Автомобили на аккумуляторе

Каким будет будущее автомобильной промышленности? Определенно электрифицирует, благодаря расширению транспортных средств с электродвигателями. Если к этому добавить все более совершенные системы автономного вождения, то получится, что после многих десятилетий консервативных изменений автомобильную промышленность ждет технологическая революция.

Когда я стою в пробке во время движения, я иногда временно перекрываю подачу воздуха снаружи. Сконденсировавшаяся вонь выхлопных газов из выхлопных труб окружающих автомобилей становится невыносимой. И хотя я отношусь к той группе водителей, которым нравится слышать агрессивный звук ДВС после более сильного нажатия на педаль газа, в данной конкретной ситуации начинаю представлять, как было бы красиво, если бы утомительный шум двигателей заменили блаженной тишиной, а вместо удушающих выхлопных газов попаданием внутрь автомобиля свежего воздуха. Однако для этого всем автомобилям, застрявшим в пробке, в том числе и моему, потребуются зеленые электрические двигатели под капотами.

Уже не курьезы

Такие видения могут сбыться раньше, чем мы ожидаем. В начале 2013 года около 200 2015 человек ездили по дорогам всего мира. Автомобили EV и PHEV (гибридный автомобиль с возможностью зарядки аккумулятора от электрической розетки). В настоящее время их насчитывается более миллиона. Только в Европе в 48,6 году их продажи выросли на XNUMX% по сравнению с предыдущим годом. Правда, эти цифры в контексте мировых продаж автомобилей пока не производят большого впечатления, но Тенденция к росту очевидна, и это только вопрос времени, когда пропорции изменятся на противоположные — электромобили будут доминировать на дорогах в будущем.

Многие факторы влияют на их растущую популярность. Во-первых, мы являемся свидетелями большого технологического прорыва, благодаря которому повышается КПД аккумуляторов и снижается их цена. Не менее важны истощение ресурсов ископаемого топлива, рост затрат на его добычу и ограничительные правила, направленные на сокращение выбросов CO.₂. Стандарты становятся все более жесткими и даже у крупнейших автомобильных концернов возникают проблемы с их соблюдением, что хорошо продемонстрировал недавний скандал в концерне Volkswagen, дошедший до манипулирования измерениями выбросов оксидов азота. Это так называемое более того, это может быть началом конца дизельных двигателей. Что придет им на смену? Конечно, экологические диски. Это косвенно признал сам Volkswagen, который отказался от разработки нескольких конструкций автомобилей с ДВС, а во время январской ярмарки электроники в Лас-Вегасе похвастался Budd-e — минивэном с полностью электрическим приводом. Автомобильное шоу является хорошим барометром предстоящих изменений. Если до недавнего времени к электромобилям там относились как к диковинке, то сегодня практически каждый производитель может похвастаться транспортным средством этого типа.

Одним из лидеров электрической революции в автомобилестроении является японский Nissan. Среди миллионов водителей, которые уже купили электромобили, целых 200 30 выбрал Nissan Leaf с электроприводом. В этом году концерн оснастил его новой батареей емкостью 250 кВтч, что, по заверениям производителя, позволило увеличить запас хода примерно до XNUMX км. Leaf доступен на рынке уже пять лет, поэтому Nissan медленно готовит его преемника. Возможно, это будет интригующий концепт, представленный на Токийском автосалоне, под названием IDS.

Электромобили отличаются футуристическим стилем. На фото: концепт Nissan IDS (Источник: Nissan)

Он оснащен ручным и автоматическим режимами вождения (руль можно спрятать в кабину и заменить большим дисплеем) и аккумулятором емкостью 60 кВтч, что в сочетании с отличными аэродинамическими свойствами позволит вам покрыть 400 км без подзарядки. Другая японская компания также все больше делает ставку на электромобили. Mitsubishi работает над электромобилями с 60-х годов, но, как и конкуренты, только недавно активизировала свою деятельность в этой области. К 2020 году 20% продукции концерна будут составлять автомобили EV и PHEV.

Универсальная комбинированная система зарядки была разработана немецкими компаниями Audi, BMW, Daimler, Porsche и Volkswagen в тесном сотрудничестве с Ford и General Motors (источник: Audi).

В 2018 году на рынок выйдет первый серийный электромобиль Audi, основанный на концепции Audi e-tron quattro. Автомобиль использует мощность трех электродвигателей — один из них приводит в движение переднюю ось, а два других — заднюю ось. Их общая мощность составляет 320 кВт. Емкость аккумулятора — 95 кВтч — предположительно обеспечивает достаточно энергии для 500 км езды. Автомобиль можно заряжать как постоянным, так и переменным током, также возможна индукционная зарядка, а в солнечные дни электричество дополнительно обеспечивает солнечная установка, смонтированная на крыше.

Также американские компании не собираются засыпать груши пеплом. К 2020 году Ford инвестирует дополнительно 4,5 миллиарда долларов в разработку электромобилей и представит тринадцать новых моделей электромобилей. На январском автосалоне в Детройте компания Chevrolet похвасталась новой версией электромобиля Bolt, запас хода которого был увеличен до 320 км.

Однако справедливости ради надо сказать, что Большинство крупных автомобильных концернов уже давно без убеждений подошли к электромобилям, и только такие нувориши в мире четырех колес, как Google и Tesla, спровоцировали их на действия. Особенно последний, созданный и возглавляемый Илоном Маском, провидцем и изобретателем с миллиардами долларов на счету, способствовал буму электромобилей. Маск не идет на компромиссы, его не интересуют гибридные автомобили, и он последовательно занимается разработкой электроприводов, за которыми, по его мнению, будущее автомобильной промышленности. «Через несколько лет люди будут смотреть на автомобили внутреннего сгорания так же, как мы на паровые двигатели. С умилением скажут: это были прекрасные времена, но они ушли и уже никогда не вернутся», — убежденно говорит она. Он построил Tesla с нуля, не имея резервных мощностей крупных корпораций. Ему потребовалось всего десять лет, чтобы спроектировать, изготовить и продать относительно стабильные автомобили, которые не только полностью экологичны, но и по своим характеристикам почти ни в чем не уступают конкурентам с двигателями внутреннего сгорания. Флагманский продукт Маска, Tesla Model S, красив, быстр, а его аккумуляторы не разряжаются после 100 км и позволяют путешествовать более чем в четыре раза дольше. В прошлом году у Model S появился младший брат, но старший брат — спортивный кроссовер Model X. В марте 2016 года Tesla должна показать прототип Model 3, который должен стать прорывом для бренда, главным образом потому, что он будет значительно дешевле своих предшественников. Цена, которая должна начинаться от 35 тысяч. долларов, однако, по-прежнему является непомерно высокой суммой для большинства четырехколесных транспортных средств. И это самая большая проблема современных электромобилей: они экономичны в эксплуатации, но очень дороги, если учесть покупную цену.

Последнее творение Tesla — спортивный кроссовер Model X (источник: Tesla Motors).

Проблемные аккумуляторы

Мало кто знает, что электродвигатели были созданы намного раньше своих конкурентов внутреннего сгорания. По некоторым данным, первый электрический автомобиль был сконструирован венгром Аньосом Едликом еще в 1828 году. Изобретения голландского профессора Сибрандуса Стратинга Гронингена и американского кузнеца Томаса Дэвенпорта, которые совершенно независимо друг от чуть лучше задокументирована середина 30-х гг.. Электричество. Двигатель внутреннего сгорания не был разработан до 1885 года, но три десятилетия спустя он доминировал на рынке. Ахиллесовой пятой электроприводов оказались аккумуляторы — неэффективные, дорогие в производстве, препятствующие быстрой зарядке и дальним поездкам. Оснащенные ими электромобили не имели шансов против дешевого и неубиваемого Ford T. Потребовалось почти сто лет, чтобы технологический прогресс выжал из литий-ионных аккумуляторов больше энергии.

Прогресс огромен, но все еще недостаточен. Стоимость производства литий-ионной батареи остается очень высокой: от 250 до почти 1 злотых. дыра. за 1 кВтч. Таким образом, сама батарея может составлять до 50-60% стоимости автомобиля. В результате электромобили по-прежнему стоят в среднем на 30-40% дороже, чем их собратья по ДВС, и, в конце концов, несмотря на более низкие эксплуатационные расходы, электромобиль не дешевле, чем автомобили с обычным двигателем.

Что еще хуже, аккумуляторы не только ужасно дороги, но и значительно сокращают запас хода электромобилей. Правда, стокилометровый барьер уже преодолен, благодаря чему стало реально преодолевать небольшие расстояния в городе, но выезд на более дальний маршрут на электромобиле — сложная логистическая задача, а в регионах, где нет зарядных станций становится невозможно. На работу аккумуляторов также влияют погодные факторы, им вредят как жара, так и сильный мороз. С возрастом автомобиля емкость аккумулятора уменьшается, а значит и запас хода. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы очень медленно заряжаются. При использовании классической электророзетки на это уходит 6-10 часов. Быстрозарядное устройство CHAdeMO или CCS Combo 2 сокращает это время до 30-40 минут, но это все равно ужасное время по сравнению с заправкой бензином или дизельным топливом.

Зеленые автомобили паркуются бесплатно

Длинный список проблем, с которыми сталкиваются пользователи электромобилей, может обескуражить даже тех водителей, которые очень заботятся об экологии. Однако следует помнить, что это технические ограничения и их важность будет уменьшаться с развитием современных технологий. Мы должны постепенно оценить преимущества этого типа привода. И их довольно много. Принцип работы электромобиля очень прост: электричество, накопленное в батареях, передается на двигатель переменного тока, который приводит в движение колеса. Такой двигатель, как автомобильный привод, намного эффективнее двигателя внутреннего сгорания, потому что он почти сразу достигает наивысшего крутящего момента, что выражается в высокой динамике движения и позволяет исключить сцепление, а обычно и коробку передач. Зарядка аккумуляторов несравненно дешевле, чем заправка на АЗС. Новый автомобиль сегмента В с дизельным двигателем расходует около 100 литров дизельного топлива на 5 км пути. При цене топлива 4 злотых за литр это будет стоить нам около 20 злотых. Между тем, электромобиль будет использовать несколько киловатт-часов энергии, чтобы преодолеть то же расстояние, поэтому из нашего кошелька останется всего 7-8 злотых. Кроме того, затраты на содержание электромобиля ниже, потому что в нем не нужно периодически менять масло, свечи или воздушный фильтр. Езда даже на более длинных маршрутах не утомительна – автомобиль движется практически бесшумно, а размещенные в полу аккумуляторы значительно снижают центр тяжести транспортного средства, благодаря чему водитель лучше контролирует транспортное средство.

Во многих странах владельцы экологических автомобилей могут рассчитывать на различные льготы и финансовые льготы. Например, в Норвегии электромобили освобождены от НДС и дорожного налога, они могут ездить по автобусным полосам, их владельцы не платят за парковку, дорожные сборы или паромное сообщение. В результате почти каждый третий легковой автомобиль, проданный в Норвегии, оснащен электрическим приводом. Электромобилям дается фора в основном потому, что их негативное воздействие на окружающую среду минимально, в основном за счет нулевых выбросов CO.₂, оксиды углерода и азота и сажа. В данном контексте однако стоит обратить внимание на то, откуда поступает электроэнергия, питающая «зеленые автомобили». В Польше основным его источником является, например, каменный уголь — в результате, при вождении автомобиля, заряженного обычной электросетью, мы все же вносим свой вклад в загрязнение окружающей среды, хотя и косвенно. Проблема утилизации использованных аккумуляторов также остается нерешенной.

В ожидании прорыва

В любом случае, будущее электромобилей выглядит довольно радужно. Об этом свидетельствует растущее количество быстрых зарядок, которые появляются на заправках, в супермаркетах, торговых центрах и жилых комплексах. Их пока слишком мало по отношению к потребностям, но ситуация планомерно улучшается, по крайней мере, в самых богатых странах (к сожалению, в Польше такие зарядные устройства пока экзотика). Например, по всему миру работает 10 353 устройства CHAdeMO, из которых 5960 2755 — в Японии, 1530 108 — в Европе, 590 70 — в Северной Америке и 38 — в других регионах. Tesla интенсивно расширяет сеть мощных зарядных станций, не оглядываясь на других и не дожидаясь государственных субсидий (у нее уже около 5, в основном в США). Илон Маск также намерен снизить стоимость батарей, питающих его транспортные средства, на целых XNUMX%, до XNUMX долларов. за киловатт час. Ключ к успеху должен быть построен стоимостью XNUMX миллиардов долларов. ультрасовременный завод в Неваде, так называемый Гигафабрика. Ячейки будут дешевле, но и технологичнее. Tesla намерена использовать более эффективный кобальт-алюминиевый (NCA) катод в сочетании с анодом на основе кремния и синтетическим графеном.

Система индукционной зарядки электромобилей, разработанная Volvo (источник: Volvo).

Другие компании также работают над улучшением свойств аккумулятора. Немецкая компания Kreisel Electric недавно представила систему питания автомобиля, основанную на аккумуляторе емкостью 85 кВтч, обеспечивающем запас хода в 300 км и зарядку до 18% номинальной емкости всего за 80 минут. Также разрабатываются технологии индуктивной зарядки. Просто остановите автомобиль в указанном месте, и аккумулятор начнет заряжаться автоматически. Индукционная катушка в зарядной станции будет создавать переменное электромагнитное поле, а аналогичная катушка в мобильном устройстве будет брать энергию из этого поля и превращать ее в запасенный в аккумуляторе электрический ток. Просто и удобно.

Возможно, однако, что литий-ионные аккумуляторы — это тупиковый путь, и настоящая революция начнется только тогда, когда для производства элементов будет использован совершенно другой, инновационный материал, например графен — материал с прекрасными сверхпроводящими свойствами, состоящий из одного слоя атомы углерода. Уже разработаны первые экспериментальные элементы из графена, которые позволяют полностью заряжать аккумулятор электромобиля менее чем за минуту, являются биоразлагаемыми и обеспечивают гораздо более длительный срок службы и эффективность, чем производимые в настоящее время аккумуляторы!

Конкурс электромобилей — водородный привод (источник: Toyota).

Однако, если электромобили будут доминировать на рынке, технологический прогресс в этой области должен значительно ускориться. На их стороне мощная конкуренция – столь же, а может быть, и более, инновационная и экологическая. Я имею в виду водородные автомобили, в которых используются топливные элементы, в которых водород соединяется с кислородом. Первые серийные автомобили с таким приводом уже на наших дорогах (Hyundai ix35 Fuel Cell и Toyota Mirai).

Какой путь развития в итоге выберут автомобильные концерны? Мы этого пока не знаем, но в одном можем быть уверены – ближайшее будущее в мире четырех колес уже давно не обещало быть таким захватывающим и интересным.

«Электрики» на которые стоит обратить внимание

Tesla Model S

Это, несомненно, настоящая звезда среди электромобилей. Кузов Model S стилизован под спортивное купе и полностью изготовлен из алюминия. Так как аккумуляторный блок расположен под полом, а моторы расположены непосредственно на осях колес, автомобиль имеет два багажных отделения (вместо стандартного заднего багажника можно разместить два дополнительных детских кресла).

Качество материалов отделки салона и их соответствие — высшая автомобильная лига. Очень впечатляет и 17-дюймовый мультимедийный планшет с сенсорным экраном, размещенный по центру приборной панели, с помощью которого мы управляем всеми системами, которыми оснащен автомобиль. Интеллектуальная пневматическая подвеска снижает высоту автомобиля на высоких скоростях, например, при движении по автомагистрали, тем самым увеличивая запас хода. А это, в зависимости от версии, колеблется от 370 км (аккумулятор емкостью 70 кВтч) до 440 км (модель 85D). Последняя модернизированная версия P90D способна развивать скорость до 100 км/ч. всего за 3,3 секунды Такие чудеса, к сожалению, стоят денег. Цены на Tesla Model S начинаются от 54 тысяч и заканчиваются на отметке 138 тысяч. долларов.

BMW i3

i3 — первый электромобиль компании из Мюнхена. Его силуэт несколько футуристичный, как и просторный и тщательно продуманный салон. Интересным фактом является отсутствие центральной стойки, а это значит, что задние двери открываются в обратную сторону, чем в традиционных автомобилях. I3 приводит в движение электродвигатель мощностью 170 л.с. и крутящим моментом 250 Нм, который катапультирует автомобиль до сотни всего за 7 секунд педали газа. Энергия, запасенная в батареях емкостью 22 кВтч, позволяет проехать от 130 до 160 км на одном заряде. i3 интеллектуально оценивает использование батареи, принимая во внимание текущие дорожные условия и ваш личный стиль вождения. Зарядка через обычную бытовую розетку занимает около 10 часов, а при использовании разъема CCS нам нужно всего около 30 минут. Цена: от 146 тысяч. злотый

Nissan Leaf

Nissan Leaf — это классика электромобилей. Хотя машина не впечатляет своей красотой, она комфортна и качественно сделана, а двигатель мощностью 109 л.с., как и положено электроприводу, имеет крутящий момент 254 Нм, доступный после взлета. Запас хода автомобиля с аккумуляторной батареей на 24 кВтч должен приблизиться к 190 км. Однако в зимних условиях, когда я тестировал Лиф, лучший результат был около 120 км. Новый аккумуляторный блок, доступный в этом году, аккумулирующий 30 кВтч энергии, должен позволить нам проехать еще 50 км. Салон Лифа аккуратно и современно отделан, обеспечивает много места для водителя и пассажиров, сиденья имеют подогрев как спереди, так и сзади, обогреватель также размещен в руле. Быстрозарядное устройство CHAdeMO позволяет заряжать аккумуляторы до 80% за 30 минут. – зарядка от обычной розетки 230 В занимает около 10 часов. Цена: от 128 тысяч. злотый.

Chevrolet Bolt EV

Предыдущий электромобиль Bolt был продан тиражом около 100 200 экземпляров. копии. Так что неудивительно, что американцы последовали их примеру и в начале этого года показали новую версию этого популярного «электрика». Он может понравиться во многих отношениях. Взгляд привлекает стройный и элегантный силуэт с обтекаемыми формами, обеспечивающий низкий коэффициент сопротивления воздуха. Двигатель мощностью 360 л.с., развивающий крутящий момент 60 Нм, питает аккумуляторную батарею емкостью XNUMX кВтч.

Таким образом, реальная дальность может достигать 300 км, что является отличным результатом. Обычные зарядные устройства пополнят аккумулятор примерно за 9 часов, а CCS Combo — за 45-60 минут. (до 80%). Внутри вы найдете большой сенсорный экран, которым можно управлять с помощью персонализированных виджетов. К техническим нововведениям можно отнести систему наблюдения за окружающей обстановкой и зеркало заднего вида, которое можно заменить на дисплей камеры заднего вида. Ко всему этому добавим привлекательную цену (около 30-35 тысяч долларов за базовую версию) и у нас есть рецепт хита «зеленая машина».