Примерно лет восемь назад мы посвятили одну публикацию так называемой «литий-ионной революции». Речь шла о том фуроре, который произвело появление литий-ионных аккумуляторов, заложивших технологическую основу для масштабной электрификации автомобильного транспорта. Тема, ставшая необычайно популярной на Западе, перекинулась и в нашу страну, включая город Новосибирск, где стали озвучивать планы по замене обычных автобусов троллейбусами с автономным ходом (две таких машины даже выпустили на линию). Вдобавок ко всему возле Новосибирска - с подачи тогдашнего главы «Роснано» господина Чубайса - возникло предприятие по выпуску литий-ионных аккумуляторов, что стало дополнительным стимулом для составления планов по электрификации городского транспорта.
К настоящему времени страсти по электромобилям в нашей стране поутихли, особенно после отъезда господина Чубайса заграницу. Однако в ряде западных стран, как мы знаем, приняты «зеленые» государственные программы о полном запрете автомобилей с ДВС и переходе на электромобили. И в этой связи, как всегда, в общественном сознании возникает искаженное восприятие подобных «инновационных» тенденций. Так, создается впечатление, будто тема электрификации автомобильного транспорта целиком вытекает из климатической повестки. И будто бы литий-ионные аккумуляторы изобретались под реализацию соответствующих программ. Мало того, кто-то считает, что электромобиль является исключительно современным изобретением, закономерно идущим на смену своему предшественнику с ДВС.
На самом же деле, в чем мы неоднократно убеждались, все «современное» зародилось давным-давно и кажется нам таковым (то есть «современным») из-за плохого знания истории науки и техники. В наши дни — это может показаться странным, но как раз электромобиль был реальным предшественником автомобиля с ДВС, а не наоборот. В Европе электромобили начали колесить уже в конце XIX столетия. В Германии, например, электромобилями оснащались почтовые экипажи. Здесь же существовали вместительные варианты электромобилей на 12 человек. В Детройте (США) электромобили производились серийно даже после того, как в стране произошло массовое освоение их бензиновых конкурентов.
Мы сейчас говорим именно о конкуренции, поскольку и те, и другие, обладали определенным преимуществом, и в начале прошлого века еще было не совсем понятно, какой вариант одержит убедительную победу. Ошеломляющий успех автомобилей с ДВС принято связывать с именем Генриха Форда, создавшего конвейерное производство недорогих бензиновых авто и, по сути, превратившего автомобиль в массовое средство передвижения.
На этот счет существует такая легенда. Первоначально Форд работал инженером в компании Томаса Эдисона – одного из создателей первых электромобилей. Якобы он предложил своему боссу чертеж такого авто с бензиновым двигателем (что было еще весьма необычно по тем временам). По непонятной причине Эдисон высоко оценил задумку и предложил своему сотруднику дерзать. Дескать, если получится, то это будет реальный прорыв. Форд дерзнул и добился невероятных успехов (что, наверное, было совсем не в интересах Эдисона, занятого электромобилями и аккумуляторами). Но, так или иначе, тема ДВС оказалась в явном выигрыше, хотя не давала абсолютного превосходства. У электромобиля были свои неоспоримые преимущества, и потому еще в начале прошлого столетия была уверенность в том, что рано или поздно электромобили возьмут реванш. Именно так – реванш!
Вначале поговорим о преимуществах, чтобы понять, почему тему электромобилей все-таки не сдали в утиль окончательно, когда весь мир массово перешел на ДВС. Одно из главных достоинств электрической тяги – ее простота, точность и надежность в регулировании мощности. Вес ходовых электродвигателей меньше веса бензинового мотора с механической трансмиссией. Так, при малых скоростях ДВС на один килограмм веса развивает примерно 30 Вт, в то время как электродвигатель – более 700 Вт! Учтем также и экологические преимущества – отсутствие выхлопа и бесшумность.
Перечисленные качества настолько привлекательны, что не позволяли отбросить тему электромобиля как «пережиток прошлого» (или как пройденный этап технического прогресса). Вера в реванш была напрямую связана с верой в прогресс аккумуляторов и иных источников электрической энергии, несовершенство которых как раз и тормозило развитие данного направления. Для инженеров это был основной камень преткновения. Существовавшие на тот момент аккумуляторы не позволяли достичь достаточной мощности для быстрого разгона и движения по трассе с приемлемой скоростью. Для увеличения мощности приходилось увеличивать количество аккумуляторных блоков, что в конечном итоге привело бы к тому, что электромобиль превратился бы в платформу для перевозки аккумуляторов.
Согласно расчетам, проведенным в конце 1960-х годов, если бы появились аккумуляторы, способные развить 200 Вт*час на один кг веса, то в этом случае электромобиль уверенно победил бы своего собрата с ДВС. Но до последнего времени реалии были иные. Например, знакомый всем свинцовый аккумулятор имеет удельную энергоемкость около 20 Вт*час /кг. Немного лучше были никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы. Их удельная энергоемкость составляла 35 – 40 Вт*час/кг.
Тем не менее, прогресс в этом деле просматривался. К концу 1960-х появились серебряно-цинковые аккумуляторы, имевшие удельную энергоемкость 60 Вт*час/кг. В то время они считались самыми современными и были очень дорогими. Однако и их параметры были втрое ниже того, что требовалось для успешной конкуренции с ДВС. Тем не менее, к началу 1970-х годов в кругах технических специалистов уже начались разговоры об электромобильном реванше. В принципе, даже при использовании имевшихся в то время накопителях электрической энергии для электромобилей открывались определенные ниши, где они были вполне конкурентными с ДВС. Например, городской транспорт, не требующий высоких скоростей (при высоких скоростях разрядка аккумулятора происходит быстрее, в итоге общий пробег между зарядками сокращается). Никель-кадмиевые и серебряно-цинковые аккумуляторы в нормальных условиях позволяли обеспечить пробег до 160 километров. И такие варианты использования были реализованы на практике. Надо сказать, что к началу 1970-х годов мировой парк электромобилей составлял порядка 40 тысяч единиц. Для специалистов того времени это был «первый шаг» (как им казалось) на пути создания «полноценного» электромобиля, ничем не уступающего бензиновому автомобилю.
Кстати, в конце 1950-х годов большие надежды возлагались на топливные элементы. Правда, они не оправдались из-за дороговизны последних. Поэтому внимание опять переключилось на усовершенствование аккумуляторной техники. Существенным прорывом считалось создание так называемых воздушно-металлических аккумуляторов. Их удельная энергоемкость в лабораторных условиях достигала 110 Вт*час/кг, что обещало увеличение пробега между зарядками до 250 километров. Электромобильный реванш считался не за горами, и была уверенность, что примерно к середине 1980-х годов электромобили начнут производиться миллионами штук.
В этом контексте появление современных литий-ионных аккумуляторов, действительно, знаменует революционный прорыв, поскольку их удельная энергоемкость находится в границах 150-250 Вт*час/кг. Как видим, давняя мечта сбылась. Отсюда и вытекает сегодняшний бум на электромобили, который сам по себе никак не связан с климатической повесткой и прочими экологическими проектами. Этот электромобильный реванш, как мы показали, предвкушали еще с довоенных времен. Правда, пока у нас нет уверенности, что торжество электрической тяги обозначилось явно и бесповоротно. И попытка включения электрификации автомобильного парка в контекст климатической политики по существу ничего не решит, поскольку политики не в состоянии изменить законы физики. Поэтому точка в затянувшейся конкуренции еще не поставлена, хотя прогресс налицо.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии