Источники энергии: почем электроход для народа?

При кажущейся простоте идеи электромобиля прекрасного решения для нее пока не обнаружено. А стоит ли вообще за это браться, если ни нефть, ни газ пока не кончаются?

Знаете ли вы, сколько энергии нужно современному кару класса В, чтобы пробежать 100 км? Оказывается, не так уж и много - около 18 кВт.ч. Если взять эту энергию из розетки, то заправка обойдется (по московским тарифам 2011 года) в 68 руб. днем либо в 17 - ночью. Ну а топлива на сотню потребуется около 7 л, то есть руб. на двести. Получается громадный выигрыш - в 3 раза, а то и во все двенадцать! В Европе - еще больше. Игра очевидно стоит свеч, но…

НЕ МУДРСТВУЯ КОВАРНО

Решение задачи в лоб - набрать обыкновенных свинцовых аккумуляторов, да побольше. Вот, скажем, стандартная батарея на 60 А.ч - сколько в ней той самой энергии? При очень дерзком подсчете можно просто умножить эту емкость на 12 В, получим 0,72 кВт.ч. На 100 км пробега, стало быть, необходимо поставить в авто 25 таких аккумуляторов, по 4000 руб. и 16 кг веса. Умножаем, получаем 100 тысяч рэ и 400 кг лишнего веса. Из-за этих четырех центнеров наша машина, кстати, задуманные 100 км все равно не пробежит.

Еще одна засада: работающие в циклическом режиме с глубоким разрядом, свинцовые автоаккумуляторы не слишком долговечны. Если умудритесь наездить 50 тыс. км, все батареи придется менять (а не самые лучшие и дешевые, может и через 5000 км!). И чем ближе «час Х», тем короче будет становиться пробег после каждой зарядки.

РАСКУРОЧИМ ТЕЛЕФОН, РАЗБЕРЕМ ГАЙКОВЕРТ

Там-то батарейки куда более продвинутые! Да еще и легкие - сравните плотность свинца и лития. В всем литиево-ионном килограмме дозволено собрать даже 0,13 кВт.ч энергии, тогда как в свинцовом - только 0,03 кВт.ч. Вновь беремся за калькулятор. Выходит, на 100 км пробега нам хватит батареи массой всего 138 кг и ценой…

А здесь все легко: сейчас киловатт-час из литиево-ионной батареи стоит не менее 700 евро, а скорее всю 1000. Получаем 12 600 евро за сотню верст. В рубли лучше не переводить, при любом курсе получится сумма запредельная. Правда, долговечность приличная: лет на 5-10 хватит.

Скверно, что морозов и перегрева такая батарея очень опасается. В первом случае просто не повезет, во втором - взорвется!

Придется добавить систему термостатирования, которая тоже недешева да еще и тратит энергию почем напрасно. В электроинструменте зачастую применяют никель-металлогидридные автоаккумуляторы. По удельной энергоемкости они стоят между свинцовыми и литиево-ионными, накапливая в килограмме массы около 0,08 кВт.ч. С долговечностью тоже недурно: должно хватить на 100 тысяч-250 тыс. км пробега. С ценой дрянней: всякий киловатт-час обойдется приблизительно в 400 евро. На морозе они тоже не трудятся, необходимо подогревать.

ИЗВИНИТЕ, А ДРУГИЕ БАТАРЕИ ЕСТЬ?

Да, перечисленными типами выбор аккумуляторных электрохимических систем не исчерпывается. Скажем, апологеты так называемых воздушно-цинковых аккумуляторных батарей обещают скоро достичь удельной плотности энергии втрое большей, чем у литиево-ионных. Вот лишь пока после сотни циклов заряда-разряда их доводится выбрасывать.

Натрий-никель-хлоридные автоаккумуляторы ZEBRA, натрий-серные NGK Insulators требуют для работы высокой температуры - от 100 до 300 °C. Не очень здорово для кара. Иных реальных кандидатов на свободное место бензобака пока не видно.

А НУ ЕЕ, ЭТУ ХИМИЮ!

Природа температурных загвоздок в аккумуляторах объясняется тем, что процессы накопления и отдачи энергии в них неизменно сопряжены с химическими реакциями, которые сильно зависят от температуры. Однако сейчас есть и другие, чисто физические накопители - суперконденсаторы. Если предпочесть высоковольтные (на 400 В) примеры, для пробега в 100 км понадобится емкость около 1000 Ф. Сколько это в килограммах? Удельная плотность энергии в суперконденсаторах - около 0,005-0,01 кВт.ч/кг, то есть на 100 км понадобится ящик весом около пары тонн. Куда бы его запихнуть?

ЧТО ЕЩЕ МЕШАЕТ ПЛОХОМУ ТАНЦОРУ?

Есть у всех аккумуляторных батарей и некоторые особенности, дополнительно осложняющие их использование в электромобиле. Скажем, связанность удельной отдаваемой мощности от удельной плотности энергии. Это наглядно видно на графике выше, а на пальцах объясним так: чем более энергоемкую батарею удастся сделать, тем меньшую мощность она сумеет отдать. Это прямая иллюстрация поговорки «Тише едешь - дальше будешь».

Именно из-за указанной зависимости электрокары чаще получаются электромобильчиками: последним не надобны сотни киловатт для довольно резвой, динамичной езды. Самое комичное, что слабее всего эта пагубная связь проявляется в древних свинцовых батареях, а особенно сильно - в новомодных литиево-ионных…

Еще одна проблема в том, что чем быстрее мы пытаемся зарядить батарею, тем быстрее она «скончается». И правда теперь уже существуют относительно быстродействующие зарядные станции (им необходимо минут тридцать), лучше все же потерпеть часов 8. Однако это допустимо далеко не всегда да и вряд ли прибавит энтузиазма последователям электромобилизации.

Дозволено, конечно, сделать батареи легкосъемными и менять их на всей «ЭЗС». Такой принцип, кстати, знаменит очень давно: припомните езду на перекладных. Однако она подойдет не всякому: одно дело состоявший на королевской службе д’Артаньян и вовсе другое - барон Данглар, купивший за вымышленные деньги наилучших в Париже лошадей, чтобы ездить именно на них!

Наконец, задача климатконтроля в электромобиле. К сожалению, и кондиционер, и печка потребляют достаточно много. А оказавшись в пробке, легко достояться до пустой батареи, не проехав и полпути до офиса с розеткой. Выход пока находят в самостоятельных отопителях, работающих на этаноле, однако это опошляет первоначальную идею: вновь надобен бак. А коли он все равно есть, может, ну его, ток!

А ЕСЛИ БАБАХНЕТ?

Литиево-ионные батареи еще как взрываются, причем регулярно. Пока дело ограничивается небольшими батарейками в мобильниках да ноутбуках, и однако в мире зафиксировано с десяток случаев погибели человека от взорвавшегося телефона. Довольно положить его в левый нагрудный карман - и вы ни от чего не застрахованы.

Скажем, в 2007 г. в КНР погиб 22-летний сварщик. Осколочки его телефона (как говорят, с фальшивой батарейкой) разорвали грудную клетку, сломали ребро и впились в сердце. Обитатель Калифорнии получил ожоги 2-й и третьей степени после того, как мобильный телефон рванул в кармане его штанов. Зафиксирован и пожар в московской квартире от возгорания телефонного автомобильного аккумулятора.

Выходы взрыва охранного мобильного устройства, опрометчиво оставленного на подзарядку в калифорнийском гараже

Если уж в крошечной телефонной батарейке спрятана такая разрушительная сила, можно представить масштаб взрыва тяговой автомобильной батареи. Именно следственно все они снабжены трудной системой контроля температуры, молниеносно прекращающей заряд (либо разряд) при угрозы перегрева.

УЧИСЬ, СТУДЕНТ!

Возить свинцовые автоаккумуляторы, как мы удостоверились, не слишком хорошая идея, однако для обучения студентов института в Рио-де-Жанейро сойдет, решил академик Луис Перес и выдал техзадание на перевоплощение старенького заднемоторного «Фольксвагена-Транспортер Т1» в электромобиль.

Перевоплощение старенького заднемоторного «Фольксвагена-Транспортер Т1» в электромобиль

Взяв индустриальный трехфазный двигатель на 220 В, развивающий 22 кВт и 81 Нм вертящего момента, студенты быстренько прикинули, что им необходимо объединить паралельно 20 тяговых 12-вольтовых аккумуляторных батарей емкостью по 47 Ач, добавить инвертор, блок управления и…

И получилось что-то беззвучно едущее, с торчащим сзади мотором в ящике и салоном, загруженным аккумуляторами.

До сотни километров пробега, правда, не дотянули, однако полсотни учебный электромобиль пробегает. И даже кое-что перевозит с факультета на факультет. Но на борту зелененького фургона с полным на то правом красуется гордая надпись: Emiss o Zero. Машина получила ранг прототипа городского автобуса и даже поучаствовала в прошлом г. в форуме«Мишлен Челлендж Бибендум», завоевав почетную грамоту.

В довершение приведем слова президента альянса «Рено-Ниссан» Карлоса Гона: «Я не думаю, что Россия будет в первых рядах в том, что касается электрических автомобилей и гибридов. Во-первых, Россия добывает много нефти, во-вторых, Россия - огромная страна, в-третьих, в российской федерации пока никто не стимулирует становление рынка гибридов и электрокаров».

• Курьером по Киеву:
  • 90 грн (Доставка в день заказа! 90%)
  • Экстренная доставка на такси
• По Киеву самовывоз:
  • бесплатно
• По Украине:
  • Новая почта (по тарифу НП, предоплата от 100 грн.)