Прошлое, настоящее и будущее электромобилей08.09.2018 21:51

Небезызвестная компания Tesla еще более двух лет назад представила свой первый доступный (относительно) электромобиль Tesla Model 3. С тех пор автомобили на электротяге так и не стали массовым явлением, но прогресс в этом направлении есть, и с каждым днем будущее без выхлопных газов становится все ближе.

Немного истории

Предлагаю сперва оглянуться назад и рассмотреть длинный и извилистый путь электромобилей. А посмотреть есть на что — мало кто знает, но первый электромобиль появился в 1841 году, раньше первого двигателя внутреннего сгорания! А в 1899 году в Санкт-Петербурге был показан первый электромобиль российского производства, представляющий из себя омнибус на 17 пассажиров с мощностью 4 л. с. и дальностью поездки на одном заряде до 64 км. Следующим важным шагом стал электромобиль от того самого Николы Теслы. В 1931 г. гениальный изобретатель собрал небольшую энергетическую установку из деталей, которые приобрел в обычном магазине радиоэлектроники. Он заменил двигатель обычного автомобиля на эту установку, нажал на педаль газа и его электромобиль поехал вперед. Получившийся аппарат обладал мощностью 80 лошадиных сил.

За следующие полвека технология не претерпела особых изменений, и в 1996 году американская компания General Motors выпускает первый электромобиль массового производства. Однако эта модель появилась на свет не из-за достижений технического прогресса или амбиций автоконцерна: на тот момент в Калифорнии сильно ужесточились требования к уровню вредных выбросов продаваемыми в штате новыми автомобилями (фактически, по новым правилам автомобили вообще не должны были продуцировать никаких выхлопных газов), но вскоре этот закон был отменен и у GM не было больше поводов продолжать сложное и затратное производство EV1. Проект был закрыт в 2003 году, и за 7 лет существования было продано 1157 единиц General Motors EV1, нераспроданные же экземпляры пустили под пресс, а те, что уцелели, хранятся сегодня в музеях и частных коллекциях.

В дальнейшем популяризацией электромобилей занялся Илон Маск. В 2008 приобретенная им компания Tesla Motors выпустила на рынок первое поколение модели Tesla Roadster, которое продавалось до 2012 года. Из-за ценника в 109 000 долларов за базовую версию, Roadster покупали в основном голливудские знаменитости, стремящиеся показать свою заботу об окружающей среде. Затем, уже в 2009 Tesla впервые показала публике свой самый популярный электромобиль Model S, его продажи начались спустя 3 года. Tesla Model S собрал огромное множество наград и восторженных отзывов критиков, а также получил 2 обновленные версии. В 2015 выходит Tesla Model X — первый кроссовер компании, являющийся бескомпромиссным решением с большим запасом хода (от 354 до 539 км в зависимости от конфигурации), отличными скоростными характеристиками (в версии Ludicrous Speed Upgrade -3.2 сек. до 100 км/ч при весе более 2,5 тонн) и уймой оригинальных функций, среди которых числятся уникальные двери-крылья, возможность световой подсветки в такт музыке и даже система фильтрации воздуха в салоне при химической атаке.

Как это работает?

В отличие от привычных авто с ДВС, электромобилям не нужен сложный бензиновый мотор с большим количеством механических деталей, который необходимо регулярно обслуживать, мириться с его шумом и требовательностью к качеству топлива. У электрического транспорта имеется небольшой электродвигатель, который практически не нуждается в ремонте, работает в абсолютной тишине, а «заправлять» его можно на любой совместимой зарядной станции: электричество-то везде одно и то же.

Второе важное различие между автомобилями с ДВС и электродвигателем заключается в отсутствии сложной коробки переключения передач; да, она есть, но благодаря тому, что в электромобилях на колеса передается сразу вся имеющаяся мощность, водителю и пассажирам не докучают рывки при переключении передач. Одним словом, здесь КПП используется лишь для выбора направления движения — вперед или назад.

Разумеется, для работы электродвигателя требуется источник энергии, и вместо бензобака в электрокарах установлен большой аккумулятор. С технической точки зрения, помимо размеров он мало чем отличается от батарей в наших смартфонах. Располагается этот элемент в днище электромобиля, поскольку так за счет огромного веса аккумуляторов центр тяжести смещается вниз, значительно повышая управляемость машины, а в салоне освобождается дополнительное пространство из-за отсутствия трансмиссионного туннеля.

И наконец, самой важной отличительной особенностью электромобилей является наличие системы рекуперации энергии, которая генерирует и запасает энергию при движении автомобиля по инерции (либо вниз по склону). Кроме того, для более эффективного функционирования система рекуперации замедляет электромобиль всякий раз, когда вы поднимаете ногу с педали газа, причем сила торможения и количество полученной электроэнергии прямо пропорционально зависят от того, насколько сильно вы ослабите давление на педаль.

Ситуация на рынке электромобилей

За электромобилями — будущее, и все крупнейшие производители понимают это и стараются успеть заскочить в этот поезд электрификации автотранспорта: на рынке уже представлены десятки довольно интересных моделей, начиная с недорогих вариантов наподобие KIA Soul EV или Chevrolet Bolt, и заканчивая премиум-сегментом, включающим в себя Audi e-tron или Porsche Mission E стоимостью выше 100 тысяч долларов. На фоне финансовых неудач нынешнего лидера рынка электромобилей, компании Tesla, «традиционные» автопроизводители оживились и обратили свой взор на ранее неперспективную и малоинтересную нишу. В результате буквально за последний год количество доступных для покупки (чит. не-концептов) моделей выросло в несколько раз, а среди новинок встречаются весьма качественные продукты типа BMW i3s, Smart Fortwo/Forfour Electric Drive, Jaguar i-Pace, Honda Urban EV и Volkswagen I.D. Crozz. Стоит отметить, что свой кусок пирога стараются ухватить не только известные европейские производители, но и такие никому ранее не известные бренды, как LSEV, Iconiq, Roewe, E.Go и многие другие.

Я считаю, что к электромобилю стоит относиться именно как гаджету, а в любой высокотехнологичной индустрии каждый год появляются определенные тенденции по части производства и эксплуатации новых устройств, и электромобили — не исключение. Здесь можно выделить следующие тенденции:

Например, Nissan активно продвигает идею однопедального управления в своей модели Leaf 2018 — другим компаниям также пришлась по душе эта концепция и в обозримом будущем все более-менее компактные электромобили перейдут на систему торможения посредством рекуперационной установки.

— Второй тренд — электромобили становятся все умнее: еще несколько лет назад Илон Маск позиционировал первые Tesla Model S как смарт-девайсы, вот и сегодня многие прототипы самоуправляемых автомобилей базируются именно на основе электромобилей.

— Необходимость разработки собственной платформы каждой компанией, которая захочет добиться успеха на этом рынке. Грубо говоря, для того, чтобы предоставить пользователям максимально уникальный опыт, производители должны создавать электромобили с нуля, только так смогут появляться новые максимально качественные модели, обеспечивающие уникальный опыт для пользователя. Ближайшая аналогия в компьютерном мире — Apple, которая самостоятельно разрабатывает свои устройства, от железа до софта.

Инфраструктура

Для любого транспорта требуется особая инфраструктура: для автомобилей с ДВС мы построили сеть АЗС, покрывающую нашу планету вдоль и поперек. Электромобили же пока не получили столь широкого распространения, поэтому и количество зарядных станций для них оставляет желать лучшего. Самая известная сеть зарядных станций — Supercharger — принадлежит Tesla. Услугами Supercharger можно пользоваться бесплатно, но лишь при условии, что вы приобрели электромобиль от Илона Маска со специальным абонементом либо получили реферальный код от друга, купившего Tesla с этой подпиской.

Впрочем, даже если у вас нет возможности заряжать свою «Теслу» бесплатно, использование электричества в конечном счете получается в десятки раз выгоднее бензина. Иными словами, потратив одну и ту же сумму на бензин и на электричество, дальше вы сможете проехать именно на электричестве (в сопоставимых по мощности автомобилях).

Если эра электромобилей и началась в США, Европа стремится развивать это направление автотранспорта и уже обогнала Америку по количеству зарядных станций. Более того, в то время как США делает ставку на бензиновые авто, уже несколько других стран объявили о намерении полностью перейти на электромобили. К примеру, Германия планирует отказаться от автомобилей с углеводородным топливом к 2040 году, Индия, Великобритания и Франция запретят эксплуатацию ТС с двигателями внутреннего сгорания к 2030 (в Париж доступ бензиновым автомобилям будет закрыт на 10 лет раньше), а власти Голландии и Норвегии хотят прекратить продажу автотранспорта с ДВС к 2025.

Уже сейчас во всех странах западной Европы владельцам электромобилей предоставляются различные льготы вроде бесплатной парковки, отсутствия необходимости платить транспортный налог и возможности получить приличную скидку при покупке нового электромобиля. В Штатах тоже есть подобная система государственной поддержки для покупателя, но там она действует до тех пор, пока тот или иной производитель не выпустит 20 000 электромобилей. По достижении этого порога скидки на электрический транспорт этого бренда перестают действовать.

Сейчас в развитых странах, активно увеличивающих число зарядных станций, среди владельцев электромобилей популярны домашние установки PowerWall, расположив такое приспособление у себя в гараже, можно ставить электромобиль на зарядку каждую ночь, совсем как смартфон. В теплых солнечных регионах наиболее ярые поклонники электротранспорта устанавливают на крышах домов солнечные батареи, накапливающие энергию в PowerWall.

Россия также не стоит в стороне от технического прогресса: в нашей стране уже есть десятки станций от государственных компаний и даже несколько станций Supercharger, в будущем география их размещения по России будет только расти На конец 2017 года в мире насчитывалось два миллиона электромобилей, наибольшая доля от этого числа принадлежит Китаю — 32%. Если темпы роста сохранятся, то в ближайшие 3 года это количество вырастет в 10 раз, до 20 млн единиц.

Гибриды

Конечно, нельзя обойти вниманием такое явление как гибридные автомобили. Это транспортные средства, обладающие и ДВС, и электродвигателем одновременно. Гибриды подразделяются на два класса: с разъемом для зарядки и без него. Первый класс включает в себя Toyota Prius первых поколений и другие классические гибридные авто, способные заряжать аккумулятор только с помощью рекуперативной системы, реализовывая кинетическую энергию и не имея возможности подключаться к общественным или частным станциям зарядки. Вторая категория гибридов может подключаться к внешним источникам питания и именно такими сегодня выпускаются 99% гибридных автомобилей. Независимо от типа, гибриды способны передвигаться за счет одной лишь электроэнергии, но даже в самых дорогих моделях дальность поездки на одном заряде аккумулятора ограничена 50 км. А вот при одновременном использовании электродвигателя и ДВС запас хода составляет сотни, а в некоторых случаях и тысячи километров.

Минусы

У электромобилей, как и у любого современного технического устройства есть свои минусы. Если бы этих препятствий на пути всеобщей электрификации автотранспорта не существовало, то мы все уже давно перешли бы на электротранспорт.

• Первый и самый явный недостаток современных электромобилей — их стоимость. Естественно, со временем цены выровняются (когда будет налажено и удешевлено массовое производство крупных аккумуляторных батарей), но сейчас именно дороговизна является главным сдерживающим фактором на пути развития электромобилей.
• Второй минус электромобилей, тоже временный, — слаборазвитая инфраструктура. Как я сказал выше, количество зарядных станций даже в развитых странах нельзя назвать удовлетворительным. И хотя за 7 лет эта сеть вырастет более чем в 30 раз (с 5 900 станций в 2013 до 200 тысяч в 2020 году, спрос по-прежнему будет превышать предложение. Для сравнения: только за один июнь 2018 было продано 160 000 электромобилей.
• Еще один безумно важный вопрос, который человечество должно задать себе при переходе на электромобили:, а так ли экологичны электромобили на самом деле? Бесспорно, сами электромобили не наносят никакого вреда окружающей среде, но выработка электричества для них… Не секрет, что львиная доля электроэнергии генерируется дымящими теплоэлектростанциями, поэтому до тех пор, пока мы не перейдем на возобновляемые источники энергии (ветряные и солнечные электростанции), вопрос остается открытым.

Перспективы ближайшего будущего

По прогнозам экспертов, для электромобильной отрасли период до 2022 года станет самым насыщенным как до, так и после этого времени — то есть, будут определены основополагающий идеи развития этой области науки и технологий, далее будут расти вычислительные мощности, улучшаться уже существующие наработки, а искусственный интеллект будет умнеть и оттачивать алгоритмы своей работы. Сегодня электромобильная индустрия дошла до такой «точки невозврата», что даже самые скептически настроенные критики признают, что будущее электрического автотранспорта неизбежно. Вопрос только в том, как быстро это произойдет, и судя по всему, электромобили станут обыденностью в ближайшие 10, максимум, 15 лет.

Полный текст статьи читайте на Компьютерра