«Зеленые» авто: будущее – уже сегодня
Концепт электромобиля от General Motors(1973)
Взгляд сквозь время
Эпоха электричества в своем развитии опередила эпоху двигателей внутреннего сгорания. И первый электромобиль (который представлял собой грузовую повозку с электромотором и набором аккумуляторов) появился почти за полвека до первого авто с ДВС – в 1841 году. Создавались легковые модели и машины с внешними источниками энергии, напоминающие своей сутью современные троллейбусы. Словом, у экологически чистых авто была неплохая фора, и не только во времени. В ранние годы существования бензиновых «железных коней» их запас хода был вполне сопоставим с показателями электрокаров, но сами они нередко стоили на порядок дороже своих бесшумных конкурентов, а себестоимость километров их пробега была не такой выгодной.
Серийный электрокар GM EV1, 1997 год. Один из сохранившихся экземпляров
Вторая попытка
Второй шанс на жизнь такой класс средств передвижения, как электромобили, получил в 1990-х годах, когда технологии вышли на современный уровень, а ко многим пришло осознание и одобрение новых экологических стандартов и желание сделать дороги будущего более чистыми. Главный шаг на этом пути сделал американский концерн General Motors, представивший и выпустивший в 1997 году свой первый серийный электромобиль EV1. Двухдверное четырехместное купе с футуристичным дизайном обладало схожими со многими городскими малолитражками тех лет характеристиками, однако роль заправочных станций для него была отведена обычным бытовым розеткам. В формате эксперимента GM Electric Vehicle 1 продавался исключительно в американских штатах Калифорния и Аризона и только в лизинг. При цене машины от 33 995 до 43 995 долларов владельцы электромобиля обязаны были выплачивать от 299 до 574 долларов в месяц и по сути забывали о расходах на горючее, ведь стоимость электроэнергии в Штатах по сравнению с ценой бензина и дизтоплива – практически ничто.
И все бы у электрокара десятилетней давности могло бы сложиться отлично, если бы не… гибридный седан Prius, вышедший в том же году. Появление «практически обычного» автомобиля, при этом выдающего отменные экологические показатели и позволяющего заметно экономить топливо, отбросило вопрос создания поистине «зеленых» моделей на годы. Гибридами смогли стать седаны, хетчбэки, кроссоверы, минивэны и даже грузовики. Никто не услышал голосов экспертов вроде коллектива британской телепрограммы Top Gear, в которой Toyota Prius подвергся жесткой критике: специалисты заявили, что экология на дороге – лишь подводная часть айсберга и на самом деле производство гибридной легковушки обходится нашей планете намного ощутимее изготовления «грязного» городского авто. Нет же, мир охотно ухватился за идею гибридных автомобилей, а концерну General Motors пришлось изымать у владельцев все экземпляры электрокара EV1 и уничтожать каждый. Так идея поистине экологически чистого автомобиля осталась забытой еще на десятилетие, и только в наши дни электрокары вновь получили статус серийного транспорта.
Серийный электромобиль Nissan LEAF, 2010 год
Прорыв наших дней
С момента появления первого серийного электромобиля современности в продаже прошел ровно год – именно 1 апреля 2010 года американские и японские дилеры стали принимать заказы на авангардный хетчбэк Nissan LEAF. Конечно, электрический родстер от компании Tesla из Соединенных Штатов появился раньше, но объем его производства не может сравниться с масштабами глобального проекта крупного японского концерна. Цифры цифрами, а нам же удалось прикоснуться к электромобилю от Nissan Motor во всех смыслах этого слова.
В квартале Гинза, самом дорогом и известном районе японской столицы, расположился необычный павильон, оформленный в стиле хай-тек шоурум, созданный специально для демонстрации технологий, которые впитал Nissan LEAF. Сам же электрокар здесь представлен в двух экземплярах, отличающихся друг от друга уровнем оснащения.
Хоть пятидверный хетчбэк и напоминает остальной модельный ряд концерна Nissan (особенно авангардный компактный кроссовер Juke), к его внешности вопросы появляются даже у заядлых автомобилистов. Скажем, почему лицо электромобиля получилось таким скучным? Ответ прост – в сложившемся в наших головах образе легковушки всегда есть место для решетки радиатора, даже небольшой. Здесь же нет ни решетки, ни самого радиатора, ни намека на выхлопную трубу. Место двигателя внутреннего сгорания под капотом занял электромотор, а под полом Nissan LEAF расположился комплект литиево-ионных батарей. Максимальный крутящий момент в 280 Нм доступен уже с момента старта, а наибольшая мощность электродвигателя составляет 80 кВт (109 кВт). Коробки передач в привычном понимании этого слова у данного хетчбэка нет, присутствуют только режимы работы трансмиссии, а вот объем комфортных опций у новинки вполне себе современный. Может быть, даже опережающий дэвээсных конкурентов: скажем, включить климат-контроль в Nissan LEAF водитель сможет дистанционно через мобильный телефон, на него же придет сообщение о завершении процесса зарядки аккумуляторов.
Клавиша отключения сигнализации о движении электромобиля
Кстати, о запасе хода и экономической выгоде обладания электромобилем в современном мире. По данным производителя, на полностью заряженных батареях и при работе системы рекуперации энергии при торможении LEAF сможет пройти до 160 км, а жизненный цикл 24-киловаттных аккумуляторов составляет минимум пять лет. Автолюбители могут заряжать батареи как от компактной гаражной зарядной установки (при напряжении сети в 220 вольт и силе тока в 30 ампер на полный цикл зарядки уходит до восьми часов), так и от практически промышленных устройств (станция на 480 вольт и 125 ампер), которые могут размещаться на подземных паркингах, стоянках у отелей, гипермаркетов, аэропортов и прочих подобных комплексов. В последнем случае 80% емкости аккумуляторов восполняется за 30 минут зарядки, и результата этого процесса должно хватить на преодоление 100 километров пути. Да, заметим, что для зарядных кабелей обоих типов на мордочке электромобиля созданы собственные разъемы, поэтому возможность перепутать их исключена, а вот электромотор Nissan LEAF его конструкторы выполнили в виде классического двигателя внутреннего сгорания – очевидно, для придания «зеленому» хетчбэку большего сходства с «архаичными» конкурентами. И еще одна особенность электрокара – небольшая клавиша с пиктограммой, благодаря которой у владельца существует возможность отключить устройство, имитирующее звук работы бензинового мотора (!), обязательное по законам многих европейских и азиатских стран. Это новшество, якобы делающее электромобили более безопасными для пешеходов, почему-то заставило вспомнить об английском законе конца XIX века, согласно которому перед любым автомобилем должен был идти человек с красным флагом и предупреждать кучеров всех мастей и пешеходов о приближении «рычащей железяки»…
Не исключено, что скоро публике будет представлен и первый электромобиль, разработанный и произведенный в России. В середине марта по итогам встречи губернатора Челябинской области Михаила Юревича с представителями отечественной компании «Приводная техника» и американского концерна Alliance Winding Equipment Inc. было объявлено о запуске проекта по строительству первого российского завода электродвигателей и комплектующих к ним. Новое предприятие должно появиться в городе Снежинске Челябинской области, а стоимость грандиозного проекта на сегодняшний день оценивается в 1,2 миллиарда рублей. Однако выбор площадки для первого российского подобного завода еще не окончателен – дело в том, что Снежинск является закрытым административным территориальным образованием (по сути, наукоградом), а это может значительно повлиять на планы зарубежных инвесторов.
Только без шуток!
Пусть серийные электромобили (заметим, что, помимо Nissan LEAF, на конвейер уже попал, скажем, Mitsubishi i-MiEV) еще и выглядят какой-то диковинкой и вызывают скромные поводы для насмешек, кажется, их время наступило. Такой вывод можно сделать не только из желания автопроизводителей и сторонних инвесторов развивать новую инфраструктуру (в частности, создавать сети электрозаправочных станций), но и из оценки многочисленных государственных программ, направленных на скорейшую электромобилизацию всего мира.
Один из альтернативных видов экологически чистых транспортных средств будущего – автомобили и мотоциклы на сжатом воздухе. Принцип работы их силовых установок во многом напоминает принцип работы классических бензиновых двигателей внутреннего сгорания, разве что в цилиндрах сжимается чистый воздух. Другой важный плюс пневматических силовых установок – возможность использования рекуперативного торможения: в случае замедления машины двигатель может работать как компрессор, закачивая воздух в резервуары и увеличивая запас хода. А к серьезным минусам пневматических транспортных средств относится необходимость создания сети шумных и потребляющих большое количество энергии станций для заполнения топливных емкостей воздухом.
Впрочем, транспорт на сжатом воздухе может быть и довольно компактным. Так, интернациональная команда дизайнеров и инженеров в марте этого года представила концептуальный пневматический мотоцикл Saline Bird. Рама этого прототипа изготовлена из углеволокна, и конструкция машины рассчитана так, чтобы в движении байкер находился в практически «лежачем» положении – это наиболее выгодно с точки зрения аэродинамики. Баллоны для сжатого воздуха у мотоцикла Saline Bird расположены на традиционном для бензобака месте, и при эксплуатации машины вместе с двигателем они закрываются карбоновым обтекателем. Пойдет ли этот пневматический байк в производство, пока не сообщается.
Так, американский прайс на уже знакомый нам Nissan LEAF мог бы начинаться от 32 780 долларов, если бы не государственные дотации на покупку населением и организациями экологически чистых авто – в действительности в США этот электрокар стоит от 25 000 долларов. На родине LEAF покупатель такой модели также избавлен от необходимости платить многочисленные государственные налоги и сборы как при совершении сделки, так и на долгие годы вперед. Но стоит ли хетчбэк C-класса уже упомянутых 25 000 долларов, или 3 760 000 иен (хотя по факту стать его обладателем японец может всего за 985 000 иен – на руку покупателям и здесь играет программа стимулирования перехода на альтернативные источники движения), когда классического «одноклассника» такого авто можно приобрести за более чем вдвое меньшую плату? Ответ прост: покупая обычную легковушку, мы приобретаем лишь нечто, построенное вокруг двигателя, кормить который придется не один год и перед каждой поездкой, если не по ходу ее. Но если мы купим электрокар и небольшую зарядную станцию к нему, мы получим уже повседневное средство передвижения на не самые длинные расстояния, требующее разве что периодического обслуживания, а в довесок – лишь несущественное увеличение расходов на электричество в доме. К тому же, многие автопроизводители, взявшиеся за создание гибридов, уже заявили об обязательной утилизации собственных отслуживших батарей – главного объекта критики для противников. На момент выхода все того же Nissan LEAF на рынок уже было набрано 6000 предварительных заказов на модель, и число все увеличивается и увеличивается. Немалую роль в этом сыграла и награда «Европейский автомобиль 2010 года», что еще раз подтверждает мнение о том, что время электромобилей настало. Но на всех ли рынках?
Серийный электрический спорткар Tesla Roadster 2.5, 2010 год. Мощность двигателя - 185 кВт при 13000 об./мин.
На шестой части суши
Электрокары вовсю продаются в Японии, Соединенных Штатах, Португалии (с января нынешнего года), Ирландии (с нынешнего февраля) и Великобритании (начиная с марта), а чуть позже к этим государствам добавится и ряд других, где будут доступны самые разные льготные условия для покупки таких видов транспорта. Европа, Азия, Северная и Южная Америка… во всех частях света законодательная власть голосует за дружественное отношение к электрокарам. Россия же в этом вопросе традиционно стоит особняком, да и иностранные инвесторы с темой «озеленения» транспорта к шестой части суши с ее растущим авторынком и тысячами километров дорог интереса не проявляют. Но только ли несвоевременность принятия необходимых законов мешает электромобилям прийти в Россию?
В дело здесь вмешивается суровый климат нашей страны. Вы замечали, как быстро начинает садиться аккумулятор мобильника или фотокамеры, когда пользуешься ими на улице зимой? Увы, конструкция батарей электрокаров еще не настолько совершенна, чтобы эти устройства работали одинаково хорошо, скажем, летом в Краснодарском крае и зимой на трассе Владивосток – Хабаровск. Независимые и неофициальные тесты знакомого нам Nissan LEAF доказали, что при температуре воздуха -12 градусов по Цельсию динамика из хорошей превращается в удовлетворительную, а запас хода стремительно сокращается. Итак, пока проблема зимней эксплуатации электромобилей не решена, и в российских условиях она остается не менее актуальной, чем вопрос с развитием инфраструктуры и сети общественных зарядных станций в населенных пунктах и вне их. Кстати, нетрудно догадаться, если с развитием электромобилей в мире у российских властей появится необходимость создавать упомянутую инфраструктуру, какой повод найдется для того, чтобы этого не делать.
Экспериментальный BMW Hydrogen7 на водородных топливных элементах
Альтернативная альтернатива
Все же, при всех своих положительных качествах, электромобили не являются единственной альтернативой, которая в ближайшем или отдаленном будущем придет на смену легковым и грузовым авто с классическими двигателями внутреннего сгорания. Во-первых, сказывается уже обозначенный нами недостаток работы аккумуляторов в условиях низкой температуры. Другой существенный минус – высокая масса самих автомобилей, и этот фактор сказывается при создании перспективных грузовиков. И, наконец, не стоит забывать о том, что в самых совершенных на сегодняшний день аккумуляторах – литиево-ионных – используется редкий металл. По мнению аналитиков японского концерна Mitsubishi, уже к 2015 году мировая промышленность столкнется с дефицитом лития. Значит судьба электромобилей и гибридов еще не так ясна, как думают многие.
Другое дело – так называемые водородомобили. Более сложный принцип их создания – разработка водородных топливных элементов. Другой вариант – доработка топливных систем уже существующих бензиновых и дизельных двигателей и разбавка горючего водородом. При грамотной настройке двигателей вреда окружающей среде наносится значительно меньше, однако есть риск на выходе получить мотор с высоким КПД, но таким же высоким уровнем выбросов оксидов азота в атмосферу. Словом, и в направлении водородного транспорта ученым есть куда стремиться.
Что же нас ожидает завтра и в ближайшие годы? Неудивительно, что мир жаждет чего-то кардинально нового, существенных изменений и сверхсовременных технологий. А ведь коэффициент полезного действия самых совершенных двигателей внутреннего сгорания составляет максимум 35%, и этот показатель можно и даже нужно улучшать. Например, созданием доработанных систем газораспределения, блоков управления впрыском, турбин, топливной аппаратуры, альтернативного горючего и многого другого. Перефразировав классическую фразу, заявим: «ДВС жил, ДВС жив, ДВС будет жить!» В конце концов, совершенству нет предела, и прежде чем переходить на альтернативные технологии, почему бы не доработать уже знакомую?
Наиболее вероятным путем, по которому в ближайшие годы может пойти развитие электромобилей, можно назвать создание персональных транспортных средств для мегаполисов. Для миниатюрных экологически чистых машинок, рассчитанных на одного человека, не понадобится создание сети специальных зарядных станций – небольшая мощность электромоторов и сравнительно малая емкость аккумуляторов вкупе с низким весом таких транспортных средств позволят обойтись и обычной бытовой электросетью. В свою очередь, миниатюрные габариты персональных электрокаров значительно упрощают их парковку в общественных местах и вдоль дорог, а при большом желании хранить эти машины вне сезона можно и в крупных пентхаусах, доставляя их в жилище при помощи грузовых лифтов.
Яркий пример персонального электромобиля будущего – концепт Toyota i-Real, впервые представленный публике в 2007 году. С первого взгляда кажется, что колес у этого прототипа всего два – правое и левое. Однако при разгоне до высоких скоростей (к сожалению, концерн-производитель не приводит технических данных) «расправляется» и заднее колесо – колесная база увеличивается, а корпус транспортного средства переводится в более горизонтальное положение. Как нетрудно догадаться, при езде со скоростью пешехода и во время стоянки заднее колесо «поджимается», и водитель принимает сидячее положение. Управляется Toyota i-Real Concept за счет двух джойстиков (как будет удобнее обладателю машины), расположенных в подлокотниках по соседству с индикаторами заряда батарей, запаса хода, скорости и прочего. Прототип оснащен и такими элементами, как съемная крыша на случай дождя, полноценная головная оптика и стоп-сигналы. Кстати, по всему периметру транспортного средства от Toyota Motor расположились датчики слежения за обстановкой вокруг, и в случае опасности столкновения с пешеходами i-Real Concept предупреждает водителя и окружающих различными световыми и звуковыми сигналами, а также вибрацией джойстиков.