Электромобили – настоящее и будущее

Электромобиль – традиционное и удобное средство передвижения героев фантастических романов, в повседневной действительности для многих до сих пор остается экзотикой. Каковы же настоящие возможности и будущие перспективы этого экологичного транспортного средства? Давайте попробуем разобраться в стоящих перед ним проблемах и открывающихся перед нами возможностях.

Электромобили – история развития #

Прототипы современных электромобилей начали конструировать еще до изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) – основы современного автомобиля. Всего лишь через несколько лет после открытия Майклом Фарадеем в 1831 году явления электромагнитной индукции появились электродвигатели, пригодные для использования в электромобилях. А одно из первых электродвижущих транспортных средств было создано шотландцем Робертом Дэвидсоном в 1838 году в Англии.

В конце XIX и начале XX века электромобиль был одним из основных средств передвижения, успешно конкурируя вначале с каретами (повозками) на паровой тяге и далее с первыми бензиновыми автомобилями. Именно на электромобиле впервые в мире был преодолен рубеж скорости 100 км/ч. В 1899 году электромобиль La Jamais Contente во французском городе Ашер (близ Парижа) достиг невиданной тогда скорости – 105,882 км/ч.

В те времена количество электромобилей в разы превосходило автопарк чадящих собратьев. Только в нью-йоркском такси в 1910-х годах работало до 70 тыс. электромобилей. Значительное распространение имели грузовые электромобили и электроавтобусы (омнибусы). Разработкой электромобилей занимались такие известные инженеры и изобретатели как Томас Эдисон, Никола Тесла.

Надо сказать, что электромобиль в начале прошлого века идеально вписывался в размеренную городскую жизнь. Пользовались им, в основном, состоятельные и интеллигентные люди. Для них в то время скорость и дальность пробега были не так существенны, как удобство и простота обслуживания, комфортность поездки. А электромобиль был чистым, удобным и престижным транспортом – в отличие от пропахших бензином и маслом, дымных и шумных бензиновых экипажей, которые были уделом энтузиастов типа автомеханика Адама Козлевича из всем известного фильма "Золотой теленок" по бессмертному произведению Ильфа и Петрова.

В России наибольших успехов в конструировании электротранспорта добился Ипполит Владимирович Романов. Петербургский изобретатель спроектировал две модели электромобилей (двухместная и четырехместная коляски), а также 17-местный и 24-местный омнибусы. Предполагалось использовать их на первых омнибусных маршрутах Санкт-Петербурга. Однако из-за бюрократических препонов и сопротивления владельцев повозок на конной тяге, организовать транспортные перевозки с использованием омнибусов Романова не удалось.

Дальнейшее совершенствование ДВС позволило устранить основные недостатки в надежности работы и удобстве эксплуатации автомобилей, а в последующем добиться существенного комфорта для водителя. Со временем автомобили с ДВС дешевели и такие их преимущества как скорость и дальность поездки, а также наличие недорогого и весьма удобного бензинового топлива привели к постепенному исчезновению электромобилей.

Наследники первых электромобилей остались лишь в сферах специфического применения, где недопустимы выхлопные газы и шум от ДВС. Хотя формально и не принято относить к электромобилям электротранспорт, используемый в закрытых складских терминалах, вокзалах, выставочных комплексах, зонах отдыха и развлечений. Заметное возрождение интереса к электромобилям произошло в прошлом веке, в 60-е годы из-за появления экологических проблем, а в 70-е годы еще и из-за резкого роста стоимости топлива в результате энергетического кризиса.

Как работает электромобиль? #

Общий принцип конструирования электромобилей – использование электрического двигателя (одного или нескольких) для преобразования электрической энергии в механическую. Существует два основных типа электродвигателей. Одни работают на переменном токе, другие с использованием непосредственно получаемого от аккумуляторов постоянного тока. Двигатели переменного тока в сравнении с использующими постоянный, имеют более простую и надежную конструкцию, лучше подходят для использования в электромобилях, но требуют дополнительных преобразователей для получения переменного тока.

Оба типа двигателей в сравнении с ДВС имеют гораздо более простую, надежную, компактную и ремонтопригодную конструкцию. Не говоря уже о более высоком коэффициенте полезного действия и минимальном влиянии на окружающую среду. В традиционных электромобилях для передачи на колеса крутящего момента используется обычная автомобильная конструкция. В перспективных проектах электромобилей применяют более специфические системы. Одна из них с использованием т.н. мотор-колеса. При этом колесо и электродвигатель составляют единую конструкцию, а индивидуальное управление колесами улучшает управляемость, но имеет и некоторые недостатки. Так, повышенная масса такого колеса требует более надежных амортизаторов.

Основным источником энергии по-прежнему являются аккумуляторные батареи. И хотя эти электрохимические источники тока за полтора века претерпели значительные усовершенствования, запасаемой в них электроэнергии для растущих потребностей все равно не хватает. Наряду с дальнейшим совершенствованием конструкции аккумуляторов, применением в них новых материалов и технологий, требуется разработка новых накопителей электроэнергии и автономных преобразователей топлива в электрический ток.

В качестве накопителей предполагают использовать усовершенствованные ионисторы – конденсаторы очень большой емкости. В отличие от аккумуляторов, они могут заряжаться почти мгновенно и не боятся сверхтоков, возникающих при разгоне. Но пока ионисторы не имеют достаточно высокой емкости и могут использоваться лишь для подпитки аккумуляторов при разгоне. Топливные элементы позволяют вырабатывать необходимое количество электроэнергии непосредственно на борту автомобиля и в движении. Источниками топлива могут служить водород и кислород. Единственными недостатками уже существующих топливных элементов пока являются недостаточная эффективность при серьезной стоимости.

Рассматривая возможные альтернативы существующим источникам электроэнергии нельзя не упомянуть о личности работавшего в США легендарного ученого Николы Тесла. Именно им в начале прошлого века были предложены прототипы всех существующих сегодня систем выработки и распределения электроэнергии. А некоторые из демонстрировавшихся им разработки и сегодня не имеют серьезных объяснений (по крайней мере публичных) и выглядят подчас легендами. Ученого в свое время даже обвиняли в колдовстве.

Известен такой факт, в 1931 г. в течение недели Тесла демонстрировал удивительный электромобиль на основе обычной автомашины, но с электромотором переменного тока вместо бензинового двигателя. Газеты того времени вовсю трубили об удивительном испытании, проходившем в г. Буффало и финансировавшемся миллионером изобретателем Джорджем Вестингхаусом.

Эта машина развивала скорость до 150 км/ч, и самое обескураживающее, не требовала подзарядки! Источником тока служил небольшой блок с двумя торчащими из него стержнями. По некоторым предположениям, гениальный ученый смог настроить свою систему электропитания в резонанс с электромагнитным полем Земли.

Преимущества и недостатки электромобилей #

Для работы электромобиля не требуются сложные системы подачи топлива и смазки. Не нужны карбюраторы и инжекторы для смешивания и впрыска топлива в строго заданные моменты работы ДВС. Нужно просто замкнуть электрическую цепь и регулировать количество протекающего по ней тока. Электромобили в сравнении с традиционными авто имеют более простую конструкцию, более высокую надёжность и долговечность, а при массовом выпуске должны будут иметь и меньшую стоимость.

Основные преимущества электромобилей: #

• экологическая чистота и отсутствие выбросов выхлопных газов;
• высокий ресурс работы и надежность электродвигателя;
• высокий КПД электродвигателей (до 90-95%);
• незначительный уровень шума.

Главные недостатки электромобилей, сдерживающие их повсеместное внедрение: #

• малый пробег из-за ограниченного запаса энергии на борту электромобиля;
• низкая удельная энергоемкость аккумуляторов и большой вес батареи;
• ограниченный срок службы и высокая стоимость аккумуляторов;
• требуется создание инфраструктуры для зарядки электромобилей.

Другой, менее значимой, но все же проблемой можно считать невозможность обеспечивать с помощью существующих аккумуляторных систем достаточно скоростной режим и серьезные ускорения при движении на скоростной трассе. При резких стартах аккумуляторы теряют много энергии. Для увеличения пробега и маневренности электромобиля необходимо разрабатывать специальные стартовые системы, например, на конденсаторах или с использованием вращающихся маховиков (как механических аккумуляторов), а также применение систем рекуперации энергии. Конструкция электромобиля замечательна тем, что при торможении позволяет возвращать часть энергии, теряемой в процессе трения тормозных колодок обычного автомобиля. Такой процесс обратного преобразования механической энергии в электрическую называют рекуперацией.

Существенным для холодных стран является и тот факт, что для обогрева салона приходится тратить часть энергии аккумуляторов. Впрочем, в жарких странах ее иногда придется тратить на охлаждение. Правда, прилагаются усилия для решения этой проблемы с использованием источников энергии на основе солнечных фотоэлементов.

Электромобили сегодня #

В начале 90-х годов прошлого века в некоторых странах были приняты достаточно жесткие законы для ограничения выбросов в атмосферу. Это заставило таких гигантов как Toyota, Honda, Ford, General Motors всерьез заняться разработкой электромобилей. Наиболее жесткие законы, предусматривающие постепенное увеличение производства автомобилей с "нулевым выхлопом" были приняты в Калифорнии, самом загазованном штате США. Однако впоследствии, под давлением определенных кругов, калифорнийские законы были значительно смягчены, а большинство из произведенных в этот период электромобилей по истечении срока эксплуатации изъяты у владельцев для утилизации.

Почти все европейские автопроизводители в конце прошлого века также отметились экологически довольно удачными моделями. Фольксваген разработал электрические версии своих Golf и Jetta. В 1995-98 году их было выпущено около 200 штук под названием CityStromer. Используя свинцово-кислотные аккумуляторы они развивали скорость до 100 км/час при общем пробеге в 50-90 км. Автоконцерн Пежо производил модель Electrique, которая была признана самым экологичным автомобилем Европы, при скорости 96 км/час и пробеге 80 км. Подобные характеристики имели электромобили от компаний Ситроен и Рено.

Необходимо отметить электромобиль EV1, производимый с 1997 года компанией General Motors. При максимальной скорости – 130 км/час он имеет пробег в 150 км, а после замены свинцово-кислотнных аккумуляоров на никель-металлогибридные пробег увеличивается до 240 км.

Китайское правительство, пытаясь сократить выбросы в атмосферу CO₂ и снизить нефтяную зависимость страны, законодательно стимулирует своих автопроизводителей на ускоренное освоение электромобилей. Очень серьезное внимание уделяется электромобильному транспорту в Индии. Так, компания Reva Electric Car производит электромобили с 1994 года. А в 2009 году планирует довести производство народного электрокара Reva до 35 000 штук.

Первый отечественный электромобиль пытались сконструировать еще в 70-е годы прошлого века на базе ВАЗ. И одной из основных проблем стал большой расход электроэнергии на отопление салона в зимнее время. Наследником этой разработки можно считать производимый сегодня под заказ ВАЗ-1111Э на базе кузова от Оки. Стоимость такого электромобиля относительно невелика, около $4000. Максимальная скорость 90 км/ч, до 60 км разгоняется за 14 секунд, пробег до зарядки – 100 км в городском режиме. Подобная невзрачная модификация разработана и на Украине, на базе автомобиля Запорожского автозавода. Более серьезные намерения декларировались в 2008 году столичным правительством. Планировалось, начиная с 2009 года, организовать в Москве сборку электромобилей.

Гораздо более привлекательным, а тем более скоростным и экономичным выглядит японский восьмиколесный концепт-кар Eliica, разработанный японскими студентами под руководством профессора Симицу. Конструкция впервые была представлена еще в 2003 году, развивает скорость свыше 300 км/час, при пробеге до 200 км.

В ролике показан быстрый разгон электромобиля Eliica:

Гибридные модели электромобилей #

С ужесточением экологических законодательств на рынке появились как чистые электромобили, так и гибридные, оптимально использующие наиболее сильные стороны и автомобиля, и электромобиля. Активно развивает гибридные технологии японская Toyota, являясь первой компанией, начавшей массовое производство и продажу гибридных автомобилей под названием Toyota Prius. Модель Prius стала самым продаваемым в США электромобилем. К настоящему времени выпущено несколько сотен тысяч электрических Тойот, и производство продолжается. Гибридной силовой установкой комплектуются и некоторые модели Camry и престижные Lexus. Популярный минивэн Toyota Sienna в гибридной версии планируется к выпуску на 2010 год. Перспективные планы Тойоты предусматривают переход к 2030 году исключительно на выпуск гибридных моделей.

Серьезным конкурентом на рынке гибридных автомобилей США сегодня выступает японская Honda с доступной моделью Insight, которая позиционируется как самый доступный гибридный авто на американском рынке. Официальная цена этой новинки составляет около $20000, что примерно на $2000 меньше, чем на представляемую в конце этого года новую модель Toyota Prius.

Корпорация General Motors на базе технологий, используемых при производстве электромобиля EV1 разработала суперсовременный гибрид Chevrolet Volt (Chevy Volt) впервые представленный на Детройтской автовыставке в январе 2007 года. На Chevrolet Volt установлен электродвигатель мощностью 120 кВт и литий-ионные аккумуляторы с пиковой отдаваемой мощностью 136 кВт. Разгон до скорости 60 миль/час займет 8,5 секунд, максимальная скорость до 190 км/ч. Chevy Volt может проехать около 65 км до состояния 30 % разрядки ёмкости аккумуляторов. Время зарядки от сети 110 вольт составляет 6 – 6,5 часов, от сети 240 вольт понадобится только 3-4 часа.

А вот и Chevrolet Volt в действии:

На Chevrolet Volt могут устанавливаться различные двигатели. Например, работающие на этаноле, смеси этанола с бензином или биодизели. Для подзарядки аккумуляторов может использоваться генератор мощностью 53 кВт на основе 3-х цилиндрового ДВС объёмом 1 литр. Бензина, заливаемого в топливный бак объемом 45 литров, и полной зарядки аккумуляторов хватает для пробега в 1000 км. В модели с топливными элементами вместо ДВС в топливные баки заправляют 4 кг водорода. Начало массового производства и продаж Chevrolet Volt запланировано на конец 2010 года.

Электромобили – возможности и перспективы #

Сколько времени пройдет до полномасштабного внедрения электромобилей в нашу жизнь вряд ли кто сможет сказать точно. Даже с появлением более надежных источников электропитания придется решать множество непростых проблем, связанных с эксплуатацией и электропитанием увеличивающегося электропарка. У традиционных автомобилей также есть реальный шанс продлить свое существование за счет перехода на биологическое топливо.

В заключение, предлагаем Вашему вниманию ролик про одну из самых последних разработок в области электроавтомобилестроения – Dodge Circuit EV:

Отзывы

4 Оставить отзыв

• 
  гость 28.11.2017 в 09:17

  Любая электрохрень в сравнении даже с откровенно китаяйцуевыми двухтактниками проигрывает во всем!!!! Масса,удельная мощность,эксплуатационные характеристики,и конечно же-ЦЕНА!!!! Если даже брать промышленно серийное тесло,то при ее стоимости от $70000, все $45000 приходятся именно на акб!!!!Остаются $25000,за которые можно взять более чем приличный двс автомобиль. При этом же,на $45000 можно накупить до 45000/0,6=75000!!!! литров топлива!!! при среднем расходе в 7,5л/100км,это же (75000/7,5)*100=1000000 км…МИЛЛИОН километров пробега. Этого хватит в среднем,не менее, чем на 50,а то и на все 100 лет беззаботной езды с ветерком!!!!

  Ответить
• 
  Владимир 08.12.2016 в 19:42

  Сторонникам экологической "чистоты" элмобилей. Пусть страдают там где производится электричество и аккумуляторы для ваших супер чистых авто. А кто нибудь считал, сколько потребуется эл-ва для производства этих АКБ с учетом всей инфраструктуры. Читая отзывы о элмобилях ловлю себя на мысли, что люди живут в пустыне, по одному на км2 и им требуется зарядка только их мобиля. У нас возле дома их - 50. И каждому нужно "покушать". А наш трас, говорят, уже на пределе, и подводящие кабели тоже, и мощности на подстанции, мощности самой станции, мощности ЕСЭ тоже, и в стране ее не хватает. А как быть с электроэнергией, которую выработали, но не потребили, по бутылкам разлить? Черт с ней с водой на ГЭС - прокрутила машину и утекла, а на ТЭЦ газ уже сожгли, назад не вернешь.

  Ответить
• 
  гость 26.07.2016 в 08:42

  Дорого,не практичность,да к тому же,если вспомнить,откуда берётся Энергия в АКБ, то реальный КПД авто будет не более 7-11% от Нынешнего транспорта,то есть,эквивалентный расход бензина в 10-15 Раз выше сегодняшних коптилок!!!! Не экологии не экономии,не удобства,не комфорта!!!!! Этакий Фейковый Лохотрон!!!!

  Ответить
• 
  Fox 07.05.2009 в 14:14

  класный вариант - едет небыстро -не убьесся, экологически чистый транспорт(!), самый клавый вариант для московских пробок
  мечты... мечты...

  Ответить

Всего отзывов    4

Оставить отзыв

Добавить отзыв

загрузить другую

Ваш отзыв

Показать все смайлы
© Mantsurov Ivan, знакомые колобки?

Отправить