Чистое моторное будущее

В мире автомобилестроения начинается новая эра. Эра авто без двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на бензине. Чего ждать от этого будущего?

Прежде всего, это электроавто. Сейчас в мире насчитывается около 740 тыс. электромобилей. Из них 320 тыс., т. е. немногим меньше половины, было поставлено на учет в 2014 г. Среди стран лидером являются США с 290 тыс. электрических транспортных средств, затем следуют Япония (100 тыс.) и Китай (почти 100 тыс.). В апреле 2015 г. японская компания Nissan объявила о понижении цен на европейскую версию электромобиля Nissan Leaf. Теперь его можно приобрести на 3 тыс. евро дешевле. В компании отмечают, что это не первый и, скорее всего, не последний раз, когда стоимость электрокара Nissan Leaf снижается. И этому есть причины.

Стоимость литий-ионных аккумуляторов с 2007 по 2014 г. снизилась с 1 тыс. до 410 долл. за киловатт-час. При этом цены для лидеров рынка, например для Tesla и Nissan, еще ниже — 300 долл., и будут уменьшаться примерно на 8% ежегодно. От четверти до половины стоимости электромобиля составляет стоимость аккумулятора. Снижение цен приведет к изменениям на рынке: покупка автомобиля с электродвигателем станет более выгодна с учетом цен на заправку. Даже если отбросить в сторону появление более энергоемких, более долговечных, более быстрозаряжаемых литий-воздушных, графеновых и прочих новейших типов аккумуляторов, то при использовании в качестве накопителя электроэнергии литий-ионных аккумуляторов в 2018 г. стоимость покупки и эксплуатации электромобилей будет более выгодной, чем автомобиля с ДВС.

Существует разработка, которая в случае успешной реализации позволит действительно говорить о начале эры электромобилей: это литий-воздушные аккумуляторы, способные вместить в 10 раз больше энергии, чем ныне существующие.

Данная технология пока не готова к промышленному внедрению: предстоит решить слишком много технических и научных задач. По оценкам специалистов, ее промышленный образец появится не ранее чем через 10 лет, однако, когда он выйдет на рынок, пробег электромобилей станет равным 1 тыс. км, что станет однозначным открытием новой эры в области электромобилей.

Российский ВАЗ также старается держаться в русле новейших веяний. Новый электрокар от ВАЗа — Lada Ellada в шаге от серийного запуска. Все идет к тому, что авто на батарейках вот-вот появятся на российских улицах.

Впервые Lada Ellada показали в 2011 г. Произошло это на международном конгрессе по нанотехнологиям Rusnanotech. Большая аудитория увидела модель на Московском международном автосалоне в «Крокус Экспо» в 2012 г.

Цена — один из главных факторов, определяющих перспективы и Lada Ellada, и вообще электромобилей в России. Пока единственный продающийся у нас электромобиль — Mitsubishi i-MiЕV стоит очень дорого. За эти деньги можно купить полноценный внедорожник или седан бизнес-класса.

Второй важнейший момент, ограничивающий использование электромобилей, — наличие инфраструктуры. В нашем случае — ее отсутствие. Заправка от обычной электророзетки в 220 вольт позволит продолжить путь в лучшем случае часа через четыре. «Правильная» мощная заправка обеспечит решение вопроса за несколько минут. Стоимость одного электроместа стоит около 10 тыс. евро. Деньги не запредельные, но пока электромобилей в России мало, вряд ли кто захочет вкладываться в развитие сети. А пока нет нормальной сети, как покупать такую машину? Замкнутый круг.

Но и у традиционных авто есть будущее. Здесь весь вопрос в топливе для ДВС. Всем известно, что запасы нефти на нашей планете ограничены. Данный факт стимулирует развитие альтернативных источников топлива. На эту роль отлично подходит водород. Еще в 50-е годы прошлого века появилась идея использовать водород как эффективное, экологичное и недорогое топливо. Стоимость водорода колеблется в диапазоне 2–5 долл. за кг. На сегодня разработки водородного двигателя достаточно перспективны, потому что позволяют не беспокоиться о запасах нефти и других исчерпаемых ресурсов, применяемых в виде топлива. Другой существенный плюс водородного двигателя в том, что он не наносит вреда окружающей среде, так как при его сгорании выделяется вода и тепло, а не вредные вещества. Вот только, несмотря на все очевидные преимущества, споры и дискуссии про водородный автомобиль идут до сих пор. И это притом, что многие корпорации: Toyota, BMW, Ford — постоянно ведут работы в этом направлении.

Сейчас существует всего два типа водородных двигателей, которые могут быть рентабельными и производительными. Первый работает на топливных элементах. Точнее, это электромобиль, энергия для которого производится при помощи водорода. Основной движущей силой данных машин является электрохимический генератор (некий топливный элемент). Внутри него происходит реакция, в результате которой окисляется водород. Именно в этот момент вырабатывается нужная энергия, которая перенаправляется в компактный аккумулятор. Водородные двигатели данного типа до сих пор имеют высокую стоимость. Дело в том, что в конструкции содержатся дорогие материалы вроде золота и платины.

Ко второму типу относятся водородные двигатели внутреннего сгорания. Принцип работы таких устройств сильно напоминает пропановые модели. Именно поэтому их часто перенастраивают для работы под водород. К сожалению, КПД подобных устройств на порядок ниже тех, что функционируют на топливных элементах.

На данный момент трудно сказать, какая из двух технологий победит. У каждой есть свои плюсы и минусы. В любом случае работы в данном направлении не прекращаются. Поэтому вполне возможно, что к 2030 г. машину с водородным двигателем можно будет купить в любом автосалоне.

Пока лидерство в этом деле сохраняет компания Toyota. После выпуска знаменитого Toyota Prius японцы решили пойти дальше и разработать еще один экологически чистый автомобиль — Toyota Mirai с водородным двигателем.

Решение назвать данную модель Mirai было вполне оправданным, ведь в переводе с японского это слово означает «чистое будущее». Производитель утверждает, что первая серийная водородная Toyota отличается от своих аналогов большим запасом хода, который составит 480 км. Этого вполне хватит как для повседневной эксплуатации в черте города, так и для семейных путешествий на небольшие расстояния. Но что касается дальних поездок, пока совершить их на таком авто не удастся. И здесь вопрос не в надежности конструкции (как всегда, японцы сделали машину качественно и «на века»), а в отсутствии нужных АЗС.

Итак, говоря о преимуществах подобного типа двигателей, напомним, что двигатель на водородном топливе не выделяет никаких загрязняющих веществ, в отличие от дизеля и бензина. Стоит отметить и низкую себестоимость эксплуатации данного вида транспорта. Само топливо (водород) можно получать как в малых, так и крупных объемах. Это позволит значительно стабилизировать ситуацию с постоянно меняющимися ценами на горючее и более рационально распределять энергетические ресурсы в мире.

Теперь поговорим о недостатках. Основной минус заключается в том, что водородный двигатель более взрывоопасен, чем классические дизельные и бензиновые аналоги. Это значительно усложняет эксплуатацию и заправку автомобилей водородом. Также эксперты говорят, что обслуживание подобной установки будет более затратным, чем, например, ремонт дизельного ДВС. Ну и, конечно же, отсутствие пока водородных заправочных станций. В мире таких лишь единицы.

Есть и чисто инженерные проблемы, которые пока не удается решить.

И напоследок. Американская компания Laser Power Systems собирается выпустить первый в мире автомобиль на ядерной энергии. По словам ее директора Чарльза Стевенса, всего одного грамма тория — тяжелого слаборадиоактивного металла — достаточно, чтобы заменить более 28 тыс. л нефтепродуктов. Чтобы автомобиль проработал без дозаправки всю жизнь, ему понадобится лишь 8 г тория, считает Стивенс. На данный момент фирма Laser Power Systems, с главным офисом в Коннектикуте, работает над новым двигателем, который будет использовать торий. По словам Стивенса, двигатель весом примерно 227 кг будет достаточно компактен, чтобы уместиться под капотом обычного автомобиля.

Игорь КОНДРАШОВ

В начале 1980-х гг. на ВАЗе выпустили опытную партию электрических машин на базе серийного универсала ВАЗ-2102. Первая такая машина с индексом 2102Э была построена в 1976 г. Госкомиссия в 1979 г. одобрила перспективную разработку и рекомендовала машину для постановки на конвейер. В 1980–1981 гг. была выпущена опытно-промышленная партия (47 экземпляров). Но опыт их эксплуатации показал, что использование электромобилей нерационально: малый запас хода, отсутствие зарядных станций, большой вес батарей, высокая стоимость электрооборудования. Проект внедрения электромобилей в массовое производство был приостановлен.

Когда на рынок выйдут литий-воздушные аккумуляторы, которые увеличат пробег электромобилей до 1 тыс. км, можно будет говорить о настоящем начале новой безбензиновой эры. Литий-воздушные аккумуляторы способны вместить в 10 раз больше энергии, чем ныне существующие. Данная технология, однако, пока не готова к промышленному внедрению: предстоит решить слишком много технических и научных задач. По оценкам специалистов, ее промышленный образец появится не ранее чем через 10 лет.

В мире насчитывается около 740 тыс. электромобилей. Из них 320 тыс., т. е. немногим меньше половины, было поставлено на учет в 2014 г.

От четверти до половины стоимости электромобиля составляет стоимость аккумулятора. Снижение его цены приведет к существенным изменениям на рынке

Все больше специалистов ищут замену теперешним ДВС в солнечных батареях. А компания Laser Power Systems из США разрабатывает автомобиль на ядерном топливе

Всего одного грамма тория — тяжелого слаборадиоактивного металла — достаточно, чтобы заменить более 28 тыс. л нефтепродуктов

Немецкая BMW объединила усилия с японской Toyota с тем, чтобы до 2020 г. создать новый экологически чистый седан на водородном топливе BMW Hydrogen 7-й серии