МОБИЛЬ НА ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ

Александр Идин

Как только вместо четвероногого помощника в повозку стали "впрягать" силовую установку, будь то паровую машину, двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель, то получали либо паромобиль, либо автомобиль, либо электромобиль. И был период в истории развития техники, когда электромобиль занимал главенствующее положение.

Говорят, что впервые электромобиль появился в 1837 или 1838 году в Англии и что его создателем был Роберт Дэвидсон. Этот электромобиль (как тогда называли - электрический экипаж) длиной 4,8 м, шириной 1,8 м имел электродвигатель постоянного тока и аккумулятор. В аккумуляторе один электрод был железным, а второй - из амальгированного цинка; в качестве электролита использовалась серная кислота. Скорость и дальность были небольшими, как, впрочем, и у всех первых самобеглых колясок. И только после того как были созданы более совершенные электродвигатели и аккумуляторы, в конце XIX века, стали появляться очень даже приличные машины. Так, в 1896 г. в Великобритании Уильямом Берсея был изготовлен "электрический кэб". Запас хода составлял 48 км, а максимальная скорость 15 км/ч. Масса превышала две тонны, в основном из-за тяжелых аккумуляторов.

Первый электромобиль в России был построен изобретателем И.В. Романовым в 1899 г. Он был рассчитан на перевозку двух пассажиров. Запас хода на одной зарядке составлял 65 км. Максимальная скорость достигала 35 км/ч.

После появления автомобиля, почти до Первой мировой войны, оба "мобиля" мирно существовали. Электромобиль подкупал простотой обслуживания, а его динамические и скоростные показатели были даже выше. К этому надо добавить бесшумность хода и отсутствие вибрации и выхлопных газов. Так, в Америке к концу 1911 г. всего было произведено порядка 10 тыс. электромобилей, а только в 1912 г. - 1000 электромобилей разного назначения.

Но все же автомобиль победил, оставив своему конкуренту возможность существовать в виде электрокаров, осваивающих не мировые просторы, а заводские цехи и дороги между ними. Причина, в общем, одна - отсутствие мощного источника электроэнергии на "борту". Это понял еще русский ученый Якоби, который изобрел в 1834 г. вращающийся электродвигатель постоянного тока (до него существовали двигатели лишь "качательного" типа). Несмотря на все усилия, ему так и не удалось создать нужную батарею. Да и его последователи смогли создать только свинцовый аккумулятор, удельная емкость которого составляла всего 20 Вт/ч·кг. Для обеспечения движения электромобиля в течение одного часа двигателем мощностью 20 кВт (27 л.с.) требовалось целая тонна таких аккумуляторов. Эквивалентная энергия заключена всего в 15 л бензина. С тем электромобиль и закончил свое существование. Но история показала, что это был конец только первого этапа развития электромобиля.

К созданию электромобилей конструкторы возвращались периодически. Причины были разные, в том числе и отсутствие бензина. Так, в 1941 г. французскими инженерами компании Peugeot в условиях немецкой оккупации создается VLV (Voiture Legere de Ville) - легкое городское транспортное средство, приводимое в движение электродвигателем. Энергия поступала от четырех 12-вольтовых аккумуляторов. Батарей хватало "лишь" на 80 км. До 1945 г. было выпущено 377 электромобилей этой марки.

В 60-х годах прошлого века возникла мировая топливная проблема, а автомобили в те годы потребляли бензина столько, что на его получение расходовалось 30 % добываемой нефти. Казалось бы, рост цен на нефть должен был сдержать количество выпускаемых машин, но этого не произошло. Машины стали потреблять меньше бензина, спрос на них не упал, и их количество росло такими темпами, что появилась новая проблема - экологическая. Выбросы не только привели к смогу, окутавшему крупные мегаполисы, но и стали влиять на экологию всей планеты.

В то же время анализ, проведенный специалистами, показал, что в современных городах подавляющее число поездок совершается с дневным пробегом порядка 100 км, и при этом средняя скорость автомобилей не превышает 60 км/ч. Да и в машине кроме водителя бывает не более одного пассажира, к тому же не всегда. Как и предполагалось, появился спрос на миниавтомобили. В том числе и во Франции. Там в 1969 г. был создан автомобильчик La Voiture Electronique Porquerolles, - двухместный трехколесный "экипаж" без крыши и дверей. Тем не менее, у него было два двигателя, по одному на каждое заднее колесо. Руль отсутствовал (переднее колесо могло свободно поворачиваться в любую сторону). Нужно отметить, что в этой машинке было оригинальное управление, как сейчас назвали бы - джойстик. С помощью этой ручки менялась величина тока через двигатели, а левый или правый поворот осуществлялся благодаря разнице частоты вращения задних колес.

В период 1969 - 1972 гг. с конвейера сошли 200 таких машинок. Впоследствии эта машина была модернизирована: появились крыша и руль. Ее назвали СОВ.

В годы энергетического кризиса французское правительство приняло решение о поддержке тех компаний, которые производили экономичные машины. В итоге во Франции появились великое множество микроавтомобилей, правда, в основном с микродвигателями внутреннего сгорания.

А вот англичанин сэр Клайв Синклер попытался в середине 1980-х гг. создать легкий электромобиль. Его Sinclair C5 длиной 174 см и шириной 75 см весил всего 35 кг. И имел традиционные для таких маленьких машин три колеса.

Подтолкнул к созданию этого авто принятый английским парламентом закон, разрешавший управлять электромобилем без водительских прав в том случае, если его максимальная скорость не превышала 15 км/ч.

Аккумуляторов, установленных на Sinclair C5, хватало всего на 20 миль. Поэтому на случай, когда электричество заканчивалось раньше, чем водитель прибывал в пункт назначения, в авто были предусмотрены банальные велосипедные педали. Кроме того, в продаже имелись специальные наборы с дополнительным аккумулятором, что увеличило цену машины с 399 фунтов стерлингов до 442. Но не только это привело к провалу этого, надо признаться, очень элегантного электромобиля.

В результате низкой посадки вся грязь оказывалась на водителе, а его самого вместе с Sinclair C5 на дороге не замечали водители больших машин. В том, что электромобиль покупался плохо, немалую роль сыграли и недостаточно хорошее качество изготовления и сборки.

Тем не менее последние 30 лет практически все развитые страны Америки, Европы и Японии вкладывают десятки миллиардов долларов в свои национальные программы создания электромобилей и практически все ведущие автомобильные и электротехнические фирмы работают над созданием, производством и совершенствованием машин, электродвигателей, источников тока и других комплектующих.
Проекты создания электромобилей получают законодательную поддержку со стороны правительств и финансовую со стороны энергетических ведомств и владельцев крупных электростанций, поскольку зарядка аккумуляторов в ночное время позволяет стабилизировать суточную нагрузку на электростанции.

Благодаря этому в области создания электромобиля в большинстве промышленно развитых стран наблюдается очевидный прогресс. Иметь ЭМ там теперь модно и престижно. Современные электромобили это не трехколесные тележки, а современные транспортные средства, ничем по комфорту не отличающиеся от автомобилей. Вот, например, электромобиль Eliica.

Этот электромобиль был создан в японском университете Кейо при содействии промышленных компаний. Максимальная скорость этого электромобиля 370 км/ч! Восьмиколесная Eliica разгоняется с места до 100 км/ч за 4,2 секунды, а до 160 км/ч - за 7 секунд! Первые сто заказчиков готовы купить его по цене в $260 тыс.

Не все электромобили предназначены для продажи. Так White Lightning Electric Streamliner был создан для рекордов. Максимальная скорость этого спорткара составляет 395,8 км/ч.

Если кому-то такие скорости ни к чему, можно ездить и помедленнее, причем на отечественном электромобиле. Например - на ВАЗ-1111Э, который производится на АвтоВАЗе только по заказам. Его цена превышает 100000 рублей. Электроэнергия запасается не в традиционных свинцовых, а в никель-кадмиевых щелочных аккумуляторах отечественного производства. Блок аккумуляторных батарей напряжением 120 вольт состоит из 110 аккумуляторов напряжением 1,2 вольта каждый. Максимальная скорость 90 км/ч, разгон не очень интенсивный - скорость 60 км/ч достигается только через 14 с после старта. Но зато одной зарядки хватает на 100 км, что для города вполне достаточно.

Те, для кого-то малы и скорость, и пробег на одной зарядке, могут немного подождать, да и деньжат поднакопить. Дело в том, что уже сейчас на выставках демонстрируются электромобили будущего. Так, Mitsubishi обещает к 2010 г. запустить в серийное производство электромобиль Colt MIEV, цена которого не будет превышать $13 тыс. Его электромоторы находятся внутри колес, а блок щелочных аккумуляторов - под полом.

Еще одна японская компания - Mitsuoka решила модернизировать уже выпускавшийся микромобиль "Convoy 88". Дело в том, что на нем были установлены свинцовые аккумуляторы, одной зарядки которых хватало на 70 км. С установкой литий-ионных аккумуляторов пробег вырос до 100 км. Новые аккумуляторы позволили уменьшить массу электромобиля с 365 до 292 кг (на 20 %), что способствовало улучшению динамики и облегчению преодоления крутых подъемов.

В Швеции тоже занимаются электромобилями. Известный концерн Volvo разработал концепт-модель 3CC. Этот электромобиль способен проехать почти 300 км на скорости 130 км/ч на одной зарядке. В блоке питания также используются Li-Ion батарейки.
В Поднебесной решили не отставать от мировых тенденций. Китайский производитель компактных автомобилей компания Jinan Flybo приступила к производству и продажам в США электромобиль XFD-6000ZK. Размеры автомобиля действительно небольшие: длина всего 2,6 метра. Да и скорость не так уж велика - 72 км/ч. Аккумулятор выдерживает всего 500 циклов заряда, на каждый требуется около 9 часов. Но заряда хватает на 110 км. Предполагается, что цена XFD-6000ZK в Америке будет порядка $13 тыс.

Но американцы не собираются кататься только на импортных машинах, есть у них и собственные разработки. Так, специалистам американской компании ZAP понравился разработанный другой компанией - Lotus концепткар APX. Но, видимо, только внешне: они изъяли из него V-образную "шестерку" и вместо нее поставили четыре электромотора по 161 л.с. каждый. В итоге получилось 644 л.с., которые разгоняют электромобиль, получивший название ZAP-X, до 250 км/ч. Двигатели получают питание от литий-ионных батарей, зарядки которых хватает на 560 км!

В компании ZAP обещают, что цена ZAP-X будет всего $60000, что примерно вдвое меньше, чем у конкурентов. А ближайший конкурент - компания Tesla Motors Inc, выпустившая двухместный электромобиль будущего - Tesla Roadster с двигателем мощностью 250 л.с., разгоняющий его до скорости чуть более 200 км/ч. Хотя это и не так много, для безопасности на дорогах можно бы и меньше, тем более, что благодаря огромному крутящему моменту электромотора разгон этого автомобиля столь интенсивен (до первой сотни он занимает всего 4 с), что придает Tesla Roadster спортивный характер. Но аппетит у этого "спортсмена" достаточно умеренный. Менеджеры компании утверждают, что для преодоления расстояния в 1 тыс. км хозяину этого авто придется потратить всего $6 на то электричество, которым придется в ночное время заряжать аккумулятор. Последний состоит из 6831 литиевой батарейки. Они полностью аналогичны батарейкам, находящимся в сотовых телефонах. Масса такого аккумулятора составляет 454 кг, а время полной зарядки - 3,5 ч.

Трехфазный электромотор, созданный для Tesla Roadster, имеет небольшие размеры (диаметр 25 см, длина 35 см), он размещен поперек машины между задними колесами. Его к.п.д. колеблется в пределах 80…95 % в зависимости от нагрузки.

В стандартном загородном цикле Tesla Roadster проезжает на одной зарядке аккумулятора 402 км. Цена Tesla Roadster около $100000.
Еще один конкурент компании ZAP - другая американская компания Wrightspeed, также выпустившая спортэлектрокар с двигателем мощностью 236 л.с., который позволяет двигаться со скоростью 160 км/ч и разгоняться до сотни за 3,8 секунды! Цена электромобиля от Wrightspeed - $120000.

В этой статье уже были упомянуты французские конструкторы электромобилей, но машины были какие-то мелковатые. Из-за этого может сложиться мнение, что в этой стране ничего стоящего не делается. Ничего подобного. Компания Venturi приступила к выпуску спортивного электромобиля Fetish, кузов которого для снижения массы (всего 750 кг) сделан из углепластика. Еще 350 кг добавляют литий-ионные аккумуляторы. Электродвигатель мощностью 160 кВт развивает крутящий момент 220 Н·м, что дает возможность разогнаться до 100 км/ч за 4,5 секунды. Максимальная скорость ограничена 170 км/ч для обеспечения наибольшего пробега (до 350 км) на одной зарядке. Но цена очень высока - 500000 евро.

Для зарядки аккумуляторов требуется 3,5 часа при токе заряда 80 А. Конечно, не в каждом доме можно найти розетку, которая выдерживает такие токи. Если ток уменьшить до 16 А, то на зарядку потребуется 16 часов. Об этой стороне электромобилей как-то не принято говорить, но это проблема. Конечно, в своем доме (коттедж, дача, особняк в деревне - у кого что есть) можно организовать зарядку током такой величины, чтобы машина была готова утром к поездке на максимальное расстояние. Но что делать жителю 15 этажа? Значит, надо строить в городе зарядные станции наподобие бензозаправок. Причем первых должно быть намного больше, т.к. заправка электричеством более длительный процесс, чем заправка бензином. Поэтому надо найти такие накопители электрической энергии, которые заряжаются быстро и обладают при этом большой емкостью. А может, надо искать другие источники энергии? Ведь прошло уже сто лет со времени создания первых массовых электромобилей, а пробег от одной заправки вырос всего в несколько раз.