построен до сих пор. Для сравнения, серийные бензиновые машины еще в 60-х перешагнули порог в 500 л.с.

Новые аккумуляторы несколько увеличили дальнобойность электромобилей. Теперь она составляет не 60–100 км как в 1899–1989 годах, а уже целых 140–240 км. К примеру, двухместный концепт электромобиль General motors EV1 Electric (1999 год) с мотором 137 л.с. снабжен никель-метал-гидридными аккумуляторами, наподобие тех, что используются в мобильных телефонах и ноутбуках. В отличие от обычных свинцово-кислотных, известных с XIX-века, они имеют в три раза больший ресурс, и вдвое большую емкость. Потому и запас хода до 230 км, против 100–144 км у такого же EV1, но со свинцовыми аккумуляторами. Автомобиль, естественно, двухместный, ибо батареи компактностью не отличаются.

Прошло еще 10 лет. И что? Фирма BMW с гордостью представила свое «высокотехнологичное» детище Mini E, то есть электрическое. Машинка снабжена неожиданно мощным мотором 204 л.с., который питают дорогущие литий-ионные батареи. Запас хода от 154 до 240 км! Зарядка батарей занимает всего два часа (а не целую ночь, как раньше). Победа? Не совсем. Аккумуляторы весят больше 320 кг и занимают не только весь багажник, но еще и задний ряд сидений, превратив нормальный пятиместный автомобиль в двухместный электромобиль. Сколько ЭТО стоит? А неизвестно, ибо пока «ЭлектроМини» сдают в лизинг. Что, кстати, вполне разумно. Игрушка действительно очень интересная. И желающих на ней покататься довольно много.

Однако нас интересует в первую очередь, сколько будет стоить реальный серийный автомобиль с электромотором. Есть ли такой? Есть. Это Tesla Roadster, построенный на базе спортивного бензинового Lotus Elise SC. Запас хода в экономичном режиме здесь уже вполне солидный — 365 км. Двигатель 250 л.с. Мест — два, аккумуляторы литий-ионные. А теперь самое интересное — цена. Она составляет 117 тыс. евро. Против 50 тыс. евро за бензиновый аналог с похожими характеристиками. Ну, если не считать, наличие нормального багажника, большего запаса хода и меньшего на 300 кг веса. Но самое интересное не это. Каждые 4 года на Tesla придется менять аккумуляторы. Стоит эта процедурка всего-то ничего — каких-то 15 тыс. евро… В Украине за эти деньги можно купить 15 тыс. литров самого лучшего бензина.

Понятно, что с такими недостатками (запредельная цена, малый запас хода, громоздкие аккумуляторы с ограниченным ресурсом) у электромобилей крайне мало шансов потеснить бензиновых конкурентов. Но давайте представим на секунду, что все технические проблемы решены и новые мегаисточники тока стоят дешево, весят мало, размеры у них не превышают размер стандартного бензобака, а запас хода они обеспечивают такой же, как и у автомобилей традиционной конструкции. И что тогда? А тогда повторится та же история, что и с топливными элементами на водороде. А именно, где взять дополнительные электростанции, чтобы запитать многомиллионную армию электромобилей?

Собственно говоря, это прекрасно понимают инженеры и производственники. Поэтому они рассудили так. Если нельзя создать дешевые, емкие и компактные аккумуляторы, почему бы не взять «на борт» маленькую электростанцию? Экзотические варианты вроде солнечных батарей отпадают сразу — им просто не хватает рабочей площади. Даже если использовать капот, багажник и крышу — этого хватит на маломощный движок, которым можно запитать нечто весом с веломобиль.

А вот другая технология — генератор с ДВС на борту известна давно и хорошо отработана. Еще в начале XX века появились автомобили с электрической передачей. ДВС крутил генератор, ток питал электромоторы. На автомобилях, правда, схема не прижилась. Обычная механическая передача от мотора к колесам оказалась проще, дешевле, надежнее. А главное, имела больший КПД. Та же история постигла гибридные самоходные орудия «Элефант», который германский сумрачный гений все-таки сумел выпустить на поле боя под Курской Дугой в 1943 году, где почти все они были «израсходованы».

Зато там, где установка трансмиссии оказалась сложной или не выгодной, электропередача пошла на ура. Связка ДВС+генератор+электродвигатель сразу же прижилась на подводных лодках еще до Первой Мировой Войны (1914–18 гг). Под водой идем на аккумуляторах, всплыли — включаем ДВС, который заодно заряжает аккумуляторы. По той же схеме, только без аккумуляторов, работает большинство тепловозов, а также карьерные самосвалы особой большой грузоподъемностью.

На легковых автомобилях подобная технология массово появилась лишь на переломе 1990-х и 2000-х. Типичный автомобиль-гибрид (так их стали называть) имел на борту ДВС, один или несколько электромоторов, аккумулятор и компьютерную систему управления. На малом ходу машина могла передвигаться, использую энергию аккумуляторов, при разгоне подключался ДВС. А при торможении электродвигатели работали как генераторы, подзаряжая аккумуляторы. При разряде последних, ДВС автоматически включался, восстанавливая заряд. Позже появилась возможность заряжать аккумуляторы от домашней сети. Поскольку таких автомобилей пока не очень много, фатальной перегрузки электросети не произошло. Преимущества на лицо — существенная экономия топлива. Кроме того, в режиме электромобиля можно наслаждаться тишиной, а также дополнительно экономить, заряжая аккумулятор из розетки. Для путешественников «гибрид» — это еще и передвижная электростанция, от которой можно запитать нормальный телевизор, микроволновку и много еще чего другого. Недостатки, увы, тоже есть. Гибрид по цене ощутимо дороже обычного авто и становится реально выгодным только при очень больших годовых пробегах. А если учесть, что через 4–5 лет аккумуляторы скорее всего потребуют замены, то не известно окупятся ли все затраты экономией нескольких литров бензина. Может получиться и наоборот. «Экономичный» гибрид по совокупности затрат окажется дороже спортивного «пожирателя бензина» с мотором в 400 л.с.

Не все хорошо у электро- и гибридомобилей с точки зрения экологии. Хотя на первый взгляд лучше и не придумаешь. Расход бензина (дизельного топлива) либо отсутствует совсем, либо значительно меньше, чем у обычных автомобилей. Однако эксплуатация электромобилей требует увеличения расхода топлива на электростанциях при значительно более низком КПД (стоит учитывать потери при передачи электроэнергии, и при зарядке аккумуляторов). Таким образом, электромобиль — это вроде как своеобразная беспроводная разновидность троллейбуса или трамвая. В городе воздух загрязняется меньше, за городом, где расположены электростанции — больше.

Но и это еще не все. Каждые 4–6 лет возникает необходимость замены аккумуляторов. Старые придется перерабатывать. А это не самая дружественная для экологии процедура. Не говоря уж о том, что переработка потребует дополнительной энергии. Да и производство любых аккумуляторов, включая «высокотехнологичные» — относится к категории вредных. Значительно более вредных, чем переработка нефти в бензин и дизельное топливо.

Послесловие

И что же получается? Бензин умер. Да здравствует бензин? Да именно так, дорогие читатели. С самого начала максимум средств и усилий было вложено именно в «бензиновую технологию». И именно бензиновый (а чуть позже и дизельный) ДВС развивались в течение половины XIX, всего XX и частично уже XXI веков. В то время, как все альтернативные технологии либо по много лет топтались на месте, либо совершенствовались от случая к случаю. Даже нынешний прогресс в области электромобилей вызван не столько усилиями автомобильных компаний, сколько бурным развитием различных портативных устройств (мобильные телефоны, плейеры, ноутбуки и т.д.). Именно на них массово опробовали и внедрили новые типы аккумуляторов.

Более того, создается впечатление, что с 60-х годов прошлого века вообще не появилось ничего принципиально нового. К примеру, первые работоспособные автомобили на топливных элементах поехали именно тогда. С тех пор прошло уже 50 лет, однако до серии водородомобилям по-прежнему далеко. С электромобилями еще хуже — первые из них появились 120 лет назад! А ведь первый рабочий ДВС Отто увидел свет еще в 1867 году. Первый по настоящему работоспособный автомобиль с бензиновым ДВС — в 1886 году. К началу Первой Мировой Войны по дорогам мира перемещалось больше двух миллионов автомобилей, 99% которых были с бензиновым мотором.

Каковые же перспективы «альтернатив»? Если мы говорим о растительном, синтетическом и газовом топливе, то здесь главный вопрос — как будут колебаться цены на бензин? Если они начнут расти так же, как было до кризиса, альтернативное топливо будет однозначно экономически выгодным. Если же речь идет об электромобилях, «гибридах» и водородомобилях, то тут все упирается в дешевую электроэнергию (или дешевый, хотя бы по цене метана, водород).

Увы, ни гидроэлектростанции, ни солнечные батареи, ни ветрогенераторы на роль дешевой энергетики претендовать пока не могут. С гидроэлектростанциями связаны серьезные экологические последствия, в виде гниющей воды в водохранилищах. Кроме того, не забываем о возможности прорыва плотины. Добавлю также, что значительная часть гидроэлектростанций исчерпала свой ресурс и подлежит демонтажу (особенно ярко эта проблема проявила себя в России и в США). Солнечная энергия и энергия ветра также не идеальны с точки зрения себестоимости и последующего обслуживания генераторов. Посему вся надежда на термоядерную энергетику.