Будущее электромобилей

Будущее электромобилей

Интересный факт – электромобили появились раньше своих собратьев с двигателем внутреннего сгорания. В 19 веке многие первые машины работали на электрической тяге. Читайте статью про историю электрических машин и их перспективы в 21-м столетии.

История электромобилей в XIX и XX веке

Первые опыты с гальваническими элементами проводились еще в середине XIX века. В Америке изобретатели Девенпатор и Пейдж, а также в Шотландии Роберт Девидсонон создали экипажи гальваническими батареями в 1837 году.

В конце XIX века, примерно с 1880-х годов, электромобили и машины с ДВС развивались параллельно. Причем в самом начале преимущество двигателей внутреннего сгорания не было очевидным, напротив, их конструкция была сложнее, чем у электрических.

В 1897 году в Лондоне появились первые серийные электромобили, которые использовались в качестве такси.

В Российской Империи первый электромобиль был создан инженером Романовым И.В. в 1899г. А уже в 1901 году им же был построен автобус на электрической тяге на 15 мест.

Согласно статистическим данным в начале XX века в Соединенных Штатах соотношение типов двигателей в автомобилях было следующим: 38% - электрические двигатели, 22% - бензиновые, 40% - паровые. На тот момент многие страны наладили серийный выпуск электромобилей, средний запас хода машин составлял 50-80 км.

Однако в последующие десятилетия поршневые двигатели значительно улучшили свои позиции, во многом благодаря совершенствованию конструкции. Также не последнюю роль сыграло массовое производство, отладка технологии и развитие нефтеперерабатывающих предприятий.

Скоро пробег автомобилей с ДВС на одной заправке превысил 300 километров, а скорость выросла до 80 км/час. Это позволило использовать машины для организации междугородних перевозок. Именно запас хода, дешевое топливо, быстрая заправка и высокие характеристики поршневых моторов предопределили их распространение и популярность на протяжении всего двадцатого столетия.

Уже после 1930-х годов наблюдается резкий спад производства электромобилей. В последующие годы электрический привод занял специфические ниши, в частности, это внутрицеховые перевозки на крупных предприятиях, либо доставка в черте города, там, где не требовались большие скорости и запас по пробегу.

Всплеск интереса к электромобилям возник в 1970-е годы, когда ведущие ученые, инженеры и общественность стали задумываться об ограниченности запасов нефти, кроме того энергетический кризис 70-х подстегнул резкий рост цен на топливо.

Однако на тот момент времени отсутствовали эффективные технологии для сохранения электрической энергии, а зарядка электрических аккумуляторов занимала непозволительно большое время. К тому же конструкторы сумели значительно повысить эффективность и экономичность поршневых двигателей.

Именно в этот период времени увеличились продажи японских автомобилей. Дело в том, что японские инженеры, восстанавливая индустрию страны после Второй Мировой войны, уделяли значительное внимание экономичности машин. Все это позволило в последующем занять достойное место на автомобильных рынках США и Европы.

Промежуточный вариант – гибридный двигатель

Для повышения экономичности и снижения вредных выхлопов был предложен вариант гибридных двигателей. Комбинированная силовая установка состоит из традиционного ДВС и электромотора.

Первые автомобили с гибридной установкой появились еще в первой половине XX века. Наиболее известным гибридом является Toyota Prius, который серийно выпускается с 1997 года. На текущую дату можно приобрести уже 4-е поколение Prius.

Гибридный привод позволяет сократить расход топлива за счет перераспределения нагрузки между традиционным поршневым двигателем и электромотором. Преимуществом является то, что в таком автомобиле сохраняется большой запас хода, к тому же заправить топливо можно на любой автозаправочной станции.

Из недостатков гибридной силовой установки можно отметить сложность конструкции. В случае ремонта такого двигателя, особенно в глубинке, будет сложно найти квалифицированного мастера и запасные части.

Современные электромобили

Новый виток интереса к электромобилям возник уже в XXI веке. Этому способствовало совершенствование технологий, рост цен на нефть, а также потребность в сохранении экологии, особенно в крупных мегаполисах.

Электромобиль Tesla

Одной из наиболее известных и амбициозных компаний нового столетия стала Tesla Inc., названная в честь знаменитого изобретателя Николы Тесла. В 2003 году IT предприниматель Илон Маск основал автомобильную компанию, целью которой стало создание массового электромобиля.

В машинах Tesla используются энергоёмкие литий-ионные аккумуляторы. Примечательно, что подобные аккумуляторы применяются в смартфонах, ноутбуках и других мобильных устройствах.

К их достоинствам относят легкий вес и высокую скорость зарядки. Например, 85 кВт·ч аккумулятор Tesla Model S заряжается до 50% за 20 минут, при этом запас хода электромобиля на одной зарядке превышает 400 км. Такая быстрая зарядка возможна на специальных зарядных станциях Supercharger.

Илон Маск объявил, что помимо создания эффективного электромобиля, его задачей является построение сети зарядных станций, т.е. инфраструктуры, которая позволит беспроблемно путешествовать по миру. Одним из способов быстро пополнить заряд является физическая замена разряженной батареи. Тестирование данного сервиса на зарядных станциях показало, что замена батареи происходит за 90 секунд, что примерно в два раза быстрее заправки бензобака аналогичной машины.

По данным на май 2017 года во всем мире построено 848 зарядных станций Supercharger и их количество постоянно увеличивается, например, в Европе машину можно зарядить на любой из 298 станций (серым цветом обозначены планируемые).

Конечно, аккумулятор можно заряжать и от бытовой сети, но в этом случае увеличивается время заряда.

Автомобили Tesla обладают отличной аэродинамикой, привлекательным дизайном и различными опциями. Одним из наиболее интересных технических решений является система автопилота. И хотя данная система еще не может полноценно заменить водителя, во многих случаях она верно определяет дорожную ситуацию.

Во время дальнего путешествия на автомобиле Tesla полезной будет система поиска ближайшей зарядной станции и расчет дальности пробега. В целом, машины Tesla напоминают продвинутый электронный гаджет. Даже внесение изменений в программное обеспечение выполняется удаленно, через регулярные обновления.

Динамика Tesla такова, что электромобиль легко может обогнать большинство серийных машин с ДВС. Например, самая новая модификация Tesla Model S с аккумулятором на 100 киловатт-часов разгоняется до 100 км/час за 2,5 секунды, что сопоставимо с суперкарами Ferrari и Porsche.

Видеообзор Tesla Model S

В 2016 году компания представила доступный пятиместный седан Tesla Model 3, в США стоимость машины составляет 35 тысяч долларов. Несмотря на тот факт, что коммерческие продажи начнутся в 2017 году, в первые сутки после премьеры заказ на электромобиль оформили 180 тысяч человек, а через неделю эта цифра приблизилась к 325 тысячам, причем для заказа требовалось внести депозит в одну тысячу долларов. После этого компании пришлось пересмотреть свои производственные планы и привлечь дополнительное финансирование для расширения заводских мощностей.

Успех Tesla Inc. заставил многие автомобильные компании по всему миру задуматься о создании своего электромобиля.

Электромобиль Nissan Leaf

Данный электромобиль представляет собой экономичное решение для людей, которые не располагают нужной суммой для покупки новой Tesla Model S. В странах Евросоюза цена нового Nissan Leaf составляет 35.000 евро, причем за счет государственных и муниципальных льгот она может быть еще уменьшена. Конечно, еще более доступный вариант – покупка подержанного электромобиля, учитывая, что в среднем жизненный цикл батареи составляет около 5 лет.

Несмотря на тот факт, что у данной машины заявленный пробег на одной зарядке составляет 160 км, машина подойдет для многих водителей, которые совершают преимущественно короткие поездки. Статистика говорит, что в среднем в России ежедневный пробег автомобиля составляет 50 километров.

Полный цикл заряда аккумулятора Nissan Leaf составляет около 9 часов от бытовой сети и 30 минут через специальное зарядное устройство (125 ампер и 480 вольт).

Faraday Future

Американо-китайская компания Faraday Future представила прототип FF91, который станет возможным конкурентом Tesla. Запуск производства намечен на 2018 год.

Электромобиль, как заявляют создатели, сможет разгоняться до «сотни» за 2,4 сек., а запас хода на одной зарядке составит около 600 километров. Машина будет оснащена аккумулятором ёмкостью 130 киловатт-часов, а электропривод способен выдавать мощность эквивалентную 1050 л.с.

Электромобиль будет комплектоваться множеством датчиков и интеллектуальных систем, которые значительно упростят вождение и обеспечат высокий уровень комфорта и безопасности.

Что дальше?

В настоящее время массовый переход на электромобили сдерживается рядом причин. Во-первых, это небольшой пробег на одной зарядке. При поездках на дальние расстояния у водителей могут возникнуть проблемы в виде разрядившейся посреди дороги батареи. Во-вторых, длительное время зарядки аккумулятора или отсутствие необходимой инфраструктуры для быстрой зарядки. И, наконец, все еще высокая цена на многие модели электромобилей.

Существует несколько путей решения указанных проблем. Можно развивать сеть зарядных станций, как это делает компания Tesla. Параллельно продолжается совершенствование технологий в области аккумулирования электрической энергии. Так, в среднем ежегодный прирост удельной ёмкости батарей составляет 3-4%. Однако периодически в средствах массовой информации появляется информация о новых изобретениях и способах накопления электрической энергии.

Еще одним вариантом является оперативная замена батарей на специальных зарядных станциях. Как уже упоминалась, Tesla развивает такой сервис, причем замена аккумуляторной батареи может занимать буквально пару минут.

Цена на электромобили по мере развития технологий постепенно снижается. Ведущие компании разрабатывают или уже продают электромобили. К перечисленным ранее машинам можно добавить доступный Chevrolet Bolt EV (цена в США 37.500 долларов) и BMW i3 (42.400 долларов).

Психологической отметкой, после которой можно ожидать массового появления электромобилей на дорогах, является запас хода в 1000 км на одной зарядке. Такой запас хода позволяет совершать короткие поездки в городе, однако при необходимости можно безбоязненно отправиться в длительную поездку, например, в другой город.

Получим ли мы такие характеристики электромобилей в результате эволюционного совершенствования или в результате революционного изобретения, покажет время.

Заключение

В XXI веке правительства многих стран разрабатывают программы и выделяют средства для стимулирования перехода на электромобили. Это вызвано многими причинами – в развитых странах имеется запрос от общества на сохранение экологии, желание избавиться от зависимости от углеводородного топлива, а также создать более безопасную городскую среду.

Наряду с переходом на электрический привод, многие страны активно внедряют технологии для получения возобновляемой энергии. Так, в Германии уже в этом году в пиковые часы выработка «зеленой» энергии достигла 57,8 гигаватт и тем самым закрыла 95% потребности всей страны. Конечно, этому благоприятствовала солнечная погода и ветер, но в итоге уже через несколько десятилетий

Многие футурологи предрекают уже через пару-тройку десятилетий массовый переход на электромобили, внедрение интеллектуальных систем автопилота, которые снизят смертность от ДТП и позволят более рационально регулировать дорожное движение.

АвтоВеликан – строим будущее вместе с Вами!