Доклад на тему электромобили
Обновлено: 05.07.2024
На улицах российских городов появляется все больше электрокаров. Их называют экологически безопасным и экономичным транспортным средством. Наши эксперты отвечают на вопрос, стоит ли покупать электромобиль в 2021 году.
Как появились электромобили?
Первая тележка с электродвигателями и батареями на борту смогла преодолеть расстояние в 100 метров еще в 1841 году. А настоящие электромобили появились на европейских дорогах только в конце XIX века. Тогда они опережали бензиновых и паровых конкурентов по всем параметрам: скорости, динамике разгона, грузоподъемности и запасу хода. Минусом был только сложный процесс зарядки батарей. Пока не изобрели выпрямитель тока, приходилось соединять между собой электродвигатель переменного тока и генератор постоянного тока. Механизм тратил много энергии и часто ломался. Тем временем бензиновые машины становились все более совершенными — минусы электромобилей заставили надолго забыть об этом виде транспорта.
К ним вернулись на рубеже 1960-70-х годов, когда стоимость горючего резко возросла, а в крупных городах остро встала проблема выхлопов. Электромобили выпускались небольшими сериями, но по-прежнему оставались диковинкой. В 1990-х были выпущены первые крупные партии электротранспорта, который можно было взять в лизинг или аренду в США. Наглядно плюсы электромобилей продемонстрировала компания Илона Маска Tesla Motors. Ее спорткар Roadster приближался к бензиновым конкурентам по динамике и запасу хода.
В 2010-х выпуск электрокаров начали многие автомобильные компании: Mitsubishi, Nissan, Volkswagen, Toyota, Jaguar, Renault и другие. Благодаря массовому производству их цена снизилась в 1,5–2 раза. Экологически чистый транспорт впервые стал доступным.
Устройство электромобиля
Конструктивно у электрокаров мало отличий от бензиновых и дизельных автомобилей. Они также опираются на колеса, которые соединены с кузовом эластичной подвеской. Органами управления служат руль и две педали, как в машинах с автоматической коробкой передач.
Вместо двигателя внутреннего сгорания используется электрический. Его конструкция намного проще, в нем меньше движущихся частей, он реже требует обслуживания. Источником питания служит батарея. Трансмиссия максимально проста: обычно это одноступенчатый планетарный редуктор, который служит автоматической коробкой передач.
Выгода от использования электромобиля
Бензиновый автомобиль расходует в городском цикле около 7,5 литров горючего на 100 км. При цене топлива около 50 рублей за литр его годовая заправка будет стоить 7,5 * (16 000 / 100) * 50 = 7,5 * 160 * 50 = 60 000 рублей .
При зарядке электромобиль потребляет около 30 кВт*ч электроэнергии. Этого хватает на 120 километров пробега в городе. Средний расход — 25 кВт*ч на 100 км. Стоимость одного киловатта в Москве — 5,66 рублей. Годовая зарядка будет стоить 25 * 160 * 5,66 = 22 640 рублей .
Это в 2,65 раз или на 63 % меньше, чем у традиционного двигателя внутреннего сгорания.
Стоимость обслуживания ходовой части, электроники, салона и кузова приблизительно одинаковая. Различия только в двигателе и трансмиссии.
Бензиновому автомобилю нужна смена масла, ремня газораспределительного механизма и свечей. В расчете на 16 тысяч километров это будет стоить около 8–10 тысяч рублей.
Из планового обслуживания электромобиля — только замена масла в редукторе, диагностика двигателя и определение остаточного ресурса батареи.
Стоимость материалов и работ в расчете на годовой пробег — около 2500 рублей, то есть в 4 раза меньше.
Другие преимущества электромобиля
1. Безопасность для городской среды. Нулевой выхлоп означает, что воздух вокруг нас становится чище.
2. Меньший уровень шума — в крупных городах с электрическим транспортом жить намного комфортнее.
3. Упрощенная конструкция — ремонт стоит дешевле и занимает меньше времени.
4. Лучшая динамика. Максимальный крутящий момент достигается с малых оборотов, электромобиль вырывается вперед на светофоре.
5. Безопасность. Центр тяжести смещен вниз, где находится батарея. Из-за этого электромобили реже переворачиваются и лучше управляются при резких маневрах.
Недостатки электромобилей
1. Ограниченный запас хода. У моделей стоимостью 3,5 миллионов рублей — до 200–250 километров. У бюджетных электрокаров — около 100–120 километров. Из-за этого их можно использовать только в городе. Премиальные электромобили лишены таких недостатков — Tesla Model S и Jaguar F-Pace проезжают более 500 км на одной зарядке.
2. Высокая цена. Стоимость бюджетного электромобиля — от 2–2,5 миллионов рублей, в 1,5–2 раза больше, чем у недорогих хетчбэков японского или европейского производства.
3. Чувствительность к температуре воздуха. Исследования показывают, что при 5° емкость батареи снижается на 20 %, при -5° — на 35–40 %, а при -12° — на 50 %.
4. Проблемы с микроклиматом в салоне. Кондиционер и печка питаются от батареи. Включая их, вы уменьшаете запас хода еще на 20–25 %. Частично проблему можно решить установкой автономного отопителя на бензине или дизтопливе, но тогда появится дополнительный источник затрат.
5. Слабая инфраструктура. Для комфортного пользования электромобилем подходят только крупнейшие города России, включая Санкт-Петербург, Москву, Новосибирск, Казань и Ростов. В большинстве случаев электротранспорт приходится заряжать от собственной розетки в доме или квартире.
Виды электромобилей
В классическом гибриде энергия накапливается при торможении — электромотор служит генератором. Подключаемые (Plug-In) модели можно заряжать от сети, увеличивая запас хода. В последовательных гибридах двигатель внутреннего сгорания крутит генератор, который заряжает батарею.
В настоящем электромобиле двигатель внутреннего сгорания отсутствует. Электромотор соединен с батареей, которая заряжается от сети и при торможении. Существуют также электрокары на топливных элементах . В них энергия вырабатывается за счет химической реакции — в выхлопную трубу отправляется чистый водяной пар. Такие машины нужно заправлять водородом — из-за сложности процесса они не получили широкого распространения.
Нюансы зарядки
В современных электромобилях используются два типа батарей. Никель-металлгидридные стоят дешевле, но весят больше, быстрее изнашиваются и сильнее теряют емкость при снижении температуры. Литий-ионные дороже, но легче, долговечнее и стабильнее. Идут эксперименты с электромобилями на алюминий-ионных, литий-железофосфатных и кремний-кислородных аккумуляторах — о преимуществах и недостатках этих батарей мы узнаем в ближайшие годы.
Электромобили заряжаются тремя способами:
- от двухфазной бытовой сети 220 В — от 5 до 20 часов;
- от трехфазных станций 380–480 В (supercharger) — до 60 % за 45–90 минут;
- от промышленных источников тока мощностью до 50 кВт — до 90 % за 15–40 минут.
Срок службы никель-металлгидридной батареи — от 5 до 10 лет, литий-ионной — от 8 до 15 лет. В течение этого времени она постепенно деградирует, теряя по 1–5 % емкости в год. Чем мощнее зарядное устройство, тем быстрее изнашивается аккумулятор. Стоимость его замены сравнима со стоимостью капитального ремонта бензинового двигателя.
Заключение
Стоит ли покупать электромобиль в 2021 году? Бюджетные модели пока могут передвигаться только в пределах крупных городов. Но в этой среде им нет равных: они сокращают денежные затраты в 3 раза по сравнению с бензиновыми моделями. Плюсы премиальных электромобилей — большой запас хода, отличная динамика и малые затраты на содержание, а минус — внушительная цена. Если вы готовы выложить на покупку более 5–7 миллионов рублей, электрокар может стать вашим основным транспортом уже сейчас.
Автомобили на сегодняшний день являются одним из популярных и комфортных вариантов перемещения. Однако, несмотря на огромное количество преимуществ, они имеют целый ряд недостатков. Один из самых главных недостатков заключается в том, что автотранспорт наносит большой ущерб окружающей среде – до 63 %. Также бензиновые автомобили являются довольно дорогим видом транспорта. Последнее время нефтепродукты стремительно дорожают. Эти факты привели к тому, что развитые страны стали разрабатывать и выпускать менее расточительные и более экологические автомобили.
Электромобиль – автомобиль, который приводится в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от автономного источника электроэнергии (аккумуляторов, топливных элементов и т.п.), а не двигателем внутреннего сгорания. Электромобиль следует отличать от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и электрической передачей, а также от троллейбусов и трамваев.
Под термином электромобиль имеется в виду автомобиль, у которого для привода ведущих колес используется электрическая энергия, получаемая от химического источника тока (О. А. Ставров).
Также можно сказать, что электромобиль — это безрельсовое транспортное средство с автономным химическим источником энергии (тока).
История создания электромобилей
История электромобилей составляет около 180 лет. Из этого следует, что первые электромобили появились почти на 50 лет раньше первого автомобиля. Толчком к их развитию послужило открытие Фарадеем явления электромагнитной индукции, после чего инженеры и изобретатели принялись искать пути его практического применения. Все электромобили того времени имели большой вес, передвигались со скоростью не более 4 км/ч и были не совсем пригодны к практическому применению. Развитие электромобилей сдерживало отсутствие сравнительно небольших и подзаряжаемых аккумуляторов.
Интерес к электромобилям возродился в 90-х годах 20 века, когда остро встала проблема загрязнения окружающей среды и истощения нефтяных запасов.
Первым серийным электромобилем нашей современности стал GM EV1, выпускавшийся в США с 1996 по 2003 годы.
Наиболее известными серийно выпускаемыми моделями электромобилей можно считать: Toyota RAV4 EV, ZENN, ZAP Xebra, General Motors EV1, Chevrolet Volt, Volvo C30 BEV, Tesla Roadster, Tesla Model S, Modec, Reva NXR, Renault серия Z.E., Nissan LEAF, Tazzari ZERO, Lada Ellada.
Электромобиль появился раньше, чем двигатель внутреннего сгорания. Ещё в 1828 году венгерский изобретатель Аньос Джедлик смастерил передвигающуюся на электрической энергии тележку, больше напоминающую скейтборд, нежели автомобиль. Впрочем, изобретение Джедлика послужило мощным толчком в развитии данного направления инженерии. Первый электромобиль в виде тележки с электромотором был создан в 1841 году.
В последние годы 21 века в связи с непрерывным ростом цен на нефть электромобили вновь стали набирать популярность.
В реферате изложено создание и развитие электромобилей. Раскрыты перспективы и планы автопроизводителей. Даны сравнительные характеристики ДВС и электромобилей.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| реферат"Будущее за электромобилями" | 811.93 КБ |
Предварительный просмотр:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
на тему: „Будущее за электромобилями“.
Выполнил: студент группы Э-31:
Создание и развитие электромобиля
Качественные характеристики электромобилей к рубежу веков тоже были весьма впечатляющими. Скорости росли очень быстрыми темпами и довольно скоро достигли высоких показателей. В течение XIX столетия электромобиль установил несколько рекордов. Особенно заметным стал рывок в последнее десятилетие века. В 1895 году была достигнута скорость 63,15 км/ч. Рекорды следовали друг за другом. Всё новые и новые достижения фиксировались практически ежегодно. В 1899 году электромобиль сумел преодолеть рубеж 100 км/ч. На тот момент это было действительно выдающимся достижением. Произошло это знаменательное событие во французском городе Ашер, неподалёку от Парижа. Электромобиль-рекордсмен под названием La Jamais Contente был создан бельгийцем Камилем Женатци. Машина имела обтекаемый корпус из сплава алюминия и вольфрама. Внешним видом она напоминала торпеду, установленную на шасси. Кузов электромобиля был открытым. Он оснащался двумя электродвигателями и имел массу около 1 тонны. Конструктор сам управлял своим детищем. Электромобиль достиг скорости 105, 88 км/ч.
Гоночный электромобиль La Jamais Contente, 1899 г.
Заметный след в истории электромобиля оставил американский конструктор Эндрю Лоуренс Райкер. Он был первым председателем SAE – Ассоциации автомобильных инженеров. Райкер основал собственную компанию и в конце XIX – начале XX столетия разработал несколько моделей городских легковых и грузовых электромобилей. Им была сконструирована оригинальная карета скорой помощи, оборудованная электроприводом.
В XX столетии машина с электродвигателем постепенно уступила свои позиции традиционному автомобилю. Причиной стали серьёзные минусы, главным из которых была недостаточно большая ёмкость аккумуляторов. Из-за этого запас хода был не слишком велик. Производство автомобилей с двигателями внутреннего сгорания постоянно расширялось и обходилось всё дешевле. В связи с этим они получали всё большее распространение.
Впрочем, в первые десятилетия XX века ситуация ещё не была столь однозначной. На улицах крупнейших городов можно было увидеть как машины с двигателями внутреннего сгорания, так и электромобили. Неоспоримые преимущества последних при эксплуатации в городских условиях были оценены по достоинству. В Нью-Йорке, например, в 1910-х годах работали до 70 тысяч такси на электрической тяге.
Однако, процент электромобилей среди транспортных средств медленно, но верно снижался. Если в самом начале века их доля составляла чуть менее половины, то в 1920-х годах она уменьшилась до 1%.
Электромобили Detroit Electric (1915-1916 г. выпуска)
Эксплуатационные характеристики выпускаемых моделей были весьма неплохими. Электромобиль Detroit Electric мог развивать скорость до 32 км/ч и преодолевал 130 км без подзарядки. Производство электромобилей продолжалось до 1942 года. В последние годы выпуск стал почти символическим, поскольку число заказов было очень невелико. Некоторые экземпляры хорошо сохранились до наших дней. Их можно увидеть в автомобильных музеях.
Так завершился первый период в истории электромобиля. Впрочем, развитие этого вида транспорта не прервалось. Многочисленные энтузиасты во многих странах продолжали создавать новые модели электромобилей
В начале XX столетия машины на электрической тяге не только не уступали автомобилям с двигателями внутреннего сгорания, но и по многим параметрам превосходили их. Причём как в качественном, так и в количественном отношении. Доля электромобилей среди всех транспортных средств была велика. Однако после бума на рубеже XX- XIX столетий, выпуск электрических машин постоянно сокращался и в 1940-х годах практически прекратился.
Возрождение электрического транспорта произошло в конце 60-х годов. Причин для этого было несколько. Важными факторами стали экономика и экология. Цена нефти возрастала. В то же время уровень загрязнённости крупнейших городов достиг невиданных ранее показателей. Выхлопные газы автомобилей стали оказывать всё более серьёзное влияние на здоровье людей. В этот период начались активные поиски альтернативных видов топлива. Тут и вспомнили про, казалось бы, уже основательно забытые электромобили. Начался новый этап в развитии данного вида транспорта.
Впрочем, утверждение о том, что в 40-х – 60-х годах электромобилестроение полностью прекратилось, не вполне корректно. Попытки возрождения электрического транспорта предпринимались и в этот период. В частости, нельзя не упомянуть о такой машине, как Henney Kilowatt, которая стала значительным событием на рубеже 50-х – 60-х годов.
Эта модель была разработана в 1959 году. Её производством занималась National Union Electric Company. Оборудованный 36-вольтной системой Henney Kilowatt мог развивать максимальную скорость до 64 км/ч. Запас хода на одной зарядке составлял около 64 км. В 1960 году новые модели были оснащены уже 72-вольтной системой (двенадцать последовательно соединённых 6-вольных батарей). В результате максимальная скорость возросла до 97 км/ч, а пробег без подзарядки – до 97 км. В общей сложности за два года производства было выпущено около 100 электромобилей Henney Kilowatt. Несколько экземпляров сохранилось до наших дней.
В 60-х – 70-х годах прошлого века разработкой и производством электромобилей стали заниматься различные крупные и мелкие фирмы, главным образом, в Соединённых Штатах. В особенности стоит упомянуть две американские компании: Sebring – Vanguard и Elcar Corporation. В те годы они стали лидерами в электромобилестроении. Каждая из компаний произвела несколько тысяч оригинальных машин собственной разработки.
Sebring – Vanguard CitiCar
Elcar Corporation занималась производством одноимённых электромобилей. Elcar по своим эксплуатационным характеристикам не слишком сильно отличался от CitiCar. Этот электромобиль мог передвигаться с максимальной скоростью 72,5 км/ч. Расстояние, преодолеваемое на одной зарядке батареи, равнялось 95 км. Аналогичная машинка выпускалась также под маркой Zagato Zelle
Elcar (Zagato Zelle)
Ещё одним производителем электромобилей в этот период была компания Battronic. Выпускаемый этой фирмой электрический грузовик передвигался со скоростью 40,2 км/ч. На одной зарядке батареи он мог проехать почти 100 км. Помимо грузовых электромобилей в середине 70-х годов компания Battronic выпустила около 20 пассажирских автобусов на электрической тяге.
Зарядка электрических почтовых
фургонов, США, 70-е годы
Электромобили пользовались популярностью не только среди частных лиц. К услугам этого вида транспорта прибегали и государственные службы. Например, в 1975 году почтовая служба США закупила 350 электрических джипов у American Motor Company. Они использовались для доставки почтовой корреспонденции. Максимальная скорость этих джипов составляла 80,5 км/ч. Они могли преодолеть расстояние до 65 км.
В 70-х годах прошлого столетия произошло ещё одно важное событие, связанное с электромобилестроением и сохранением окружающей среды. Американский инженер Виктор Воук (Victor Wouk) разработал первый в мире автомобиль с гибридным приводом. Первым гибридом стал Buick Skylark, на который был установлен электродвигатель мощностью 20 кВт.
Первый в мире гибрид - Buick Skylark
К началу 1990-х годов экологические соображения стали играть всё возрастающую роль при разработке новых моделей автомобилей. В некоторых странах были приняты законы, направленные на ограничение вредных выбросов в атмосферу. Автопроизводители были вынуждены уделять большее внимание вопросам сохранения окружающей среды.
Разработкой электромобилей занимались не только крупные, но и относительно небольшие компании. Одним из заметных явлений в 90-х годах стала модель Tropica компании Renaissance Cars. Кстати, создал эту фирму Боб Бомонт, основатель уже упоминавшейся Sebring-Vanguard. Двухместный открытый спортивный электромобиль Tropica был способен развивать максимальную скорость 100 км/ч, при пробеге до 130 км на одной зарядке батарей.
Renaissance Tropica, 1995 г.
Особенно насыщенным периодом в истории электромобиля можно назвать 90-е годы прошлого века. В это время правительства многих стран стали активно ужесточать требования к выбросам транспорта и стимулировать внедрение новых, экологически чистых автомобилей, и прежде всего – электромобилей. Именно в этот период крупнейшие мировые автоконцерны всерьез занялись разработками экологически чистых автомобилей. В первую очередь, это касается таких гигантов, как Toyota, Honda, Ford и General Motors. В результате на рынке появилось достаточно большое количество моделей гибридных (т.е. оснащённых двигателем внутреннего сгорания и электромотором), а также полностью электрических автомобилей.
Например, Toyota в последнее десятилетие XX века захватила лидерство по производству гибридов. С 1997 года выпускается Prius, который получил в мире достаточно широкое распространение. Продажи этой модели в различных модификациях постоянно растут. Сейчас количество выпущенных машин достигло нескольких сотен тысяч экземпляров.
Для выполнения этого закона автопроизводители предложили целый букет различных моделей. Например, Toyota разработала полностью электрическую версию внедорожника RAV4 с никель-металлгидридной батареей, который производился до 2003 года. Свои электромобили предложили также Honda и Nissan.
Электрический Toyota RAV4, 2001 г.
Ford разработала фургон Ford Ecostar. Его эксплуатационные характеристики были весьма неплохи. Максимальная скорость – 112,5 км/ч, а пробег на одной зарядке – от 130 до 160 км. Всего было выпущено около сотни таких машин. Кроме того, выпускалась электрическая версия пикапа Ford Ranger. Он был оборудован свинцово-кислотной батареей и мог проехать 100 км без подзарядки. Максимальная скорость электрического Ford Ranger составляла 120 км/ч. Также свою версию электрического пикапа S-10 представила компания Chevrolet. Он был оснащён электромотором мощностью 85 киловатт, максимальная скорость составляла 110 км/ч, а пробег без подзарядки – 72,5 км.
Ford Ecostar, 1992 г.
Ford Ranger Electric, 1998 г.
Однако наиболее заметным событием того вреени стал выпуск электромобиля с незамысловатым названием EV1 компанией General Motors. Предшественником EV1 был Impact – электромобиль, представленный в 1990 году на автосалоне в Лос-Анджелесе. На его основе и были разработаны EV1. Серийное производство EV1 началось в 1997 году. Эти двухместные машинки первоначально оснащались свинцово-кислотными батареями. Пробег на одной зарядке достигал 150 км. В 1999 году началось производство второго поколения EV1. Вместо свинцово-кислотных батарей на электромобилях установили никель-металлгидридные. Пробег электромобиля достгал 240 км, а максимальная скорость – 130 км/ч.
Устройство электомобиля EV1
Благодаря своему футуристическому, спортивному дизайну и удобству использования EV1 сразу стал популярной машиной. Очень быстро образовалась очередь желающих взять в аренду (EV1 не продавались, а сдавались владельцам в аренду). Многие звёзды Голливуда ездили на EV1. Отзывы тех, кто пересел на электрический EV1, были положительными.
Дизайн EV1 был очень инновационным для своего времени
Однако, массовые продажи электромобилей так и не начались. В 2003 году закон о Zero Emission был в значительной степени смягчён. Требование об обязательном производстве автомобилей, не производящих выхлопы, было аннулировано. Существуют различные версии того, почему данный закон был изменён. Возможно, сыграли свою роль интересы крупнейших нефтяных компаний. Так или иначе, выпуск электромобилей практически был остановлен.
Однако производство электромобилей в конце прошлого века развивалось и по другую сторону океана - в Европе. Крупнейшие французские и немецкие компании, такие как Volkswagen, Renault, Peugeot и Citroёn занимались собственными разработками в этой области.
Volkswagen выпустил электрические версии своих популярных моделей Golf и Jetta. В 1995 – 1998 году было произведено около двухсот электромобилей под названием CityStromer. Эти четырёхместные машины с пятискоростной механической трансмиссией развивали скорость до 100 км/ч. Они оборудовались кислотно-свинцовыми батареями. Запас хода составлял 50 –90 км.
Volkswagen Golf CityStromer, 1995 г.
Компания Citroёn занималась производством электромобиля Berlingo Electrique. Максимальная скорость этого фургона – 96,5 км/ч, запас хода – до 95 км. Производство данной модели продолжалось до 2005 года.
Renault в 90-е годы выпускала Clio Electrique. Эта модель имеет максимальную скорость 100 км/ч, может преодолеть до 100 км без подзарядки.
Renault Clio Electrique
Автоконцерн Peugeot тоже не остался в стороне от этого процесса и добился определённых успехов. В 1995 году Peugeot представил модель 106 Electrique, которая была признана самым экологически чистым автомобилем Европы. Эта машина обладала способностью развивать скорость до 96 км/ч и преодолевать расстояние до 88 км. Позднее был разработан Peugeot Partner Electric. Его запас хода – 90 км, максимальная скорость – 90 км/ч.
Peugeot 106 Electrique
Согласно исследованиям IDTechEx , индустрия электротранспорта достигнет в 2005 году уровня продаж в $31,1 млрд по всему миру (включая гибридный транспорт). К 2015 году рынок электротранспорта вырастет примерно в 7 раз и достигнет $227 млрд.
Некоторые автопроизводители не собираются производить гибридные автомобили , а сразу начать производство электромобилей. Они отстали в научных разработках, не могут самостоятельно создать гибридный автомобиль , или считают гибриды бесперспективными. Например, японская компания Mitsubishi Motors в 2009 году начнёт промышленное производство электромобилей на базе Colt. На нём будут установлены литий-ионные аккумуляторы . Существующие прототипы имеют дальность пробега 150 км.
Ведутся работы над созданием аккумуляторных батарей с малым временем зарядки (около 15 минут), в том числе и с применением наноматериалов . В начале 2005 года компания Altairnano объявила о создании инновационного материала для электродов аккумуляторов . В марте 2006 года Altairnano и Boshart Engineering заключили соглашение о совместном создании электромобиля. В мае 2006 года успешно завершились испытания автомобильных аккумуляторов с Li4Ti5O12 электродами. Аккумуляторы имеют время зарядки 10—15 минут.
Рассматривается также возможность использования в качестве источников тока не аккумуляторов, а ионисторов (суперконденсаторов), имеющих очень малое время зарядки, высокую энергоэффективность (более 95 %) и намного больший ресурс циклов зарядка-разрядка (до нескольких сотен тысяч). Опытные образцы ионисторов на графене имеют удельную энергоемкость 32 Вт·ч/кг, сравнимую с таковой для свинцово-кислотных аккумуляторов (30−40 Вт·ч/кг).
Разрабатываются электрические автобусы на воздушно-цинковых (Zinc-air) аккумуляторах .
В августе 2006 года Министр Экономики, Торговли и Промышленности Японии утвердил план развития электромобилей, гибридных автомобилей и аккумуляторов для них. Планом предусмотрено к 2010 году начать в Японии массовое производство двухместных электромобилей с дальностью пробега 80 км на одной зарядке, а также увеличить производство гибридных автомобилей .
Toyota работает над созданием нового поколения гибридных автомобилей Prius (полный гибрид, plug-in гибрид, PHEV). В новой версии водитель по желанию может включать режим электромобиля, и проехать на аккумуляторах примерно 15 км. Подобные же модели разрабатывает Ford — модель Mercury Mariner — пробег в режиме электромобиля 40 км, и Citroën — модель C-Metisse — пробег в режиме электромобиля 30 км и другие. Toyota изучает возможность установки устройств для зарядки аккумуляторов гибридов на бензозаправочных станциях.
General Motors в январе 2007 года представил концепт Chevrolet Volt , способный проезжать в режиме электромобиля 65 км.
Почта Японии, начиная с 2008 года, планирует приобрести 21000 электромобилей для доставки почтовых отправлений на короткое расстояние.
По прогнозам PriceWaterhouseCoopers к 2015 году мировое производство электромобилей вырастет до 500 тыс. штук в год.
Первый серийный и относительно доступный в финансовом плане электромобиль Тесла был представлен более 2 лет назад. Популярность электрокаров растёт во многих странах, однако до массовой эксплуатации ещё далеко, хотя объём продаж медленно, но верно увеличивается. Рано или поздно машины с электрическими двигателями вытеснят с рынка модели с двигателями внутреннего сгорания.
- История создания
- Принцип работы электромобиля
- Продажи электрокаров в мире
- Развитие инфраструкторы
- Гибридные автомобили
- Минисы электромобилей
- Перспективы электротранспорта
История создания
Люди уже давно задумываются об использовании электричества в качестве силы, способной придать движение транспортным средствам. Первый электромобиль в мире и вовсе появился до создания ДВС, и произошло это в 1841 году.
Спустя 58 лет в Санкт-Петербурге был представлен 17-местный омнибус, оснащенный 4-сильным электромотором, запас хода которого составлял 64 км.
Следующая веха в истории электромобилей относится к началу 30-х годов XX века. В 1931 году гениальный изобретатель Никола Тесла, купив радиоэлектронные детали в обычном магазине, собрал устройство, которое при установке его вместо бензинового мотора смогло сдвинуть автомобиль с места. Мощность агрегата составила 80 л. с.
В течение следующих почти 55 лет технология практически не изменилась. В 1996 году с конвейера сходит первый серийный электрокар, разработка которого была осуществлена компанией General Motors. Однако случилось это не из-за желания автопроизводителя или требований рынка: просто в Калифорнии, где продавались автомобили GM, вышел закон, ужесточающий требования к машинам: новые авто, по мнению авторов законопроекта, вообще не должны были загрязнять окружающую среду. Но довольно скоро он был отменён, поскольку в техническом отношении выполнить его на тот момент не представлялось возможным. General Motors выпускала электроавто в течение 7 лет, но солидными продажами похвастать не могла: за этот период времени было реализовано чуть более 1150 экземпляров модели, которые и по сей день хранятся в частных коллекциях (нераспроданные транспортные средства были пущены под пресс).
На сегодняшний день ведущим популяризатором идеи электромобилей является Илон Маск, купивший компанию Tesla Motors и всерьёз занявшийся её развитием. Серийный электромобиль Tesla Roadster, выпущенный в 2008 году, продавался в течение 4 лет, но из-за слишком высокой стоимости, равной 109000$, доступен он был только очень богатым людям. В 2012 году выходит уже более доступная машина Model S, пережившая впоследствии две модернизации и благоприятно встреченная как экспертами, так и рядовыми автолюбителями.
2015 год был ознаменован выходом Model X: кроссовер отличался большим запасом хода (от 354 до 539 километров в зависимости от модификации и других параметров), превосходной динамикой (до сотни модель способна разогнаться за 3,2 секунды), а также множеством необычных функций, ранее не используемых другими производителями (например, подсветкой салона в такт звучащей музыке и др.).
Принцип работы современных электромобилей
Электрокару, в отличие от авто с традиционным двигателем внутреннего сгорания, не нужен сложный мотор с немалым количеством недостатков (различные проблемы при эксплуатации, сложный ремонт, шум при работе и пр.). Электрический двигатель является полностью бесшумным и нетребовательным к топливу, поскольку электричество во всем мире одинаково.
Еще один плюс электромобилей заключается в отсутствии коробки передач, что значительно упрощает и управление, и обслуживание. Формально коробка имеется, но на колёса поступает сразу вся мощность, поэтому люди в салоне не ощущают рывков, неизбежных при переключении передач.
Необходимое условие для работы подобного автомобиля – электроэнергия, запас которой хранится в аккумуляторе. Большинство компаний располагают его под днищем, что позволяет, во-первых, сделать салон более просторным, а во-вторых, улучшить управляемость.
В последнее время мировые производители пришли к выводу о необходимости применения системы рекуперации, которая вырабатывает энергию и затем запасает её в случаях, когда машина движется по инерции, вследствие чего увеличивается запас хода (эта же технология замедляет движение транспортного средства после того, как водитель убирает ногу с педали газа).
Продажи электромобилей в мире
То, что за электрокарами будущее, становится очевидным всем ведущим производителям, спешащим включиться в процесс разработки и изготовления, пока отрыв от конкурентов не стал слишком большим: на сегодняшний день на рынке есть как бюджетные модели (KIA Soul EV), так и марки, относящиеся к премиальному сегменту (Audi E-Tron).
Компания Tesla, несмотря на то, что она фактически выпустила первый электромобиль, пользующийся спросом, испытывает финансовые сложности, и этот факт подстегнул других автопроизводителей. В результате этого за последний год количество полноценных моделей, а не концептов, увеличилось в несколько раз. Среди новых игроков рынка есть как именитые компании с раскрученным именем наподобие BMW, так и многочисленные мало кому известные китайские разработчики.
В развитии электрокаров в настоящее время прослеживаются следующие тенденции:
- Внедрение управления с помощью одной педали. Первопроходцем в этой области стала Nissan Motor Co., Ltd. с моделью Leaf. Идея прижилась, и все большее число компаний внедряют технологию, при которой торможение станет осуществляться за счёт рекуперационной системы.
- Повышение интеллекта электромобилей (появляются беспилотные электрокары, не нуждающиеся в действиях человека).
- Разработка каждой компанией собственной уникальной платформы, благодаря которой покупатель получает возможность стать обладателем по-настоящему чего-то нового и уникального.
Развитие инфраструктуры
Рост производства электромобилей не имеет никакого смысла без расширения сети станций для зарядки: зачем приобретать электрокар, если на нём нельзя будет далеко уехать?
Сейчас крупнейшей заправочной сетью является Supercharger, принадлежащей Tesla. Ею можно пользоваться бесплатно при условии наличия специального абонемента и покупки электромобиля Тесла. Но даже при невозможности соблюдения данных условий ездить на электричестве выгоднее, чем на бензине или дизельном топливе.
Если на рынок первыми вышли американские электромобили, то в настоящее время отобрать лидерство имеет все предпосылки Европа, где количество зарядных станций стремительно растёт, а правительство нескольких стран и вовсе заявляет о возможном скором полном отказе от применения двигателей внутреннего сгорания.
В ряде европейских стран владельцы машин с электромоторами получают всевозможные льготы в виде бесплатной парковки и снижения или полной отмены транспортного налога. В США также действует программа поддержки покупателей электрокаров, но работает она до того момента, пока производитель не выпустит 20 тысяч экземпляров таких транспортных средств.
Многие владельцы покупают зарядную станцию для электромобиля и устанавливают её прямо у себя в гараже: устройство PowerWall, крепящееся на стену, делает процесс зарядки авто идентичным зарядке аккумулятора на смартфоне. Особо большие фанаты автомобилей с электрическими двигателями монтируют на крыше собственного дома солнечные батареи, накапливающие затем энергию в PowerWall.
Сеть российских зарядочных станций пока не так обширна, как хотелось бы, но прогресс заметен (помимо аппаратов Supercharger, растёт число станций, принадлежащих государственным компаниям, правда, пока только в крупных городах).
Гибридные автомобили
Кроме полностью электрических авто, спросом пользуются гибриды, то есть модели, у которых одновременно имеется и электромотор, и ДВС.
Гибриды бывают двух видов:
- без разъема для осуществления зарядки. К ним относится Toyota Prius первой генерации и некоторые другие первые гибридные машины. Зарядка аккумулятора в них происходит исключительно за счёт работы рекуперативной системы;
- с разъемом для зарядки батареи. Таких гибридов сейчас на рынке абсолютное большинство. Они способны подключаться к внешним источникам энергии, что значительно упрощает процесс восполнения заряда.
Несмотря на наличие электродвигателя, на одном электричестве гибриды в состоянии проехать не более 50 км. Если же в дело включается ДВС, запас хода возрастает до нескольких сотен километров.
Минусы электромобилей
Электрокары – это развивающийся тип транспорта, поэтому недостатков они не лишены.
Основная проблема электромобилей, тормозящая их распространение, - это высокая цена. Когда будет найден способ наладить массовое производство аккумуляторов, стоимость снизится, но пока ценовой фактор останавливает многих покупателей, которые были бы не прочь отказаться от авто с ДВС.
Время от времени даже у поклонников электромобилей возникают сомнения относительно их экологической безопасности. Само использование электричества абсолютно безвредно, но вот при его выработке в атмосферу выбрасывается огромное количество вредных веществ. Человечеству ещё предстоит изыскать возможность отказа от применения тепловых электростанций и перехода к солнечной и ветреной энергии.
Перспективы электромобилей
Большинство экспертов сходятся во мнении, что люди с каждым годом будут покупать всё больше электрокаров. Уже сейчас автомобильная промышленность прошла своего рода точку невозврата, и отказаться от развития электрокаров стало невозможно.
Вычислительные мощности продолжат расти, а искусственный интеллект будет становиться всё более совершенным, что, без сомнения, скажется и на росте числа авто с электромоторами в мире.
Количество электромобилей в России тоже увеличивается, хотя не так быстро, как в Европе или Китае: причиной тому – невысокий уровень доходов населения страны.
С большой долей вероятности можно сказать, что мир без машин с ДВС неизбежен: когда человеческая цивилизация полностью откажется от этой технологии, является лишь вопросом времени.
Читайте также: