Действительно ли электрокар экологичнее бензинового автомобиля? Почему у электромобилей такой быстрый разгон и почему их батареи часто воспламеняются? На эти и другие вопросы о "зеленом" транспорте ответил профессор электротехники и компьютерной инженерии Уиллет Кемптон.
Я — Уиллет Кемптон, профессор электротехники и компьютерной инженерии в Университете Делавэра. Сегодня я отвечу на вопросы об электромобилях из интернета.
Как на самом деле работают электрокары?
Давайте разберем на схеме. В бензиновом автомобиле есть топливный насос и бензобак. В электромобиле — зарядный кабель. Вы подключаете его, и электричество поступает в аккумулятор. То есть вместо бензобака у вас батарея. Вот эта деталь — очень большая батарея, по сути, такой же аккумулятор, как в вашем смартфоне или ноутбуке, только мощнее. Обычно он литий-ионный, и его емкость составляет киловатт-часы. Когда вы начинаете движение, то отключаете зарядку. Затем энергия из батареи поступает через моторный привод. Он преобразует постоянный ток от батареи в переменный, который и питает двигатель.
Почему электромобили разгоняются быстрее большинства бензиновых, даже если у них меньше лошадиных сил?
У среднестатистического электромобиля может быть меньше лошадиных сил, но разгоняется он гораздо динамичнее. Все дело в том, что электродвигатель выдает 100% крутящего момента сразу же, даже на низких скоростях.
Что такое крутящий момент? Это вращающая сила. Представьте, что вы с силой крутите рукоятку или давите на педали велосипеда, поднимаясь в гору, — это и есть крутящий момент.
А вот бензиновый двигатель выдает максимальный крутящий момент только на очень высоких оборотах. Именно для этого нужна коробка передач. Знакомый звук переключения передач в бензиновом автомобиле как раз связан с тем, что вы подводите обороты к максимуму для каждого диапазона скоростей. С электродвигателем всей этой сложной механики нет.
Насколько электромобили на самом деле экологичны?
Здесь нужно учитывать два аспекта. Первый — это производство: добыча материалов, сборка, все, что связано с созданием самого автомобиля. Второй — эксплуатация: потребление топлива и связанные с этим выбросы.
Если говорить об электричестве, то при его генерации тоже есть выбросы. И если сравнить новый электромобиль с новым бензиновым прямо у выхода из автосалона, то электрокар на этом этапе менее экологичен. Для изготовления этого продукта требуется больше сырья, значительная часть которого добывается с нанесением серьезного ущерба окружающей среде. В результате его начальная "углеродная стоимость" оказывается примерно на 30% выше.
Однако если вы используете бензин или дизель, вредные выбросы происходят на протяжении всей жизни автомобиля. Это настолько грязнее, что уже через пару лет эксплуатации электромобиль выходит в "экологический плюс" по сравнению с бензиновым аналогом. А если взять весь срок службы автомобиля (в США это около 12 лет), то совокупный экологический след электромобиля оказывается значительно меньше.
Как обслуживать электромобиль?
Обслуживать электрокар гораздо проще, чем бензиновый автомобиль. В основном это визит к дилеру для диагностики и обновления программного обеспечения, что часто делается бесплатно. Ключевые узлы таких автомобилей обычно имеют гарантию на 160 тыс. км, так что серьезное обслуживание им практически не требуется. Нужно лишь доливать омыватель, проверять тормоза. Очевидно, что им не нужны замены масла или свечей зажигания, но важно следить за ходовой частью. В общем, проблем с этим минимум.
Действительно ли аккумуляторы электромобилей служат дольше самого автомобиля?
Да, на них часто дается гарантия на те же 160 000 км. Что это означает? А то, что после такого пробега в батарее должно остаться не менее 80% от ее первоначальной емкости. Если изначальный запас хода был 320 км, то через 160 000 км у вас останется около 257 км. Машина все еще будет отлично ездить, просто вы не сможете проехать без подзарядки столько же, сколько в первый день.
Какой электромобиль является самым простым с технической точки зрения?
Пожалуй, самый простой электромобиль — это Fiat 500e. У него запас хода около 240 км, это компактный автомобиль без лишних наворотов, и он очень доступный. Поддержанный можно найти всего за 8000 долларов или около того. Отличный вариант.
Повлияли ли выходки Илона Маска на продажи Tesla в реальном мире?
Да, можно наблюдать снижение продаж, которое коррелирует с его повышенной публичной активностью и спорными поступками. Я не помню точный процент, но эффект есть, и он заметен в разных странах. По моему мнению, это привело к ощутимому снижению продаж. И это дало шанс другим американским и мировым автопроизводителям увеличить свою долю рынка.
Почему аккумуляторы электромобилей и электровелосипедов продолжают загораться?
Они используют литий-ионные аккумуляторы. Литий — это металл, который горит, причем при очень высоких температурах, что делает тушение таких пожаров сложной задачей. Иногда возгорания происходят из-за неправильной эксплуатации. Как правило, для такого возгорания должна одновременно отказать не одна система защиты.
Но важно понимать: бензиновые автомобили тоже часто загораются. И хотя электромобили — технология новая, статистика показывает, что количество возгораний на 160 тыс. км пробега у них значительно ниже, чем у бензиновых машин. Просто каждое возгорание электромобиля — это новость, потому что технология для нас еще в диковинку.
Что на самом деле происходит с аккумуляторами электромобилей после их "смерти"?
При утилизации электромобиля его кузов перерабатывается так же, как и у традиционных автомобилей. Литий-ионные аккумуляторы, однако, требуют специальной переработки. Со временем, я уверен, их будут массово разбирать, чтобы переиспользовать для производства новых батарей. Так что краткий ответ такой: батареи разбирают, материалы сортируют и пускают на создание новых продуктов, например, других литий-ионных аккумуляторов.
Заменят электромобили бензиновые в США к концу 2030-х годов?
Конец 2030-х? Это 2038-2039 годы. Что касается рынка новых автомобилей, мое личное мнение — да, к тому времени продажи бензиновых машин будут сведены к минимуму. Новая технология превосходна. Просто прокатитесь на электромобиле — и вы уже не захотите возвращаться к бензиновому. Бензиновые автомобили будут покупать только те, кому критически важно быстро заправляться и ездить на очень большие расстояния без длительных остановок. Но я уверен, что к середине 2030-х большинство людей, выбирая новую машину, скажут: "Лучше уж я возьму электромобиль с небольшим запасом хода, лишь бы не возвращаться к бензину".