В последние годы электромобили становятся все более популярными, и многие люди выбирают их в качестве своего первого автомобиля или второй машины. Как развивается инфраструктура электромобилей в нашей стране и можно ли все-таки считать их экологичным видом транспорта? Рассказывают ученые Пермского Политеха.
Машины на батарейках: в Пермском Политехе рассказали как развивается инфраструктура электромобилей в России / © Getty images
Электромобиль — это автомобиль, который работает от электрической тяги. В электромобилях используются различные типы батарей, включая литий-ионные, литий-полимерные, натрий-ионные и другие. Однако наиболее распространенными являются литий-ионные батареи, которые обеспечивают высокую плотность энергии, длительный срок службы и быструю зарядку. На привычных нам автомобилях установлены двигатели внутреннего сгорания (ДВС), которые работают на бензине или другом топливе.
У машин с электрическим двигателем много преимуществ. О некоторых из них рассказывает Евгений Генсон, доцент кафедры «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ:
«Важно сказать о низкой стоимости эксплуатации электромобиля. Машину можно заряжать дома, поскольку стоимость электроэнергии в ночное время низкая. Это значительно дешевле, чем эксплуатация автомобиля с ДВС. Также у таких машин хорошие тягово-скоростные характеристики. При ускорении электродвигателю не нужно время для выхода на мощностной режим, со старта он развивает максимальный крутящий момент.
Соответственно, электромобиль ускоряется значительно быстрее, чем автомобиль с ДВС. Например, Tesla Model 3 за 3,5 секунды может ускоряться до 100 км/ч. Кроме того, электрический автомобиль не требует прогрева зимой. К тому же, если заряжать ночью, то утром вы сразу сядете в теплую машину. Обслуживание электромобилей значительно дешевле, чем обслуживание традиционных автомобилей. Это связанно с тем, что у них отсутствуют двигатель внутреннего сгорания и коробка передач».
Если вы задумываетесь о покупке подержанного электромобиля, то стоит обратить внимание на некоторые детали, которые помогут при выборе машины. «В первую очередь нужно проверить остаточную емкость батареи, потому что это она является одним из самых важных элементов. Уровень «износа» можно узнать с помощью диагностики показателей бортового компьютера. Но также отмечу, что деградация батареи составляет примерно на два процента в год. Если же автомобиль в эксплуатации много лет и требуется замена батареи, то стоимость варьируется от 300 тысяч до 1,5 миллионов рублей в зависимости от марки электромобиля», — делится Евгений Генсон.
Мировой рынок электромобилей насчитывает порядка восьми основных разъемов для зарядки. Причем для каждой страны-производителя характерен определенный разъем. Основные разъемы в нашей стране – Type 2 и CHAdeMO, стандарты медленной и быстрой зарядки. В китайских электромобилях встречается разъемы GB/Т (GBT) AC (медленный) и GB/Т (GBT) DC (быстрый). Разъемы для китайских авто уже начинают внедряться на зарядные станции. Государство выделяет субсидии, которые предусматривают обеспечение разъемов GB/Т на зарядных станциях. Кроме того, на маркетплейсах можно купить переходники к любым разъемам. Средняя цена – 6000 рублей. Эта покупка значительно облегчит процесс зарядки, если вдруг в каком-то городе на данный момент зарядные станции не адаптированы для новых разъемов.
«Для производства электрических автомобилей требуются точно такие же природные ресурсы (металл, пластик и другие) как и для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Некоторые ученые говорят, что электромобили более экологичные. Некоторые, наоборот, утверждают, что процесс сборки в любом случае сопровождается выбросами в окружающую среду загрязняющих веществ. По современным оценкам, вклад автомобилей с двигателем внутреннего сгорания в загрязнение атмосферного воздуха городов составляет порядка 50 процентов. С точки зрения экологичности в эксплуатации электромобиль лучше, чем автомобили с ДВС. При использовании они не создают выбросов вредных веществ в окружающую среду», — отмечает доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Александр Сурков.
Утилизация батарей электромобилей при этом является актуальной проблемой, поскольку они содержат много ценных материалов, таких как литий, кобальт и никель. Разбор блоков аккумуляторов до уровня модуля осуществляется вручную. Специалистам приходится работать с высоковольтным напряжением, неверный шаг может привести к короткому замыканию блока. Из-за нагрева и теплового разгона начинают выделяться опасные вещества (например, газообразный фтористый водород), которые в смеси с другими продуктами приводят к взрыву элементов.
Кроме того, некоторые элементы батарей содержат легковоспламеняющиеся и химически-ядовитые электролитные добавки. В результате получается, что в настоящее время утилизация батарей – это ручной, сложный и экономически невыгодный процесс. Но многие батареи можно использовать в повторном производственном цикле. К примеру, на солнечных или ветряных электростанциях. В их работе требуются дополнительные накопители энергии, и батареи электромобилей могли бы отработать несколько циклов.
Зарядка электромобиля дома может быть выполнена с использованием специального зарядного устройства, которое подключается к стандартной домашней розетке. Но не всегда этот процесс может проходить без последствий для многоквартирных домов.
«Представим такую картину: в доме 100 жильцов перешли на электромобили, которые они активно используют днем. К вечеру машина разряжается, и нужно откуда-то брать энергию, чтобы на следующий день также спокойно ездить по делам. Да, такие машины можно спокойно заряжать дома, но хватит ли энергии для комфортной жизни жильцов дома? Каждый день мы используем множество электрических приборов: духовой шкаф, плита, стиральная машина. Иногда электрическая сеть не выдерживает этих нагрузок, и происходит отключение электричества. А если добавить к работе привычных приборов зарядку для электромобиля, то нагрузка станет еще больше. Чтобы таких случаев не происходило, в перспективе можно построить отдельные зарядки, которые не связаны с электросетью домов», — рассказывает эксперт Пермского Политеха в области охраны окружающей среды.
Если составлять рейтинг экологичности топлива, то он получится следующим: бензиновый, дизельный, газовый и электрический (в порядке уменьшения «вредности»). «Бензиновый двигатель – самый неэкологичный несмотря на то, что сейчас уже разработаны экологические стандарты «Евро-6» с минимальными выбросами выхлопных газов. Далее дизельный двигатель более экологичный. На литр сжигаемого топлива уровень выбросов загрязняющих веществ ниже, чем в бензиновом двигателе. Уровень экологичности газового двигателя можно проследить по росту количества общественного транспорта. И правда, автобусы с газовыми двигателями выбрасывают в окружающую среду намного меньше вредных веществ, чем автобусы с традиционным двигателем внутреннего сгорания, который работает на бензине или дизеле.
И, наконец, электродвигатель, который при эксплуатации не наносит вред окружающей среде. Однако стоит учитывать, с помощью какой энергии заряжаются электромобили. Бывает, что на зарядной станции для электромобилей энергия получена от электростанции, которая в своей деятельности использует ископаемое топливо, такое как: уголь или газ. В таком случае при зарядке происходят косвенные выбросы веществ, потому что энергия получена не от «зеленого» источника. Если же зарядная станция работает от возобновляемых источников энергии, то электромобиль не создает вредных выбросов и является экологичным», — поясняет Александр Сурков.
Разработка альтернативных видов топлива является одним из приоритетных направлений в современной энергетике. Это связано с необходимостью решения проблемы исчерпания запасов бензина, дизеля и газа, получаемыми из невозобновляемых природных ресурсов, а также с экологическими проблемами, вызванными их использованием.
«Наряду с тем, что сегодня рынок электромобилей стремительно растет, ведутся разработки по водородному топливу. Однако использование водорода в качестве топлива требует решения ряда технических проблем, связанных с его хранением, транспортировкой и применением. Другим направлением является развитие биотоплива, получаемого из растительных отходов или специально выращенных культур. Биотопливо может использоваться как в чистом виде, так и в смеси с традиционными видами. Но создание и использование биотоплива может быть неэтичным по отношению к людям из других стран. Например, в Германии сельскохозяйственные земли засаживают кормовыми культурами: рапсом или подсолнечником, а потом получают из них биодизель и заправляют автомобили. А в другой части света люди не получают необходимое количество калорий и голодают», — отмечает Александр Сурков.
Сегодня на любой крупной автомобильной выставке в мире из 100 экземпляров новых моделей лишь пять будут с ДВС. Все остальные представленные образцы – на электрических двигателях. Все крупнейшие автопроизводители мира отказываются от новых разработок машин с двигателями внутреннего сгорания и переходят на электромобили. В Европе и Китае эти машины стали нормой, а в Норвегии они продаются в десятки раз больше, чем автомобили с ДВС.
«Для россиян электромобили станут привычным видом транспорта при повышении информированности. Многие люди боятся покупать такие машины, потому что ничего о них не знают. Другая существенная проблема – нужно увеличивать число зарядных станций, обеспечивать ими придомовые территории и подземные паркинги. Однозначно все в будущем будут ездить на машинах с электрическими двигателями, потому что они качественные, надежные и быстрые. Полный переход на электромобили в нашей стране – это лишь вопрос времени», — отмечает Евгений Генсон.
Однако с каждым днем популярность этих машин в России растет. Государство активно субсидирует в развитие инфраструктуры для электромобилей. Например, в Москве, Сочи и Казани уже установлено более 300 зарядных станций.
«Если говорить о Пермском крае, в этом году регион присоединился к пилотному проекту по созданию зарядной инфраструктуры для электротранспорта. До конца года на территории Пермского края должно быть установлено порядка 100 зарядных станций. На федеральной трассе Р-242 Пермь–Екатеринбург работают три быстрых зарядных станции для электромобилей», — подытожил Евгений Генсон.
