Электромобильность: будущее или тупик?

Электромобили лишь один из видов транспорта

Компания Electric Vehicle Company (E.V.C., США) изготавливала такси с электроприводом еще в конце XIX века и была самым большим производителем электроавтомобилей в США. Такие автомашины с электроприводом компания E.V.C. выпускала до 1913 г.

В это время даже немецкий император Вильгельм II ездил на электрической машине. Казалось, что автомобили с аккумуляторами по эксплуатационным качествам превоcходят «вонючие» машины с бензиновыми двигателями, которые считались бесперспективными. По данным тех времен, около 60 000 машин с аккумуляторным электроприводом ездили по США. Электрозарядные станции для электромобилей имелись в 128 американских городах.

Возможно, электропривод занял в то время лидирующие позиции благодаря реализации ряда великолепных идей изобретателей, и прежде всего молодого инженерного гения из Богемии по имени Фердинанд Порше. Порше в 1888 г. работал конструктором в Вене на предприятии поставщика австрийского двора Людвига Лонера (Ludwig Lohner) и разработал первыe в мире гибридные автомобили. С целью повышения дальности пробега Порше использовал электрогенератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания. В отраслевых журналах появились статьи, авторы которых выражали восхищение такой поистине эпохальной инновацией.

Несмотря на огромное преимущество – возможность совершать индивидуальные поездки на электромобилях без лошадей и кучера, у новых транспортных средств проявились и непреодолимые недостатки. Настоящей головной болью конструкторов были аккумуляторы. Несмотря на их громадные габариты и высокий вес они обеспечивали электропитание силового агрегата только на короткое время. Даже самые лучшие накопители энергии обеспечивали поездки на расстояние не более 80 км. После дальней поездки необходима была зарядка в так называемых «аккумуляторных депо», которые можно было найти всего лишь в некоторых городах. Междугородные поездки были невозможны. Использование электромобилей, таким образом, было ограничено пределами города. Помимо этого, высокая стоимость аккумуляторов и электромобилей в целом сузила круг клиентов, потому что только достаточно богатые люди могли себе позволить покупку и эксплуатацию такой роскоши.

Удобство применения электрических автомобилей по сравнению с бензиновыми было очевидно. Не нужно было крутить пусковую рукоятку в любую погоду, можно было просто сесть в машину, нажать на кнопку и поехать. В отличие от такой простой операции заводить ДВС было опасным, а иногда даже смертельным приключением. Вставлять рукоятку через решетку радиатора прямо в двигатель и крутить ее, пока двигатель заработает, – метод простой, но требующий немалой физической силы, а также храбрости и осторожности. Может случиться (и случалось нередко!), что автомобиль в момент запуска прыгнет вперед на водителя. Или если не получится моментально вытащить рукоятку из двигателя, она может очень сильно ударить по руке, ноге, лицу или еще куда-нибудь.

Среди примерно 300 патентов, оформленных Чарльзом Кеттерингом, одно маленькое устройство приобрело историческое значение: в 1911 г. 17 февраля он изобрел вместе со своими сотрудниками электрический стартер. Именно это его изобретение стало эпохальным для транспорта XX века. Бум вокруг электромобилей только начался и тут же закончился. Автомашины с ДВС внезапно оказались гораздо проще в применении, а дальность поездок у бензиновых машин была существенно выше, чем у аккумуляторных. Поэтому электрические чудо-автомобили с того момента потеряли популярность по точно таким же самым причинам, по которым и в настоящее время автомобилисты боятся пересаживаться на электромобили.

Карлос Таварес, главный исполнительный директор корпорации Stellantis, пятого по величине производителя автомашин в мире, сказал, что электрификация – «технология, выбранная политиками», которая навязана автомобильному сектору. Триумфальное шествие двигателей внутреннего сгорания больше чем за 100 лет было органичным, естественным ходом событий и инженерного творчества. Инженерной мыслью в соответствии с законами рынка, потребностями и желаниями людей беспрепятственно совершать индивидуальные поездки был создан продукт, который вытеснил с дорог все альтернативные типы автомобилей. Больше ста лет назад никто не запрещал электромобили, точно так же, как никто специально не запрещал лошадей. Эпоха автомобилей буквально вспыхнула с появлением машин с двигателями внутреннего сгорания.

Сегодня для многих автомобилестроителей будущее – это электромобиль. Дизельные и бензиновые машины больше не совершенствуются и отходят на задний план. Политика «защиты климата» нанесла ДВС смертельный удар. В Евросоюзе эти «вонючки» через 12 лет планируют полностью запретить. Но будет ли так на самом деле?

Тем не менее кажется, что некоторые компании-изготовители автомобилей «проспали» это «экологически чистое» будущее. Особенно японские, корейские, а также китайские компании, несмотря на все мечты «защитников климата», упорно продолжают заниматься дальнейшим усовершенствованием ДВС.

Не буду здесь рассматривать все утопии и тезисы о защите климата и запрете выбросов углекислого газа. Ни рост растений, ни существование человека или животных невозможно вообразить без углекислого газа, как одного из газов, содержащегося в ничтожном количестве 0,04% в атмосферном воздухе. Такие сказки про вредность СО2 в качестве парникового газа привели, например, в Германии к введению налога на выбросы СО2 на каждого жителя страны. Такие абсурдные идеи проталкиваются буквально тоталитарными методами.

К тому же переход на эксплуатацию машин с аккумуляторным электроприводом не уменьшит выбросы углекислого газа. Энергию для изготовления аккумуляторов и зарядных станций для автомашин надо же как-то производить. Вторая мечта представителей этой навязчивой идеи состоит в том, что с помощью ветра или солнца можно получать достаточно энергии для реализации их «зеленой» идеологии. В действительности же только атомная энергия и производство энергии из «ископаемого» топлива может гарантировать постоянное обеспечение современного общества и промышленности необходимым количеством энергии.

В Германии правительство объявило план, что в 2020 г. на дорогах будет, как минимум, 1 млн электромобилей. Актуальное число таких транспортных средств – около 200 000. И всего лишь из-за того, что покупателям дается субсидии в размере €10 000 на покупку автомашины и чувствительные сокращения налоговых платежей. Видно сразу, что не рынок решает будущее индивидуального и общественного транспорта, а идеология, основанная на извращенных идеях людей, которые не имеют базовых знаний по физике, химии, биологии и математике.

С этого года субсидирование приобретения электромобиля везде кардинально сократилось, в результате продажа аккумуляторных машин сразу же существенно упала. Появились и неприятные примеры законодательных ограничений для машин с электроприводом: зaпрещено парковать такие автомобили в многоэтажных или подземных паркингах и гаражах, также введен запрет на перевозку электромашин на паромах и автопоездах. Однако очевидно, что какая-то доля автомашин и в дальнейшем будет иметь электропривод, например, транспорт в крупных городах и в густонаселенной местности.

История транспорта подтверждает, что электромобили, собственно, никогда не «вымирали» полностью, о чем свидетельствует пример электротележки для развоза молока. Такие машины с электроприводом в условиях рационального рыночного мышления нашли применение везде, где это было выгодно и в финансовом, и техническом плане в отличие от сегодняшнего идеологического проталкивания.

А что можно сказать об электрических машинах в горной промышленности?

На горнодобывающих предприятиях используются в основном самосвалы, бульдозеры, автогрейдеры и погрузчики. Эти машины должны быть способны беспрепятственно передвигаться по карьерам. В основном идеи электрификации горного оборудования в данное время больше всего относятся к самосвалам. Цель электрификации самосвалов – сбережение дорогостоящего дизельного топлива.

Для правильного анализа возможностей эксплуатации аккумуляторных и гибридных машин в условиях горнодобывающих предприятий, помимо стремления уменьшить производственные затраты, весьма важно рассматривать еще такие аспекты, как обеспечение безопасности труда, а также высокого коэффициента надежности и бесперебойной работы техники. Один из решающих критериев оценки – возможность безостановочной работы самосвалов в течение рабочей смены, т.е. без остановки на заправку.

По последним данным, аккумуляторная система для карьерного самосвала массой около 100 т и грузоподъемностью 130 т имеет массу от 15 до 20 т в зависимости от технического решения. Это примерно в 3–4 раза тяжелее, чем масса дизельного двигателя, и конечно, уменьшает полезную грузоподъемность. Полностью электрические и гибридные самосвалы выгодны там, где поблизости находится источник электроэнергии – тепловая или атомная электростанция, чтобы всегда было достаточное количество электроэнергии для эксплуатации высоковольтных зарядных станций.

Гибридный карьерный самосвал 130-тонный БЕЛАЗ-7513М – инновационная разработка ОАО «БЕЛАЗ», которая оснащена как дизельным двигателем ЯМЗ-845 малой мощности 537 кВт, так и силовой аккумуляторной батареей. В дополнение система рекуперации энергии, которая позволяет тормозить электромотором без применения тормозных дисков, колодок и гидравлики. Все разработано с целью сокращать вредные выбросы в атмо­сферу, экономить топливо и снижать затраты на эксплуатацию. На БЕЛАЗе установили серийный двигатель и все необходимые электронные компоненты, разработали систему управления. С учетом импортозамещения новый самосвал, конечно, серьезная инновация. Аккумуляторные батареи, которые устанавливаются на самосвалы, как правильно замечают инженеры БЕЛАЗа, одни не обеспечивают достаточной мощности. Всегда появятся какие-то ограничения. Инженеры в Жодино это поняли и по­этому создали решения, которые позволяют карьерному самосвалу работать дольше. Но кроме политического успеха импортозамещения надо изучать, каким клиентам нужны такие самосвалы и какие преимущества техника обеспечивает при эксплуатации. Для этого перед выводом на рынок техника проходит сначала заводские приемочные испытания, а затем и промышленные испытания в карьере.

Другие решения по электрификации карьерных самосвалов разрабатывает компания KOMATSU: это самосвал с приводом троллейного типа. Вдоль карьерных дорог строят двухпроводную контактную сеть, как у городских троллейбусов. Самосвал с помощью штангового токоприёмника принимает ток от сети. Перед забоем самосвал отсоединяется от сети и с помощью своего двигателя внутреннего сгорания подъезжает к погрузочному оборудованию: экскаватору или фронтальному погрузчику. Такой самосвал должен быть оснащен и полным электроприводом, и приводом от ДВС. Подобные троллейные самосвалы уже немало лет работают в крупных угольных карьерах в Индонезии. Большого распространения в других местах они до сих пор не получили.

Специалисты очень положительно отзываются об использовании рекуперации

Рекуперация – это торможение электродвигателем, при котором тормозной эффект достигается за счет преобразования кинетической и потенциальной энергии транспортного средства (поезд, троллейбус и т.д.) в электрическую. Данный вид торможения основан на таком свойстве тяговых электродвигателей, как «обратимость», то есть возможность их работы в качестве генераторов. Использование рекуперации позволяет частично подзаряжать аккумуляторы, но по техническим причинам при помощи рекуперации невозможно полностью восстанавливать энергию аккумуляторов, затраченную при работе самосвала.

Какие выводы можно делать по окончании рассмотрения электрификации самоходных транспортных средств?

История электрификации транспорта длится больше 100 лет. В начале был замечательный бум из-за возможности индивидуального передвижения независимо от общественного транспорта. Все-таки это большой прогресс, когда можно поехать туда, куда хочется, не пользуясь желeзной дорогой или гужевой повозкой. Электрификация была «большим прыжком» вперед по пути развития мобильности. Так же, как возможность применения паровых двигателей вместо лошадей. Но как всегда в истории, более простые, более рентабельные изобретения обгоняют то, что оказывается менее передовым. Таким образом, после изобретения стартера, который существенно облегчал экcплуатацию автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, бензиновые, а позже и дизельные автомашины обогнали электрические по популярности. Электрические никогда не вымирали полностью, и поэтому современные сказки о необходимости запрещать автомобили с двигателями внутреннего сгорания – политическая идеология и мероприятия с целью деиндустриализации.

Парижское соглашение, принятое консенсусом 12 декабря 2015 г., – соглашение в рамках Рамочной конвенции ООН об изменении климата, регулирующее меры по снижению содержания углекислого газа в атмосфере с 2020 г. Везде пишут, что в этом соглашении содержится требование ко всем странам понизить среднюю мировую температуру на 1,5 °С. Для достижения такой цели необходимо регулировать в сторону уменьшения температуру холодильника, морозильника, уменьшать мобильность людей и отказываться от отопления газом, нефтью и углем. Энергия в будущем должна производиться только при помощи ветра и солнца. Все это потребует невероятных усилий, а результат – снижение среднегодовой температуры земной атмосферы – сомнителен. И кстати, если внимательно прочитать текст Парижского соглашения, там нет ни слова про снижение температуры на 1,5 °С.

Литература

Ferdinand Porsche// Энци­клопедия Брокгауз (нем.)/ Hrsg.: Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus, Wissen Media Verlag;

Wilhelm Lohner, Lohner-Automobile, Verlag Weishaupt, Graz, 1989;

Hayley Pink, Smith Electric Vehicles ceases trading – or does it? Freight in the City. 2018;

Chun Jin, Tong Yi, Yanhua Shen1, Amir Khajepour, Qingyong Meng; Comparative study on the economy of hybrid mining trucks for open-pit mining, School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing;

Conference of the Parties; Twenty-first session, Paris, 30 November to 11 December 2015.