Электрическая жажда: трезвые прогнозы
- Быть может, через одно-два десятилетия обладателям автотранспорта не нужно будет заправлять собственные автомобили на бензоколонках. Достаточно будет зарядить аккумулятор от домашней сети — так же, как сейчас мы подзаряжаем собственные сотовые телефоны
Технологии и углекислый газ: прогноз Nissan.
- Появление новых типов их совершенствование и машин должно снизить выбросы в воздухи
В то время, когда с дюжина лет назад отечественные мобильные неожиданно «похудели», это был только легкий намек. Позже показались беспроводные инструменты, и стало ясно, что в один раз литий-ионные аккумуляторная батареи доберутся до машин. «в один раз» не вынудило себя ожидать: уже сейчас в Штатах обладатели гибридных машин смогут без особенных неприятностей дооснастить свой автомобиль набором емких литий-ионных батарей и электрической вилкой.
Если не выезжать за город и помнить подзаряжать аккумуляторная батареи, то ваше чудо техники не так долго осталось ждать забудет запах бензина. До недавнего времени переделкой простых гибридных машин (HEV, hybrid electric vehicle) в автомобили с возможностью подзарядки от сети (PHEV, plug-in HEV) занимались по большей части гаражные гуру, но грядет новый этап: возможностью производства таких автомобилей заинтересовались предприятия автомобильной промышлености. Сейчас подобные работы делают уже пара автоконцернов, в число которых входят Ford, DaimlerChrysler, Toyota, Nissan А концерн Дженерал моторс планирует освоить выпуск серийных PHEV уже в 2010 году — раньше всех остальных.
Учитывая, что в отличие от водородных автомобилей гибриды с возможностью подзарядки и без нее не потребуют создания новой инфраструктуры и сопутствующих ей миллиардных инвестиций, возможно признать, что риск GM в полной мере оправдан.
Основной сложностью на пути к популяризации электромобилей и гибридов остаются аккумуляторная батареи. Говорят, что сто лет назад, в то время, когда Томас Эдисон бесполезно пробовал изобрести совершенную батарейку для массового производства, он в один раз заявил сотруднике из General Electric: «Я не пологаю, что природа будет так к нам недобра, что не разрешит нам раскрыть секрет батареи с высокой емкостью, в случае если мы вправду попытаемся определить его».
Не обращая внимания на все отечественные наглые попытки, природа есть недоброй. Однако нельзя не принять: за последнее десятилетие аккумуляторная батареи заметно прогрессировали и улучшаются . Большая часть экспертов, занимающихся разработками в данной области, уверены — будущее в транспорте за электромоторами, трудящимися от литий-ионных аккумуляторная батарей.
Рик Фалуп, выпускник Массачусетского технологического университета (MIT) и вице-глава фирмы A123Systems, — один из представителей новой аккумуляторной интеллигенции. Сейчас его компания есть монопольным литий-ионных аккумуляторная батарей компании Black & Decker и попутно занимается разработкой аккумуляторная батарей для будущих PHEV по заказу «автолюбителей». Работа в компании Рика кипит: так как в случае если как раз его компании среди десятка таких же маленьких компаний удастся создать самые долговечные, надёжные и емкие аккумуляторная батареи для машин, его ожидает завидное будущее.
Сейчас среди 230 млн. легковых и грузовых автомобилей, зарегистрированных в Соединенных Штатах, возможно насчитать всего 700 000 автомобилей с колесным приводом от электромоторов. Это всего лишь треть одного процента, но, учитывая миллионные инвестиции автомобильных компаний в разработку экологически чистых автомобилей, возможно не сомневаться: диковинкой гибриды будут оставаться недолго.
Причем, в случае если на начальной стадии оптимальнее будут покупаться простые гибриды, нельзя исключать, что в недалеком будущем по продажам гибриды с вилкой их опередят. Опросы публичного мнения в Соединенных Штатах говорят о том, что в случае если в 2005 году лишь 17% опрошенных готовься переплатить $4000 за гибрид с возможностью подзарядки от сети вместо простого, то в 2006 году их число увеличилось до 26%.
PHEV отличается от простого гибрида впечатляющей экономичностью: машина приличных размеров может расходовать всего 2−3 л бензина на 100 км. Сейчас добиться для того чтобы расхода обладатели простых гибридных машин смогут самостоятельно — для этого им потребуется израсходовать $5000 на набор оборудования и совершить какое-то время в гараже, занимаясь доработкой собственной автомобили.
Но не так долго осталось ждать все желающие смогут взять PHEV более цивилизованным методом: калифорнийская компания EDrive Systems и компания Hymotion из Торонто будут сами переделывать HEV в PHEV, дополняя штатные никель-металлгидридные батареи более емкими литий-ионными с соответствующей заменой управляющей электроники. Действительно, стоить такая цивилизованная доработка будет в два раза больше независимой.
Первые серийные PHEV обещают показаться в продаже в 2010 году. Дженерал моторс планирует представить сходу два таких автомобиля — GM E-Flex и Saturn Vue Green Line. Любопытно, что Vuе, подобно нынешним автомобилям из данной серии, будет гибридом параллельного типа, другими словами электромотор и бензиновый двигатель будут в один момент либо по отдельности вращать колеса автомобиля.
А E-Flex станет гибридом последовательного типа: колеса будут вращаться лишь электромотором, а в то время, когда аккумуляторная батареи сядут, мелкий ДВС — бензиновый либо дизельный (а когда-нибудь на смену ДВС смогут прийти топливные элементы) — будет вращать генератор, подзаряжая аккумуляторная батареи. Такая схема имеет меньший КПД если сравнивать с параллельной из-за утрат при переходе механической энергии в электрическую и в обратном направлении, но она эргономична с позиций компоновки при производстве и конструировании.
Стоит упомянуть и об электромобилях (EV, electric vehicle). Данной в осеннюю пору в продаже обязан показаться Tesla Roadster ценой в $93 000, что способен разгоняться до 100 км/ч с места за 4 секунды и проезжать около 400 км без подзарядки. Громадный прогресс если сравнивать с более ранними электромобилями, но для путешествий такая машина не подойдет.
Вице-президент GM Боб Лутц метко увидел: «Вам не удастся забрать канистру и на заправке наполнить ее электричеством на пять баксов».
«Один вопрос не дает мне дремать по ночам, — согласится Боб Лутц, — как нам сделать аккумуляторная батареи. Так как требования к аккумуляторная батареям для автомобилей и электронных устройств совсем различные. Но полагаю, что мы сможем их сделать».
Самый главный вопрос тут надежность. В большинстве случаев производители гибридных автомобилей дают гарантию на батареи на 8 лет либо 120 000 км. В тех американских штатах, каковые следуют более высоким калифорнийским стандартам, цифры внушительней — 10 лет и 220 000 км.
Это высокие стандарты для литий-ионных батарей, но через чур сложно угадать, сколько смогут прослужить сравнительно не так давно созданные аккумуляторная батареи. Маленькие компании, такие как Hymotion, смогут предложить более маленькую гарантию, но громадным автопроизводителям нужно будет придерживаться заданных стандартов.
Еще один серьёзный параметр — безопасность. Вы, возможно, слышали о самовоспламеняющихся аккумуляторная батареях ноутбуков? Но в случае если возгорание батареи страшно для компьютера, то для автомобиля это настоящая катастрофа.
Компания A123, разрабатывающая аккумуляторная батареи для GM; Reno; невадская компания Altair Nanotechnologies, которая поставляет литий-полимерные батареи компании Phoenix Motorcars, производящей электромобили; французская компании Saft, кроме этого разрабатывающая аккумуляторная батареи для GM, — все эти инноваторы уверяют, что их батареи долговечны и надёжны. К примеру, катоды батарей компании A123 изготовлены из нанофосфата с низким сопротивлением, что при замыкания не нагревается так скоро, как простой кобальтовый катод.
Рик Фалоп уверен, что его компания сможет выполнить требования GM, и весьма не так долго осталось ждать. «На уровне элементарных элементов питания отечественные аккумуляторная батареи готовы, — говорит он. — Они смогут выдерживать более 7000 циклов зарядки». Ресурс для того чтобы элемента больше 10 лет. Но одним элементом не обойтись: для PHEV потребуется аккумуляторная батарея емкостью 9 кВтч, дабы возможно было проехать на ней более 60 км.
Для этого потребуется соединить между собой около 200 отдельных элементов, что повысит размер, количество и вес электроники, нужной для управления другими факторами и уровнем разрядки. Фалуп говорит, что аккумулятор PHEV может занимать количество всего 110 литров и весить 180 кг. Но пока неясно, как продолжительно он сможет прослужить.
Производители машин уверены в том, что самое основное в аккумуляторная батареях — это цена. В соответствии с правилу буравчика автолюбителей, любой кВт/ч додаёт приблизительно $1000 к цене батареи. Получается, что E-Flex, к примеру, будет стоить на $9000−10 000 тысяч больше простого бензинового автомобиля.
По крайней мере, в начале.
«В случае если обращение зайдет о производстве 100 000 аккумуляторная батарей в год, цена будет меньше», — рассуждает Алан Готчер, глава компании Altair Nanotechnologies. Другие производители аккумуляторная батарей именуют схожие цифры: они считают, что через пара лет цена простого аккумулятора для PHEV упадет до $5000 и в итоге снизится до $3000.
Но сделать разработку дешёвой — лишь добрая половина дела. Что случится, в то время, когда тысячи, а после этого сотни и десятки тысяч автолюбителей начнут заправлять собственные автомобили от домашней сети? «Не следует переживать, — успокаивают специалисты, — благодаря эластичным тарифам возможно сделать так, что большая часть людей будут подзаряжать собственные автомобили ночью, в то время, когда сеть очень сильно недозагружена.
Подсчеты говорят о том, что, ничего не меняя в электроснабжении, в Соединенных Штатах при эластичном подходе уже сейчас 73% автомобилей возможно перевести на зарядку от сети. Это бы разрешило сократить ежедневное потребление нефти на 6,5 млн. баррелей, либо на одну треть. Выбросы углекислого газа при таком подходе обещают сократиться на 27% для каждого автомобиля (учитывая выбросы углекислоты при выработке электричества на фабриках) и до 40% в Калифорнии с ее экологически чистыми электростанциями.
Может появиться и таковой вопрос: хватит ли запасов лития, в случае если все перейдут с нефти на электричество? Но в этот самый момент эти обнадеживающие. Металла на планете достаточно: разведанные мировые запасы составляют 12 млн. т. Теоретически этого достаточно, дабы выстроить 3,6 млрд. гибридов с зарядкой от сети.
Но, в случае если PHEV покажутся в течение ближайших нескольких лет и будут пользоваться успехом, спрос на металл может временно превышать возможности его добычи, в особенности учитывая постоянный рост потребности в нем у производителей электроники. В 2000 году на производство аккумуляторная батарей ушло менее 10% добытого лития, в 2005-м — уже 20%, и данный процент растет с каждым годом. Но добывающие перерабатывающие компании и шахты увеличиваются и их число возрастает, так что, в случае если спрос на PHEV не будет лавинообразным, в данной области не намечается никаких затруднений.
Выходит, что PHEV — благо во всем. Так что Рик Фалуп, наверное, прав. Несложно представить, как через несколько десятилетий миллионы автомобилей смогут подзаряжаться так же, как телефоны, — ночью, от домашней сети.
А днем они будут негромко ездить, проезжая мимо заправок Спустя сто лет забвения электромобили опять возвращаются.
Прошлым летом мне вместе с Nissan удалось опередить время: на Challenge Bibendum в Париже я ездил на водородном Nissan X-Trail — одном из самых прогрессивных FCV в мире. В Лондоне мне показалось, что я опять с Nissan отправился в путешествие по времени, но лишь в прошлое. В то время, когда господин Мицухико заявил о намерении к 2010 году выпустить на рынок маленькой домашний автомобиль, расходующий 3 л топлива на 100 км, я был уверен, что он говорит о дизельном гибриде.
Но оказалось, что это будет простой бензиновый автомобиль. Дабы добиться таковой экономичности, машину оснастят передовым турбомотором, трудящимся по циклу Аткинсона, системой нового и вариатором поколения Stop & Go, машинально отключающей двигатель при стоянке перед светофором либо в пробке. Это, возможно, будет самый дешёвый серийный автомобиль для того чтобы класса экономичности.
В это же время дизельных гибридов Nissan разрабатывать не будет. «Дизель — это дорого, гибрид — также дорого, дизельный гибрид — весьма дорого», — поясняет Ямасита. Если бы те же слова были сообщены в Париже, где «солярка» в моде, они имели возможность бы показаться спорными. Но в Лондоне кажутся единственно верными: европейский дизельный бум до Англии не добрался, а также из-за местной ценовой политики. Литр ДТ в апреле тут стоил около 94 пенсов — на 3 пенса дороже бензина.
В отношении бензиновых гибридов компания Nissan придерживается консервативной точки зрения: к 2010 году в ее модельном последовательности покажутся простые HEV. Уже на данный момент Nissan разрабатывает автомобили с зарядкой от сети (PHEV) и в далеком прошлом занимается конструированием автомобилей на топливных элементах и электромобилей. Но в каком году Nissan выпустит первый серийный PHEV, Мицухико не знает. «В то время, когда люди готовься брать эти автомобили», — говорит он.
Начиная с 1996 года компания самостоятельно разрабатывает литий-ионные аккумуляторная батареи. С того времени они стали намного идеальнее: компактнее, легче и дешевле при прошлой емкости. Но останавливаться на достигнутом в Nissan не собираются. С переходом на гибридную тягу в автомобильном мире намечается грандиозный передел. Место под солнцем дастся тем, у кого будут лучшие аккумуляторная батареи. Мицухико не сказал журналистам, каких результатов они планируют достичь в данной области. Тайная информация.
Но по его довольному виду возможно заключить: хорошие аккумуляторная батареи уже на подходе.
GM Volt: как он устроен
Volt, новый концепт-кар Шевроле, представляет собой гибридный автомобиль нового типа. В привычном «параллельном» гибриде, таком как, к примеру, Toyota Prius, колеса вращаются как от бензинового двигателя, так и от электромотора либо от них обоих. Концепт Volt выстроен на «последовательном» гибридном шасси GM E-Flex: колеса тут вращаются лишь электромотором.
В то время как бензиновый двигатель может крутить лишь генератор, что заряжает аккумуляторная батареи и при необходимости питает электромотор.
Бензиновый двигатель. Трехцилиндровый литровый бензиновый турбомотор начинает крутить генератор при необходимости. Ожидается, что на машине будут кроме этого употребляться топливные элементы и дизельные моторы, трудящиеся на водороде.
Генератор. Аппарат мощностью 53 кВт трудится от ДВС и всецело заряжает аккумулятор за полчаса. В некоторых режимах генератор направляет электричество прямо на электромотор.
Розетки. Розетки с каждой стороны автомобили разрешают водителю подзаряжать его аккумуляторная батареи от сети приблизительно за 6,5 часа.
Электромотор. При мощности 120 кВт (160 л.с.) электромотор может разогнать автомобиль до 190 км/ч.
Топливные баки. Два топливных бака суммарным количеством около 40 литров жидкости вычислены на бензин и E85 (смесь, на 85% складывающуюся из этанола и на 15% — из бензина).
Аккумуляторные батареи. Литий-ионная батарея емкостью 16 кВтч снабжает запас хода до 65 км.
Какая альтернатива лучше?
- Toyota Prius
Hymotion Plug-In Prius
Tesla Roadcadster
GM Volt Concept
Последовательности простых гибридов, таких как Toyota Prius, в недалеком будущем пополнят PHEV и электромобили. Мы решили сравнить автомобили разных типов.
Toyota Prius
Как ездит: Prius движется от 76-сильного бензинового двигателя, что дополняет электромотор мощностью 50 кВт. аккумуляторная батареи: NiMH, 201,6 В, 1,3 кВтч. ИСТОЧНИКИ электричества: батареи заряжаются при торможении, и генератором, что трудится от ДВС. Запас хода: около 1000 км. Расход горючего, л/100 км: 3,92 (город), 4,61 (автострада). Доступность: с 1997 года Toyota реализовала более 700 000 машин данной модели в различных государствах мира.
Цена (в Соединенных Штатах): $22 175 (базисная модель).
Hymotion Plug-In Prius
Как ездит: употребляется пара ответов, дабы перевоплотить простой гибрид в PHIV. Компания Нymotion оборудует Prius дополнительной Li-Ion розеткой и батареей для зарядки от сети. аккумуляторная батареи: NiMH, 201,6 В, 1,3 кВтч + Li-Ion, 5 кВтч.
Источники электричества: батареи подзаряжаются от сети, и при торможении и от бортового генератора. Запас хода: Более 1000 км. РАСХОД ГОРЮЧЕГО, Л/100 КМ: в течение первых 50 км по окончании полной зарядки от сети — менее 1,18 (город) / 2,35 (автострада), после этого 3,92 (город) / 4,61 (автострада). Доступность: до тех пор пока модернизация предлагается лишь корпоративным клиентам, но с лета будет дешева и частным обладателям.
Цена (в Соединенных Штатах): менее $32 175: цена Prius + цена модернизации (до $10 000).
Tesla Roadcadster
Как ездит: Tesla — простой электромобиль. Его мотор развивает 185 кВт (248 л.с.) аккумуляторная батареи: Li-Ion, 375 В, 56 кВтч. Источники электричества: батареи заряжаются как от сети 110 либо 220 В, так и при торможении. Запас хода: 400 км.
Расход горючего, л/100 км: горючее не расходуется. Доступность: Tesla собирается продать 100 первых родстеров данной в осеннюю пору. Цена (в Соединенных Штатах): $92 950 (базисная модель).
GM Volt Concept
Как ездит: колеса E-Flex приводятся от электромотора мощностью 120 кВт (160 л.с.). На борту установлен кроме этого ДВС либо топливные элементы для вращения генератора. аккумуляторная батареи: Li-Ion, 320−350 В, 16 кВт/ч.
Источники электричества: батареи заряжаются от сети либо от бортового генератора. ЗАПАС ХОДА: более 1000 км. Расход горючего, л/100 км: 4,7. Доступность: GM собирается начать продажи автомобили в 2010 году.
Цена (в Соединенных Штатах): менее $30 000.
Nissan зеленого цвета
- Nissan Hypermini
Nissan Almera Tino Hybrid
Nissan FCV
В апреле в английском центре Nissan Design Europe прошел круглый стол с вице-руководителем и президентом отделения разработок компании Nissan Motor Мицухико Ямасита. На протяжении него Ямасита-сан поведал о «Зеленой программе» Nissan и поделился с редактором «ПМ» Николаем Корзиновым своим видением будущего автомобиля.
Электромобиль
Двухместная малолитражка Nissan Hypermini была выпущена в 1999—2001 гг. в 219 экземплярах. На одной зарядке машина способна проехать 115 км, развивая скорость до 100 км/ч. В начале следующего десятилетия в соответствии с «Зеленой программе» у электромобиля обязан показаться прeемник.
Гибридомобиль
Экспериментальный Nissan Almera Tino Hybrid показался в 2000 году. Он был выпущен в 100 экземплярах. на данный момент в Соединенных Штатах продается седан Nissan Altima Hybrid, в котором употребляется лицензионная совокупность Toyota.
C 2010-го Nissan собирается производить гибриды собственной конструкции.
На топливных элементах
Такие автомобили Nissan проектирует с 1996 г. FCV 2001 года проезжал на одной заправке 160 км, разгоняясь до «много» за 25 секунд, а FCV 2005 года уже проезжает 500 км, развивая 100 км/ч за 14 секунд. К 2010 году будет создан новый умелый автомобиль с еще лучшими чертями.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№56, июнь 2007).
<
h4>