Реферат электромобили решение экологических проблем
Обновлено: 02.07.2024
Мировые лидеры уделяют особое внимание электромобилям для сокращения выбросов и борьбы с климатическим кризисом. Но электрификации автомобилей просто недостаточно — особенно с учетом их большого производственного следа. Чтобы действительно изменить ситуацию, нам нужны меньшие автомобили, меньше автомобилей и больше транспортных альтернатив.
Изменение климата происходит уже сейчас. Лесные пожары становятся все сильнее, наводнения все чаще, ураганы все мощнее, а волны жары все смертоноснее. Однако, когда мировые лидеры встретились в Глазго в начале прошлого месяца на 26 Конференции ООН по изменению климата (также известной как COP26, Conference of the Parties или Конференции сторон), их предложения все еще предусматривали потепление климата на 2,4 градуса Цельсия — намного выше целевого показателя в 1,5 градуса. Правительства делают недостаточно, но они начинают принимать меры, и многие из них обращают внимание на возможности, предоставляемые электромобилями.
На транспорт приходится 29% выбросов парниковых газов в США, и более половины из них приходится на пассажирские автомобили. С момента вступления в должность в январе администрация Байдена предприняла шаги по электрификации, но также не подписалась под объявленным на COP26 обязательством о постепенном отказе от автомобилей, работающих на ископаемом топливе, к 2040 году.
Электромобили являются одним из элементов стратегии по сокращению выбросов от транспорта, но им уделяется гораздо больше внимания, чем предложениям по сокращению использования автомобилей. Электрификация транспорта необходима — в этом нет никаких сомнений, — но просто замена каждого личного автомобиля на его эквивалент, работающий от аккумулятора, приведет к экологической катастрофе. Такая стратегия также лишает нас возможности переосмыслить почти столетие ошибочного городского планирования, ориентированного на автомобили.
Внедорожники усугубляют проблему
С 1990-х годов внедорожники превратились из нишевых автомобилей в сегмент, включающий почти половину продаж новых автомобилей в США. Если добавить к ним фургоны и пикапы, то эта цифра увеличивается до более чем 70% рынка. Эти большие автомобили сегодня доминируют на дорогах Северной Америки, несмотря на то, что они как минимум в два раза чаще убивают пешеходов, способствовали увеличению числа смертей среди пешеходов на 30% с 2000 по 2019 год и затрудняют сокращение выбросов углекислого газа от транспорта.
Хотя стандарты экономии топлива со временем улучшились, переход от седанов к внедорожникам и грузовикам частично нивелировал сокращение выбросов, которое должно было сопровождаться этими улучшениями. Кроме того, если взглянуть на глобальную картину, продажи внедорожников также выросли настолько, что они стали вторым по величине фактором увеличения глобальных выбросов с 2010 по 2018 год. Общепринятое решение этой проблемы заключается не в том, чтобы решить проблему растущих размеров автомобилей или массового владения личными транспортными средствами любого вида, а в том, чтобы просто электрифицировать их. Этого недостаточно.
Сосредоточение внимания на выбросах выхлопных газов упускает общую картину, и сейчас, когда мы можем наблюдать сложный, глобальный характер цепочек поставок в нашей повседневной жизни, нам необходимо думать не только о таком ограниченном представлении о воздействии электромобилей на окружающую среду.
Например, твердые частицы, образующиеся в результате износа шин, тормозов и дорожного покрытия, а также пыль, поднимаемая автомобилями на дорогах, не способствуют изменению климата, но создают загрязнение воздуха, вредное для здоровья человека. В США эти загрязнители являются причиной около 53 000 преждевременных смертей каждый год, а более тяжелые электромобили, такие как внедорожники и грузовики, могут фактически генерировать больше твердых частиц, чем более легкие неэлектрические автомобили.
Добыча полезных ископаемых для электромобилей
В Северной Америке горнодобывающая деятельность, как правило, ведется вблизи сельских общин или земель коренных народов, где шахты сталкиваются с растущей оппозицией по поводу их воздействия на окружающую среду и угрозы, которую они представляют для жизни и средств к существованию местных жителей. Канада также не свободна от подобных проблем: на литиевых шахтах в Квебеке уже произошли экологические аварии, а оппозиция коренного населения против горнодобывающих проектов растет.
Это связано с тем, что такие шахты наносят вред окружающей среде, используют избыточное количество воды и создают значительное количество отходов, а также имеют последствия для рабочих и близлежащих общин, которые часто страдают от гораздо более высокого уровня заболеваний. В некоторых странах формируется более организованная оппозиция горнодобывающей деятельности, включая группы в Латинской Америке, которые называют ее формой зеленого экстрактивизма, когда люди и экосистемы приносятся в жертву во имя климатического кризиса. По мере того, как планы по добыче полезных ископаемых будут расширяться, ответная реакция будет только расти, как внутри страны, так и за рубежом.
Нам необходимо сократить использование автомобилей
Помимо проблем с добычей полезных ископаемых и загрязнением окружающей среды крупными автомобилями, продолжение существования сообществ, построенных на предположении, что все будут ездить на машинах, просто не является устойчивым. Автомобильная промышленность хочет, чтобы мы заменили парк транспортных средств альтернативами, работающими на аккумуляторах, потому что они заработают на этом много денег, но это не лучший путь ни для окружающей среды, ни для наших сообществ.
В то время как лидеры на COP26 сосредоточились на электромобилях, сеть мэров и Международная федерация транспортников выпустили доклад, в котором утверждается, что для достижения целей по сокращению выбросов необходимо удвоить использование общественного транспорта к 2030 году. Если бы транспорт был доступен в 10 минутах ходьбы от дома, это не только стимулировало бы его использование и создало десятки миллионов рабочих мест, но и могло бы изменить наше отношение к мобильности.
Мы должны воспользоваться этой возможностью, чтобы бросить вызов прошлому столетию планирования, ориентированного на автомобили, и сделать акцент на ходьбе, езде на велосипеде и общественном транспорте, а не на вождении. Это не только улучшит качество жизни людей, но если мы всерьез намерены бороться с климатическим кризисом, нам необходимо значительно сократить количество автомобилей и внедорожников на дорогах — независимо от того, что их приводит в движение.
Но что думают по этому поводу отечественные эксперты? Мы поинтересовались у них их мнением.
Леонид Сорокин,
кэн, доцент экономического факультета РУДН
Все сразу вспоминают бизнес-проект Илона Маска и его электромобиль Tesla. Дорого, красиво и хорошо разрекламировано, а что дальше?
Вопросы возникают к экологичности батарей самого электромобиля и проблемам с утилизацией лопастей ветряков и солнечных панелей. Более грязных в экологическом смысле производств представить трудно. До сих пор нет безопасных технологий по утилизации литиевых аккумуляторов, композитных материалов и полупроводниковых элементов. Если к стоимости электроэнергии добавить стоимость утилизации экологически опасных компонентов, то подобный переход может потерять всякий смысл.
Говоря о влиянии на климат необходимо учитывать углеродный след от производства электромобиля и инфраструктуры для его эксплуатации. В настоящее время существенного преимущества перед традиционными автомобилями на двигателях внутреннего сгорания у электромобилей нет.
Давайте найдем в этой бочке дегтя ложку меда. В настоящее время ведутся интенсивные работы по созданию водородных топливных элементов и систем для хранения водорода. Если заправлять автомобиль водородом, а в качестве источника тока поставить водородный топливный элемент, то концепция автомобиля становится экологичной, углеродный след меньше, а при совершенствовании технологий и конкурентоспособной. Производство водорода для заправки автомобилей уже отработано в промышленности, но отсутствует сеть водородных заправок.
Уже сейчас водородный транспорт тестируется и по прогнозам в ближайшие несколько лет можно ожидать начало его производства малыми партиями. Массовое производство водородного автотранспорта станет реальным после появления сети водородных заправок.
Возможно, те кто купили электромобиль Tesla, поторопились и это было не лучшее их вложение средств.
Иван Подлипский,
доцент кафедры Геологии и геоэкологии РГПУ им. А.И. Герцена
Поэтому, в целом, это направление дает нам то, что дало в свое время осуществление высадки человека на Луну: дорого, бессмысленно, но очень перспективно.
Автомаркетолог — сообщество профессионалов, экспертная информация в различных сферах автомобильного бизнеса, обмен лучшими практиками между автомобильными компаниями.
Многие сравнительные характеристики экологической эффективности показывают явное превосходство электромобилей перед другими видами автотранспорта. Для внутригородского автотранспорта в ближайшее время нет более экологически чистой и недорогой альтернативы электромобилям [1].
Электромобиль — автомобиль, приводимый 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.
Электромобиль — это безрельсовое транспортное средство с автономным химическим источником энергии [2].
Электромобили появились на 50 лет раньше первого автомобиля. Их развитие было обусловлено открытием Фарадея о явлении электромагнитной индукции, после которого все изобретатели и инженеры были увлечены путями его практического применения. К сожалению, о времени появления и создателе первого электромобиля сведений не сохранилось.
В первое десятилетие ХХ века электромобили получили еще большее распространение. Они используются в качестве такси, пожарных машин и карет скорой помощи. Увеличивается их скорость и дальность поездки без подзарядки.
Снижением популярности электромобилей послужила активная разработка двигателей внутреннего сгорания и открытие богатых месторождений нефти, и, как следствие к производству дешевого бензина. Развитие автомагистралей подарило возможность совершать дальние путешествия, но электромобили не могли их совершать ввиду малого запаса хода. Стоит отметить, по скоростным и весовым параметрам конструкции они существенно уступали своим главным конкурентам. Применение электрического стартера и коробки передач значительно упростило их эксплуатацию. Популярность электромобилей пошла на спад, и к 1920 году их доля составляла около 1 %. К 1930 году их производство практически прекратилось.
Затишье длилось вплоть до конца 1980 года, пока остро не встала проблема загрязнения окружающей среды и перспектива истощения запасов нефти. Ряд компаний приступили к выпуску электрических транспортных средств, не предназначенных, однако, для личного использования. Следующий всплеск интереса к электромобилям, который мы наблюдаем и в настоящее время, произошел в 90-х годах прошлого века в связи с существенным ужесточением законодательства о загрязнении воздуха. Первым серийным электромобилем нашей современности стал GM EV1, выпускавшийся в США с 1996 по 2003 годы [3].
В настоящее время электромобили приобретают все большую популярность, ведь очевидно, что рынок электрокаров идет вперед огромными шагами. Можно сделать предположение о том, что в скором времени они потеснят автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Сейчас на рынке существует много марок и моделей электромобилей [4].
Среди преимуществ электромобиля можно выделить:
‒ экономия на топливе;
‒ малое загрязнение окружающей среды;
‒ отмена для владельцев налогов, платы за парковку и др.;
‒ после усовершенствования электромобили смогут заряжаться не только от сети, но и от других источников;
‒ тишина — двигатель работает беззвучно.
К недостаткам электромобилей следует отнести:
‒ мало автозаправочных станций;
‒ небольшой модельный ряд на рынке;
‒ высокая стоимость аккумуляторной батареи;
‒ сравнение в пробеге электромобиля до полного исчерпания заряда батареи с типичным автомобилем значительно уступает показателям обычного автомобиля до исчерпания запасов топлива в баке;
‒ безопасность электромобиля ниже обычного авто, так как он имеет облегченный вариант конструкции;
‒ техническое обслуживание сулит быть проблематичным, ввиду малого количества деталей на рынке и специально обученного персонала;
‒ скорость — ее обычно ограничивают в целях экономии заряда;
‒ утилизация (аккумуляторы содержат опасные химические вещества и кислоты).
Из сводок новостей в мире совершенствование электромобилей и зарядных систем развивается с огромной скоростью, вот некоторые выдержки из числа последних:
‒ планируется запуск сети энергообмена в Великобритании для владельцев электроавтомобилей, подключаясь к которой владельцы авто смогут продавать энергию, накопленную в аккумуляторе автомобиля, обратно в единую энергосистему. таким образом они станут «полноценными и активными участниками энергетического рынка Великобритании;
‒ в Германии полным ходом идет разработка частного электрического летающего автомобиля Lilium Jet, который будет работать на электродвигателе. Планируемая дата представления назначена на 2018 год [5].
В Германии за покупку электромобиля будут выплачивать премию. На данные цели правительством выделено 600 миллионов евро [7].
Американские власти проводят тендеры для производителей электромобилей в целях использования в рабочих целях данного транспорта госслужащими, тем самым привлекая внимание и задавая тон для популяризации электромобилей.
Россия испытывает некоторые сложности по внедрению электромобилей, несмотря на ряд льгот для их владельцев. Среди сложностей: малое количество заправок, климат, в зимний период холод будет негативно влиять на аккумуляторы, снижая пробег на одной зарядке в 2–3 раза. Почти полное отсутствие инфраструктуры для его обслуживания. Электромобили желательно держать в отапливаемом гараже — хранение аккумуляторов в условиях минусовой температуры приводит к их порче. А при экстремально низких температурах желательно и вовсе отказаться от эксплуатации электрокара, таким образом, для полноценного использования электромобиль российскому гражданину не всегда сможет подойти. Ну, и самый главный отрицательный показатель — стоимость, пока данный вид транспорта скорее роскошь, чем средство передвижения.
Несмотря на предпринимаемые властями попытки стимулирования использования, фактические данные не сулят большого спроса. Среди таких мер: отмена платы за пользование парковкой в Москве в центре города, отмена транспортного налога для владельцев, проживающих в Санкт-Петербурге, установление в Москве и в московской области более двух тысяч зарядных станций и др.
Анализируя вышеперечисленное очевидно, что ни человечество, ни в частности Россия, не готовы к резкому отказу от автомобилей ДВС в пользу электромобилей. В то же время первые шаги к широкому внедрению электромобилей в повседневную жизнь уже сделаны. Точка невозврата пройдена, и с каждым годом на дорогах будет появляться все больше и больше автомобилей на электричестве. И судя по вниманию правительства к этой отрасли, Россия не будет в числе отстающих стран. Возможно, они приобретут широкое применение, если приобретут поправку на местные условия эксплуатации [8].
Основные термины (генерируются автоматически): внутреннее сгорание, электромобиль, окружающая среда, автомобиль, Россия, внедрение электромобилей, время, загрязнение воздуха, Москва, Норвегия.
Экологичность как преимущество на рынке
Ключевое конструктивное отличие электромобилей от традиционных автомашин с бензиновыми, дизельными или газовыми моторами — это электрический тип двигателя, работающего на энергии подзаряжаемых аккумуляторных батарей. Несмотря на то что электромобили могут потреблять энергию в том числе от солнечных панелей или топливных элементов, их конструкции в любом случае включают такие батареи.
Впрочем, модели на солнечной тяге и с применением топливных элементов в настоящее время не получили большого распространения в силу своей дороговизны или несовершенства технологий. Многие подобные разработки находятся ещё на этапе опытной эксплуатации. Сейчас преобладающее большинство электромобилей, выпускающихся серийно и широко представленных на рынке, оснащены аккумуляторами, которые подзаряжаются от стандартной электрической сети.
Примечательно, что первый автомобиль в истории, появившийся в 1841 году, работал на аккумуляторах и лишь потом появились машины с двигателями внутреннего сгорания. Электромобили на заре автомобилестроения утратили популярность в основном из-за трудностей технического характера — по причине сложной на тот период системы зарядки батарей.
Первый электромобиль представлял собой тележку с электродвигателем. Официальная дата появления — 1841 год
С девяностых годов и по настоящее время популярность электромобилей постепенно набирает силу. Старт воскрешению идеи перехода на электромоторы дали власти штата Калифорния, которые ввели требование поставок автовладельцам региона машин без выхлопов в количестве не менее 10% от суммарного объёма продаж. Пронедра писали ранее, что инвесторы вложили $1 млрд в замену дизельных автомобилей электрокарами в калифорнийском регионе.
Идея сохранения экологии путём перехода на электромобили распространяется по всему миру, однако по мере развития такой тенденции научное сообщество всё более активно задаёт вопрос о том, на самом ли деле электрокары сохраняют окружающую среду, или же это просто миф, распространяемый производителями.
Электромобиль и выбросы
Как заверяют современные производители электромобилей, главным преимуществом таких машин является высокая экологичность, поскольку отсутствуют выхлопы, не используются нефтепродукты, антифризы, масла — как моторные, так и трансмиссионные. Несомненно, с таким доводом можно было бы согласиться, поскольку, на первый взгляд, очевидным плюсом автомобилей на электрической тяге является отсутствие выбросов в городской воздух.
В то же время, степень экологической безопасности автомобиля стоит определять не только лишь по последствиям от его работы, но и по ряду других факторов. Учитывать следует весь жизненный цикл электромобилей — от этапов производства до момента утилизации, в том числе процессы пополнения энергией и обслуживания машин, подсказывают специалисты Калифорнийского университета (The University of California, США).
Рассмотрим главный козырь автоконцернов, занимающихся выпусков электромобилей — заявление об отсутствии выхлопов. Выбросы парниковых газов и ядовитых соединений в воздух при переходе на электротранспорт на самом деле нисколько не уменьшаются, хотя на самом деле загрязняют воздух уже не машины на электрической тяге, а тепловые электростанции, которые производят энергию для зарядки автомобильных аккумуляторов.
Хотя КПД электростанций выше, чем аналогичный показатель двигателей внутреннего сгорания, всё же КПД силовой установки электромобилей также далёк от 100% с учётом невысокой эффективности аккумуляторов, потерь на преобразовании энергии для зарядки батарей и обеспечения работы машин. То есть выбросы имеют место, просто меняется их источник — вместо выхлопных труб автомобилей дополнительный объём загрязнений воздуха исходит из труб электростанций.
В настоящее время основными источниками электроэнергии во всём мире являются именно тепловые станции, 40% от объёмов выработки приходится на генерирующие объекты, работающие на угле и торфе, ещё 22% — на газе и 5% — на фракциях нефти. В расчёте на единицу получаемой энергии степень экологической опасности ТЭС гораздо большая, чем от работы бензиновых и дизельных двигателей, поскольку к минимизации загрязнённости выхлопов современных машин во всём мире выдвигаются жёсткие требования.
Что же попадает в воздух над тепловыми станциями? Помимо углекислого газа, это зола, ангидриды, оксид азота, соли натрия, соединения ванадия, мышьяк и диоксины. Кроме того, угольные станции в совокупности потребляют колоссальное количество воды, сопоставимое с объёмом, который за аналогичный временной промежуток удовлетворил бы потребности пяти миллиардов человек. В международном энергетическом агентстве полагают, что в силу увеличения мощностей ТЭС показатель водопользования станций вырастет вдвое уже к 2035 году.
Результаты исследований не в пользу электрокаров
Наряду с дороговизной нефти, одной из причин тотального перехода китайцев на электромобили является то, что эта страна лидирует в мире по объёмам добычи лития — материала, из которого производятся аккумуляторы для таких машин, а также серьёзные загрязнения воздуха в городах вследствие автомобильных выхлопов. Тем не менее, освоение электротранспорта не спасло китайское государство от экологических проблем. Смог невиданных масштабов накрывает Пекин и другие крупные города, хотя доля использования электромобилей в мегаполисах страны достаточно высока.
Китайские специалисты, анализировавшие данную проблему, провели расчёты и пришли к определённым выводам. Дело в том, что 85% электроэнергии в КНР производятся на тепловых электростанциях, использующих преимущественно уголь. С переходом на электромобили потребление электричества, вырабатываемого на станциях, загрязняющих воздух, только растёт. Учёные подсчитали, что на каждый выработанный киловатт-час энергии для электромобилей в воздух выбрасывается до 274 граммов углекислого газа. Для сравнения, на киловатт-час энергии, вырабатываемой при сжигании бензина в двигателях внутреннего сгорания, углекислотный выброс не превышает 180 граммов.
Китайские исследователи не остановились на этом и продолжили изучение работы электромобилей. Выяснилось, что при сжигании угля, необходимого для выработки энергии, достаточной для движения электромобиля на расстояние длиной в километр в атмосферу выбрасывается больше загрязняющих веществ, чем от работы двигателя внутреннего сгорания при сжигании эквивалентного количества бензина в обычной машине. Подчёркивается, что объём выбросов, связанный с энергообеспечением легкового электромобиля, сопоставим с количеством выхлопов автобуса с дизельным двигателем.
Серьёзные исследовательские работы были проведены в Гонконге. Оказалось, что экологичность электромобилей существенно отличается в зависимости от производителя машины. Специалисты сравнили работу ряда моделей электромашин, число которых в регионе превышает четыре тысячи единиц. Выяснилось, что для пробега 150 тыс. километров популярнейшего электромобиля Tesla Model S потребовалось на 20% больше энергии, чем для модели BMW AG320i. Соответственно, различаются и объёмы выбросов.
Показателен случай с экологическим налогом, который обязали выплатить владельца электромобиля Tesla Model S в Сингапуре, получившего счёт на $11 тыс., что эквивалентно сборам за работу стандартного легкового автомобиля. Налоговые органы внесли автомобиль в категорию C3, предусматривающую выброс 220 граммов углекислоты на каждый километр пути. Чиновники исходили из того, что на это расстояние машина на электрической тяге потратит 444 ватт-часа. Для выработки такого количества энергии ТЭС выбрасывает в атмосферу полграмма углекислого газа. Аналогичный выхлоп производит стандартный автомобиль с расходом 10 литров бензина на сотню километров, а ведь в настоящее время существует множество недорогих машин с гораздо меньшими затратами горючего.
Изучают проблему экологичности электротранспорта и на Западе. Специалисты Всеобщего немецкого автомобильного клуба (Allgemeiner Deutscher Automobil-Club) отмечают, что компактный Smart на электрической тяге на километр пути потребляет энергию, в процессе генерации которой в воздух выбрасывается 107 граммов углекислого газа, что на 21 грамм больше, чем содержится в выхлопах Smart с бензиновым двигателем.
Неутешительными стали выводы и сотрудников Университета штата Северная Каролина (North Carolina State University at Raleigh), констатировавших большую степень загрязнённости воздуха в тех американских регионах, где доля использования электрокаров выше, в сравнении со штатами, в которых используется преимущественно традиционный автотранспорт.
По большому счёту, разговоры о степени большего или меньшего вреда от выхлопов обычных автомобилей или же от выбросов электростанций, обеспечивающих зарядку машин на электрической тяге, не имеют большого значения для экологии в целом. Автомобильный фактор, вне зависимости от типа машины, имеет лишь небольшой удельный вес в процессе загрязнения воздуха.
Мировая промышленность, энергетика и вся инфраструктура человеческой цивилизации — это лишь 25% от количества таких выбросов, остальные объёмы формируются исключительно естественными причинами, в числе которых лесные пожары, извержения вулканов, пылевые бури, испарение солевых частиц океанов, дыхание и другие процессы жизнедеятельности животного и растительного мира.
Если же оценивать вред от автомобильных выхлопов в разрезе других последствий человеческой деятельности, то для среднего города доля таких загрязнений не превышает 20%. Для сравнения, в России только от бытовых источников, в том числе газовых плит и других приборов в городской воздух выбрасывается 21% от совокупных загрязнений угарным газом.
Аккумуляторная угроза
Гораздо большая экологическая опасность электромобилей кроется вовсе не в выбросах энергогенерации, а в последствиях процессов производства и использования мощных аккумуляторов. Так, представители упомянутого Норвежского университета наук и технологий занялись изучением производственных процессов, связанных с выпуском электромобилей и высчитали, что предприятия данной отрасли выбрасывают в окружающую среду гораздо большее количество токсических отходов, чем обычные автомобильные заводы. Выяснилось, что при производстве машин на электротяге в атмосферу также выходит в два раза больше парниковых газов, что оказалось связано с повышенным энергопотреблением ввиду технологических причин.
По расчётам исследователей, только на производство одного электромобиля расходуется энергия, эквивалентная сжиганию 10 тыс. литров бензина, а такой объём достаточен для поездок обычной машины среднего класса на весь период её эксплуатации. Основная доля энергозатрат и токсических выбросов приходится на выпуск аккумуляторов. Даже на этапе производства электромобилей риски экологических последствий в районах размещения заводов, таких, как кислотные дожди и сокращение биоресурсов, гораздо выше, чем для обычных автостроительных предприятий, отмечают учёные.
Мощные аккумуляторы для электромобилей достаточно тяжелы — их вес достигает 400 килограммов. При этом большая часть состава батарей — высокотоксичные компоненты, в том числе литий, опасные соединения никеля, меди и алюминия, кобальта. Такие яды гораздо опаснее, чем выхлопные газы. Ввиду ограниченного срока службы аккумуляторов — до пяти лет — острой становится проблема их утилизации.
Данная процедура сложна и трудоёмка, крайне дорога, то есть угроза нарушений технологии утилизации на фоне масштабного производства электромобилей неизбежна. Даже при соблюдении норм колоссальные объёмы работ при утилизации чреваты рисками загрязнения окружающей среды. Переработка аккумуляторов — это и очень энергозатратный процесс. Для извлечения металлов из батарей требуется почти в десять раз больше энергии, чем при их производстве, что закономерно вызовет наращивание объёмов выбросов на ТЭС.
Учёные продолжили исследование, пытаясь выяснить, к чему приводит наращивание веса машины и оказалось, что оно увеличивает объём выброса в воздух твёрдых частиц при движении автомобиля. Инициативу экспертов подхватил Университет Хертфордшира (University of Hertfordshire), научная группа не ограничилась теоретическими расчётами, а провела фактические замеры.
В автомобильном тоннеле были установлены детекторы твёрдых частиц. После анализа полученных данных стало ясно, что в среднем на данном участке трассы одна обычная автомашина выбрасывает примерно 50 микрограммов таких частиц, при этом всего треть от этого объёма приходилась на выхлопы двигателя внутреннего сгорания. Был изучен качественный состав выбросов.
Большая доля оказалась частичками битума от дорожного покрытия, пылью с деталей тормозной системы и отслоившейся резиной с автопокрышек. По итогам расчётов учёные пришли к выводу о том, что показатель выброса твёрдых частиц при движении электромобилей выше, чем у стандартных машин, а именно вследствие истирания дорожного покрытия — на 10%, износа тормозов — на 2% и шин — на 1,5%.
Исследователи акцентируют внимание на том, что твёрдые частицы представляют собой большую угрозу, чем те, которую несут выхлопные газы двигателя. Последние становятся опасными только при значительном накоплении в атмосфере и действуют в совокупности с другими загрязнениями воздуха, то есть имеют достаточно отдалённый во времени эффект.
Твёрдые же частицы немедленно поглощаются человеком при дыхании и приводят к ухудшению работы сердечно-сосудистой системы, создают предпосылки для астматических заболеваний. Таким образом, если верить расчётам учёных, электромобили из-за увеличенного веса вследствие внушительной массы аккумуляторов в большей степени угрожают здоровью человека и загрязняют воздух чужеродными элементами, чем бензиновые автомобили.
Несмотря на немалое количество приведённых доводов не в пользу экологичности электромобилей, следует учитывать, что в данной статье мы лишь указали отдельные заявления критиков тенденции распространения такого транспорта. Единого же мнения на счёт вреда машин на электрической тяге для экологии пока не существует.
Несмотря на заверения ряда исследователей, оглашающих, казалось бы, достаточно уверенные доказательства существования проблем для окружающей среды, связанных с использованием электромобилей, споры в научной сфере относительно последствий производства и работы таких машин не прекращаются. Против внедрения автомобилей на электрической тяге в целом пока не выступают ни учёное сообщество, ни власти государств.
В силу дороговизны и несовершенства технических характеристик электромобилей единственным их преимуществом перед обычными машинами является отсутствие загрязняющих выхлопов. Очевидно, что если явных экологических преимуществ электромоторов перед двигателями внутреннего сгорания не окажется, а уж тем более в случае, если достоверно выяснится, что электромобили наносят больший вред природе, то они наверняка сдадут завоёванные позиции и полностью утратят шанс вытеснить бензиновые автомашины в будущем.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Электромобили угроза для экологии.
Экологи уверяют, что человечеству надо отказаться от двигателей внутреннего сгорания, сильно загрязняющих атмосферу парниковыми газами, и перейти на электромобили. Специалисты же считают эту точку зрения утопической. Электромобили дороги, для них нет инфраструктуры. Парадокс в том, что замена бензиновых двигателей на электрические приведет к еще большим выбросам CO2.
История электромобиля берёт своё начало еще с 1830-х годов. Первый электромобиль появился примерно на полвека раньше, чем первый обычный автомобиль и это не так уж и удивительно, поскольку устройство электродвигателя намного проще, чем любого вида двигателей. Развитие автомобилей на электротяге началось с того, что Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, чем озадачил всех инженеров и изобретателей, которые принялись искать, как же можно его применить на практике.(2)
Впервые серийно автомобили на электрической тяге начали выпускать в 1890 году в США. Тогда многие делали ставку на этот вид транспорта.
Первое время электромобили прекрасно конкурировали с двигателями внутреннего сгорания:
- работали тише, были мощнее, не отравляли выхлопами воздух;
- их эксплуатация также обходилась дешевле;
- их было намного проще заводить, ведь бензиновые двигатели той поры заводились с помощью большой заводной рукоятки и приличных усилий;
- упрощалось и обслуживание электродвигателей: ни масла не нужно заменять, ни фильтров, ни свечей зажигания – а ведь это приходилось делать самим автомобилистам, поскольку сеть автосервисов тогда ещё не сформировалась.
Электрокары показывали хорошие результаты в гонках, в их разработку вкладывали средства крупные производители. Сам Генри Форд много лет трудился над созданием аккумуляторных батарей.
В 20-х годах прошлого века ситуация кардинально поменялась, когда все заметней стал проявляться главный недостаток электромобилей – недостаточный запас хода. В США, Германии и Италии в эти годы массово создавалась сеть автодорог, благодаря которым открылась возможность дальних путешествий. Вот для них больше всего и подходили автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Поэтому их стали больше развивать и совершенствовать: для комфортного запуска появился электрический стартер, двигатели стали работать надёжнее и тише. А благодаря конвейерному способу изготовления удалось значительно понизить себестоимость автомобилей и резко увеличить их производство. Поскольку бензин в те годы стоил очень дёшево, то о его расходе никто не задумывался, тем более никого не волновала окружающая среда.
Фактически стремительно развивающаяся история создания электромобилей завершилась к 30-м годам прошлого века. Принципиальные усовершенствования бензинового двигателя обеспечили ему победу в соревновании с электрическими двигателями и электромобили перестали выпускать.
До начала 1990 годов о них вовсе не вспоминали, пока не возникла острая проблема, связанная с необходимостью охраны окружающей среды. К тому же стало понятно, что запасы нефти не безграничны. Поэтому некоторые компании начали выпускать электрические транспортные средства.
Итак, двигатель электромобиля не производит вредных выбросов в атмосферу. Но и здесь кроется определённый подвох. Эти самые вредные выбросы производят электростанции, на которых производится то самое электричество, благодаря которому электромобиль считается безвредным. Чем больше электромобилей, тем больше электричества необходимо произвести.
Существует и ещё одно связанное с электрокарами явление, которое, по мнению учёных и исследователей, способно нанести нешуточный вред, на этот раз – не экологии, а непосредственно здоровью человека. Речь идёт об электромагнитном поле, создаваемом в процессе работы электрокара. Исследования электромагнетических явлений проводится фактически с самого начала истории электрокаров. Согласно результатам исследований, проведённых в Институте земного магнетизма, наиболее сильно действие электромагнитных полей проявляется в электрокарах гибридного типа, в которых аккумуляторная батарея помещается под задним сидением или в багажном отделении, а ток течёт фактически по всему автомобилю, превращая машину в заряженный контур. При этом максимум электромагнитного поля приходится аккурат на область, где сидит водитель авто.
Самая большая экологическая опасность электромобилей кроется не в выбросах энергии, а в последствиях процессов производства и использования мощных аккумуляторов. Так, представители Норвежского университета наук и технологий занялись изучением производственных процессов, связанных с выпуском электромобилей и высчитали, что предприятия данной отрасли выбрасывают в окружающую среду гораздо большее количество токсических отходов, чем обычные автомобильные заводы. Выяснилось, что при производстве машин на электротяге в атмосферу также выходит в два раза больше парниковых газов, что, как оказалось, связано с повышенным энергопотреблением ввиду технологических причин. По расчётам исследователей, только на производство одного электромобиля расходуется энергия, эквивалентная сжиганию 10 тыс. литров бензина, а такой объём достаточен для поездок обычной машины среднего класса на весь период её эксплуатации. Основная доля энергозатрат и токсических выбросов приходится на выпуск аккумуляторов. Даже на этапе производства электромобилей риски экологических последствий в районах размещения заводов, таких, как кислотные дожди и сокращение биоресурсов, гораздо выше, чем для обычных автостроительных предприятий.
Что же делать с отработавшими батареями? Их нельзя просто выкинуть, необходим довольно сложный процесс утилизации. Не только из экологических соображений, но и для достижения экономического эффекта — из отработавших батарей можно извлечь материалы для новых, например, тот же литий. Автопроизводители принимают меры, чтобы батарея служила как можно дольше, — например, они никогда не заряжаются и не разряжаются полностью (конкретные уровни никто не раскрывает) именно для того, чтобы оттянуть деградацию. Уже разработаны проекты вторичного использования батарей с автомобилей в качестве домашних накопителей энергии — электричество ведь продукт мгновенного потребления, у электросетей нет возможностей держать запасы: например, ГЭС при спаде потребления просто вхолостую сбрасывает воду, поскольку энергию негде накопить. Именно поэтому поставщики пытаются сгладить пики потребления разными тарифами. Так вот батарея дома позволит набирать электричество из сети ночью. А расходовать из этой батареи утром и вечером, в пиковые часы. И потребителям дешевле, и энергетикам легче.
Нужно время на исследования и дальнейшие доработки как в плане конструкции автомобиля, так и относительно его производства и утилизации, чтобы новые электрокары наносили минимум вреда и человеку и планете.
Конечно, это не повод отказываться от дальнейшего развития данной технологии, просто, скорее всего, современные производители электрокаров слишком торопятся поставить на конвейер производство, нюансы которого в полной мере не просчитаны, а последствия – не определены. В целом технологии производства электрокаров все еще весьма далеки от совершенства. Остается надеяться, что к 2040 году, когда минимум 35% новых автомобилей смогут подключаться к розетке, внутри у них будут совсем другие средства сохранения энергии. Причем не только дешевые и эффективные, но и экологичные.
Читайте также: