Какое будущее ждет электромобили?

Какое будущее ждет электромобили? 10.09.2012 Электромобили бесшумны, хорошо ускоряются и непривычно комфортно проходят повороты. Однако они быстро расходуют энергию, а их интегральная экономичность и экологичность преувеличены. Поэтому будущее не за ними, а за гибридами.

Соскучившись по подаркам технической революции, мир сходит с ума по новинке. Все говорят об электромобилях. Идут масштабные рекламные кампании. Правительственные комиссии пишут стратегические программы внедрения в жизнь электрокаров и финансовой поддержки их покупателей. Автоконцерны тратят многие миллиарды долларов в год на разработки и исследования. Специалисты и журналисты во всем мире трубят об их выдающихся качествах. Мол, это транспорт будущего. Мол, машины эти хоть и дороги, но непритязательны в эксплуатации, с учетом многих лет езды они будут в разы дешевле обычных бензиновых и дизельных машин. Но самое главное их преимущество — феноменальная экологичность, они не выбрасывают в воздух ничего, ну совсем ничего. На фоне дорогой нефти, страшилок про глобальное потепление и рост выбросов в атмосферу двуокиси углерода появление электромобилей представляется прямо-таки спасением.

Похоже, докатилась эта волна и до России. В Торгово-промышленной палате Российской Федерации в начале этого года в рамках комитета по предпринимательству в автомобильной сфере был создан подкомитет по стратегическим инновациям. В его состав вошли представители «Рольф Импорта» (дистрибутор Mitsubishi), АвтоВАЗа, «Лиотеха» (производитель литиевых батарей), НП «Объединение автопроизводителей России», Союза производителей средств альтернативной энергетики и транспорта, ФГУП НАМИ, Goltsblat BLP. Как видно из состава участников, подотдел явно строится с прицелом на массовое продвижение электромобилей и в нашей стране.

Однако многое из того, что говорят об электромобилях, — это мифы. Они дороже и не экологичнее своих бензиновых предков. Их безусловные технические достоинства компенсируются недостатками. И если говорить о транспорте нашего ближайшего будущего, так им почти наверняка станут гибриды — бензиновые автомобили, оснащенные рекуператором и электрическим двигателем.


Экономия экономии рознь


Многие думают, что электрокары — это современное изобретение. Однако известно, что впервые для приведения в движение экипажа-коляски электродвигатель использовал английский инженер Роберт Дэвидсон. Это случилось в 1838 году, всего через шесть лет после открытия его соотечественником Майклом Фарадеем явления электромагнитной индукции, лежащей в основе практического использования электричества в технике. И машиной Дэвидсона дело не ограничилось. Началось производство электромобилей, поначалу довольно успешное. Несмотря на дороговизну и малый запас хода, сто лет назад они успешно боролись за рынок с бензиновыми машинами. Наблюдателям и комментаторам того времени было трудно определить, кто же из них выйдет победителем в этой борьбе, ведь бензиновые автомобили тоже были недешевы и не особо практичны.

Но рост добычи нефти и развитие нефтепереработки способствовали кратному удешевлению моторного топлива, что вкупе с появлением конвейера и ростом мощности бензинового двигателя привело к тому, что электромобили проиграли войну за рынок. Они не смогли догнать своих бензиновых конкурентов ни по дешевизне, ни по потребительским качествам: электрические батареи по-прежнему оставались дорогими и имели невысокую емкость.

Сегодня в вопросе цены электромобиля дела обстоят не намного лучше. Обычный автомобиль все еще существенно дешевле, хотя сторонники электромобилей обещают серьезную экономию по результатам длительного периода эксплуатации, за счет разницы между дешевым электричеством и дорогим бензином.

Мы выбрали несколько электромобилей, выпускаемых в основном мелкосерийно; к каждому из них мы подобрали сопоставимый по основным техническим характеристикам автомобиль с бензиновым двигателем. После чего сравнили совокупные расходы по сумме продажной стоимости и расходов на многолетнюю эксплуатацию. При этом мы не учитывали расходы на техническое обслуживание и т. п., поскольку в случае электромобилей пока трудно оценить соответствующие траты. (В краткосрочном периоде техобслуживание электрокаров будет, видимо, дешевле, но в долгосрочной перспективе сюда неизбежно будут включаться траты на ремонт-обслуживание и замену дорогостоящих батарей, и о стоимости этих услуг пока судить трудно — нет статистики.) Принято считать, что в США автомобиль находится в эксплуатации в среднем 8–12 лет, за которые он успевает пробежать порядка 300 тыс. километров. Имея показатели расхода топлива у бензинового автомобиля и расход энергии и емкость батарей у электромобиля, не составляет труда посчитать итоговую стоимость электромобиля. В расчетах мы использовали цену на бензин и энергию по данным US Energy Information Administration (в США средняя розничная цена бензина марки Regular, аналог нашего 92-го, составляла на середину августа 2012 года 96 центов за литр, а средняя розничная стоимость 1 кВт·ч электроэнергии в США — 10 центов).

Итог таков (см. таблицу 1): даже с учетом самого «длительного срока эксплуатации», о котором говорят сторонники электромобильной техники, электромобили будут обходиться потребителям в среднем на четверть дороже.


Экономии не получается: полная стоимость электромобиля примерно на четверть выше, чем бензинового

Марка электромобиля и его бензиновые аналоги Мощность (л. с.) Макс. скорость (км/ч) Расход энергии на 100 км пробега (кВт?ч) Расход топлива* на 100 км (л) Эксплуата-ционные расходы**
(долл.)
Цена (долл.) Совокупные затраты*** (долл.)
Mitsubishi i-MiEV 64 130 16 4800 45 000 49 800
Volkswagen Polo 1.2 65 162 5,9 16 992 14 000 30 992
Chevrolet Spark 1.0 67 154 6,6 19 008 15 000 34 008
Renault Fluence Z.E 94 135 11,9 3570 51 000 54 570
Suzuki Swift IV 94 175 6,5 18 720 20 000 38 720
Audi A1 e-tron 102 130 24 7200 50 000 57 200
Opel Astra J 100 178 5,5 15 840 27 000 42 840
Nissan Leaf 110 150 20,5 6150 35 200 41 350
Nissan Versa 110 186 6,9 19 872 16 000 35 872
Volkswagen Golf VI2.0 110 190 4,5 12 960 20 000 32 960
Ford Focus Electric 130 135 18,9 5670 40 000 45 670
Hyundai Elantra 130 200 7,8 22 464 19 400 41 864
Toyota Corolla 1.8 132 195 7,7 22 176 17 000 39 176

*В смешанном режиме.
**На 300 тыс. км пробега.
***Продажная цена автомобиля + эксплуатационные расходы.


Впрочем, проблему высокой продажной цены электромобилей ряд специалистов считает решаемой. Так, глава подкомитета по стратегическим инновациям в автомобильной сфере при Торгово-промышленной палате РФ Андрей Панков сказал: «Удешевление производства электромобилей произойдет достаточно быстро, как и в других областях, — например, мы все это наблюдали с мобильными телефонами и ноутбуками. Чем больше будет объем производства, тем дешевле будут батареи, а сегодня стоимость батареи составляет более половины общей стоимости электромобиля. Для сравнения: с 2009 года себестоимость производства батареи уже снизилась более чем на 30 процентов только за счет того, что электромобилей i-MiEV в первый год было произведено пять или шесть тысяч, во второй год — где-то порядка восемнадцати тысяч, а в этом году они выходят на тридцать-сорок тысяч. Мой прогноз: к 2020 году электромобиль будет стоить дешевле, чем автомобиль с двигателем внутреннего сгорания аналогичного класса».

Но пока итог не в пользу электрокаров.


С экологией лучше не станет


Может быть, адептам электрокаров стоит уповать на экологический фактор? Казалось бы, довод серьезный: в отличие от двигателя внутреннего сгорания электродвигатель вообще не загрязняет окружающую среду. Однако стоит подумать о том, откуда взялось то самое электричество, на котором будет работать новый идол современного автомобилестроения. Ведь для получения этого электричества было сожжено немало мазута и угля на электростанциях, а значит, окружающая среда не осталась в неприкосновенности. Когда мы привели этот довод одному из ярых сторонников электромобилей, он, сначала явно скиснув, вдруг вновь бросился в атаку, рассуждая о гидростанциях, атомных реакторах и альтернативной энергетике. Но ведь львиная доля всей электроэнергии в мире производится на тепловых электрических станциях в результате сжигания ископаемого топлива — угля, мазута и газа (см. график 1).

1_818_0.jpg

И это далеко не «зеленые» технологии. Известно, например, что сжигание топлива на них имеет побочный эффект в виде выбросов в атмосферу, как и сжигание бензина в двигателе автомобиля. По ключевому показателю, выбросам двуокиси углерода, энергогенерация за счет тепловых станций существенно опережает любой другой источник ее поступления в атмосферу, в частности в два — два с половиной раза — автотранспорт (см. график 2).

2_818_02.jpg

Конечно, пока парк электромобилей невелик, на эти «неприятности» можно и не обращать внимания. Как отмечают, например, в «Рольф Импорте», нарастить число электромобилей до 2% общего автопарка планеты можно совершенно безболезненно, даже без ввода дополнительных генерирующих мощностей. Это делается за счет того, что электромобили заряжаются главным образом ночью, когда потребление электроэнергии падает и генерирующие мощности работают «вхолостую». Довод красивый. Но что будет дальше? Как предсказывает Андрей Панков, «можно смело говорить, что к 2020 году количество электромобилей составит 8–10 процентов от числа всех автомобилей». При численности автопарка планеты примерно 1,15 млрд машин 10% — это почти 102 млн электромобилей, которые за год сожрут до 512 млрд кВт·ч энергии. Это уже ощутимо.

Но что произойдет, если мы будем наращивать парк электромобилей и дальше — до 50, до 100%? Ни ночное потребление, ни какая бы то ни было альтернативная электроэнергетика не смогут обеспечить возросшие потребности (см. график 3).

3_818.jpg

Делать это будет ископаемое топливо. Возникает вопрос, сколько же СО2 будут выбрасывать в атмосферу новые генерирующие мощности? Получить ответ и в этом случае не трудно. Структура этих новых мощностей будет как минимум примерно такой же, как и структура современного энергобаланса (см. график 1), но, скорее всего, будет сделана ставка на тепловую генерацию (близки пределы развития альтернативной энергетики, ресурсы рек ограниченны, из-за аварий на АЭС в ключевых регионах мира развитие атомной энергетики тормозится). Исходя из этого мы подсчитали, каков будет интегральный экологический эффект от массового внедрения электромобилей. Ответ разочарует их сторонников: практически никакого (см. таблицу 2). Более того, полный переход на электрокары приведет почти к удвоению производства тепловой генерации, топливом для которой наверняка станет уголь (добыча нефти в мире расти перестала, перспективы роста добычи сланцевого газа в требуемых масштабах крайне сомнительны). Наконец, тотальный переход на электромобили вызовет мощный рост производства — потребуются провода, заправочные станции, батареи и т. д. и т. п. Рост производства в соответствующих отраслях приведет к дополнительным выбросам. Просчитать это непросто, но уже сейчас ясно, что выбросы при производстве батарей будут очень большими и они почти наверняка в разы перекроют ту минимальную экологическую экономию, которую дадут электромобили.

Выбросы* СО2 в зависимости от доли электромобилей в автопарке (млрд т)

Источник выбросов СО2 Текущее состояние (0%) 2% 10% 50% 100%
Автопарк 4,8 4,7 4,3 2,4 0
Электрогенерация 12,2 12,2 12,67 14,54 16,68
Всего 32,44 32,34 32,41 32,38 32,12


Конечно, идеологи электромобилей знают эти почти очевидные факты, но тем не менее продолжают настаивать на своем. Их аргумент в том, что с помощью электромобилей выбросы будут перенесены из городов, где наиболее активно используется автотранспорт, в районы размещения генерации. Причем в случае с Европой двукратное умножение тепловых генерирующих мощностей вряд ли будет осуществлено из-за ведущейся там программы сокращения выбросов СО2. Скорее всего, будет сделана ставка на закупку энергии у энергетических сверхдержав, к которым относится в первую очередь Россия. Это значит, что новые мощности будут строить у нас.


Его настоящее лицо


Трудно писать об электромобилях, не пощупав их, то есть не ощутив на практике их достоинств и недостатков. Чтобы сделать это, мы отправились в Баварию, в город Ингольштадт, где находится штаб-квартира автоконцерна Audi. Именно Audi была первой компанией, которая поставила перед собой цель создать электромобиль, отвечающий современным запросам по комфортабельности езды. Многие производители электрокаров, пытаясь сэкономить расход электроэнергии батарей, лишали автолюбителей традиционных удобств вроде электропривода и обогрева сидений и многосекторного климат-контроля. Audi, которая всегда делала ставку на состоятельных и требовательных клиентов, этим пожертвовать не смогла. Нам удалось протестировать A1 e-tron — новый электромобиль этой компании, только выходящий в серийное производство.

Конечно, первое, что вызывает легкий шок, когда садишься за руль электромобиля, — поражающая слух тишина. Работы двигателя не слышно вообще. Ощущение непривычное. Однако оно быстро пропадает, поскольку при движении появляется традиционный шум покрышек и ветра. Другое необычное ощущение — возможность резкого ускорения на любой скорости. Бензиновый двигатель выдает максимальные значения крутящего момента, а значит, и ускорения, лишь на определенной скорости, поэтому резкое ускорение при обгоне на каких-то скоростях невозможно. Электромобиль одинаково резво и стартует с нуля, и ускоряется хоть с 60, хоть со 120 км/ч, поскольку крутящий момент у него почти всегда одинаково высок и резко падает лишь на пике мощности двигателя. Еще одна особенность, в данном случае относящаяся к A1 e-tron, — два электродвигателя и разделенная система подачи мощности на ведущие колеса. Это позволяет давать оптимальную нагрузку на колеса при прохождении поворотов. В итоге комфортность прохождения поворотов на высокой скорости необычайная, по крайней мере в сравнении с бензиновыми автомобилями нелюксовых классов. Машина движется, как говорила главная героиня фильма «Красотка», «как по рельсам».

А вот недостатки. Малая емкость батарей и, как следствие, ограниченность хода без подзарядки, длительность зарядки, неудобство этой процедуры. Производители говорят о вполне приличном расстоянии езды без подзарядки, хотя оно в три-четыре раза меньше езды без дозаправки на бензине. Однако привычный для многих городских автолюбителей режим резких стартов и кикдаунов обеспечивает такую продолжительность езды без подзарядки разве что по спальному району. По крайней мере, в A1 e-tron следующие друг за другом четыре-пять резких нажимов на педаль акселератора опустошали батарею почти на треть. При таком режиме вождения ее зарядки хватит в лучшем случае минут на пятнадцать-двадцать.

Инженеры Audi, конечно, не могли оставить этот главный бич электрокаров без внимания. В итоге A1 e-tron, который напичкан всяческими наворотами ничуть не хуже обычных автомобилей, оснастили маломощным и компактным бензиновым двигателем — «докаткой», на который можно переключиться в любой момент времени и который работает только на подзарядку батарей. Кроме того, предусмотрено использование рекуператора (устройства, позволяющего вырабатывать энергию при торможении) не только в автоматическом режиме, когда он включается при экстренном торможении, но и в ручном. То есть тормозить двигателем, как только возникает такая возможность или желание. При комбинировании этих способов на A1 e-tron можно проехать без подзарядки, но с дозаправкой не одну сотню километров, правда, езда при этом будет похожа на игру на пианино с постоянной концентрацией внимания на нажатии клавиш.

Пример A1 e-tron весьма показателен, на нем прекрасно видно, что ближайшее будущее легкового авторынка вовсе не за электромобилями, а за гибридами — машинами, оснащенными и бензиновым, и электродвигателем, которые будут совмещать достоинства и нивелировать недостатки друг друга.


45245.jpg

Гибриды рулят

Главным будет, естественно, бензиновый или дизельный двигатель, поскольку пока только он дает привычный для нас комфорт, тягу и длительную езду без дозаправки. А электрический двигатель, оснащенный мощной батареей и рекуператором, будет экономить расход топлива за счет «утилизации» энергии торможения и передачи ее на колеса при разгоне.

Первые гибридные автомобили, кстати говоря, появились очень давно. Машину подобного типа французская компания Compagnie Parisienne des Voitures Electriques запустила в малосерийное производство еще в 1897 году. Тогда гибридам не повезло. Наличие электрических батарей и электропривода сильно повышало их цену, а вот экономия на топливе в эпоху недорогого бензина потребителю была совсем не очевидна.

Сейчас ситуация с ценами на бензин изменилась, и экономичность гибридов снова сделала их перспективным продуктом, даже несмотря на более высокую по сравнению с обычным автомобилем цену. Точно так же, как и для электромобилей, мы сделали расчет их полной стоимости, включая эксплуатационные расходы, и сравнили результат с показателями бензиновых аналогов. Итог таков: гибриды по результатам длительной эксплуатации действительно оказываются как минимум сопоставимы, а то и существенно дешевле обычных топливных автомобилей (см. таблицу 3). Так что итог текущего рыночного противостояния гибридов и электромобилей вовсе не в пользу последних (см. график 4).

Выбросы* СО2 в зависимости от доли электромобилей в автопарке (млрд т)


Источник выбросов СО2 Текущее состояние (0%) 2% 10% 50% 100%
Автопарк 4,8 4,7 4,3 2,4 0
Электрогенерация 12,2 12,2 12,67 14,54 16,68
Всего 32,44 32,34 32,41 32,38 32,12


4_818_0.jpg


Ну и последний вопрос — для экономистов: откуда берется четырехкратная разница в эксплуатационных расходах не в пользу «классики» (см. таблицу 1)? Ведь, казалось бы, так быть не должно. Для производства энергии тоже надо, грубо говоря, сжечь нефть, равно как и для производства бензина. То есть на выходе мы должны иметь примерно одинаковые цены. Тогда что мы видим на практике — фундаментальную недооценку энергии против бензина? Дело в том, что на производство того количества энергии и бензина, которое дает одинаковую мощность автомобиля, требуется разное количество капитальных затрат. Давайте посчитаем.

На Западе уже давно не ведется строительство сколько-нибудь крупных новых НПЗ. Но подобные проекты есть в России. Можно привести пример недавно введенного в эксплуатацию силами «Татнефти» нефтеперерабатывающего завода «Танеко» в Нижнекамске. Его годовая мощность — 7 млн тонн нефти, сумма инвестиций в проект — 9,4 млрд долларов. При среднем выходе светлых продуктов, в том числе моторных топлив, на уровне 80% (средний уровень на НПЗ в США) получается, что капитальная стоимость составляет 1678,5 доллара за тонну бензина. Поскольку среднегодовое потребление бензина в мире — 2,2 тонны на один автомобиль, капитальная стоимость в расчете на один автомобиль составляет 3693 доллара. Реально получится даже больше, поскольку на практике выход бензина и дизтоплива на большинстве НПЗ мира меньше.

По новым российским проектам стоимость 1 МВт новых генерирующих мощностей составляет порядка 2000 долларов для тепловых станций, 3650 долларов для ГЭС и 4600 долларов оценивается стоимость создания 1 МВт новых мощностей в атомной энергетике. Приняв, что в году 8760 часов, а станции работают круглосуточно семь дней в неделю, и зная, что электромобиль в год потребляет в среднем 5,1 МВт·ч электроэнергии, получим, что для подзарядки батарей электромобиля в течение года потребуется вложить инвестиционных средств: 1163 доллара для ТЭС, 1897 долларов для ГЭС и 2678 долларов для АЭС. В среднем, с учетом структуры текущего мирового энергобаланса, это 1438 долларов. Таким образом, источник относительной дешевизны электроэнергии по сравнению с бензином лежит в ее меньшей инвестиционной стоимости. Однако разница эта составляет всего два с половиной раза, а не четыре, как получается на практике по действующим ценам. Это означает, что мы может прогнозировать долгосрочный рост стоимости электроэнергии в мире в полтора-два раза и соответствующий рост эксплуатационных расходов для электромобилей.       


Ставка на город


Идеологическая суть программы развития электромобилей — вынос загрязнений, которые дает автопарк, за границы городов.

По итогам 2011 года в мире было продано 60 тыс. электромобилей, в этом году ожидается существенный рост продаж. Под этот рост создается обслуживающая, стимулирующая и сервисная инфраструктура. Правительства развитых государств оказывают всевозможную поддержку продвижению электромобилей, от монетарной (субсидирование покупки, налоговые льготы) до создания максимально комфортных условий (бесплатная парковка, разрешение на пользование спецполосой и въезд в закрытые для транспорта зоны). Дело дошло и до России.

Скажем, в Москве активно ведутся работы по внедрению в общественный транспорт электробусов (автобусов с электрическим двигателем), которые должны прийти на смену традиционным автобусам и троллейбусам. В качестве инфраструктуры подзарядки планируется использовать 200 ныне существующих подстанций «Мосгортранса», переведенных на режим работы по принятым в мире для электромобилей стандартам ChaDeMo (быстрой зарядки при напряжении 500 В). Эти станции можно использовать и для зарядки обычных электромобилей. Кроме того, над развертыванием в России сети подзарядки работают МОЭСК (проект МОЭСК-EV) и американский венчурный фонд Enerfund.

Но за границы городов эта технология вряд ли выйдет. Всего в России, по оценке Андрея Панкова, к 2014 году можно ожидать появления 3 тыс. станций зарядки. Для сравнения: число АЗС общего пользования в России сейчас превышает 45 тыс., не считая еще 25 тыс. корпоративных и специализированных заправок.







Авторы: Кудияров Сергей, Дмитрий Сиваков
Источник: «Эксперт» №36 (818)

Средняя оценка:  3.18

Возврат к списку


Оставить комментарий