Электромобили для технологического суверенитета

  • 96
  • Поделиться
  • Пожаловаться

В России автомобиль — это больше, чем просто средство передвижения. До недавнего времени легковые электромобили в нашей стране занимали особую нишу. Приобретение такого транспортного средства означало приверженность экологическому стилю жизни и являлось демонстрации открытости общемировым тенденциям. Но в целом электромобиль на бытовом уровне воспринимался как непрактичная игрушка. Введение экономических санкций против России и переосмысление приоритетов среди «селебритиз», казалось бы, должны были поставить жирный крест на перспективах легковушек на электрическом ходу в России. Но сейчас мы наблюдаем обратную тенденцию — электромобили становятся более актуальными, чем раньше.

График роста электротранспорта
В России, несмотря на санкции, делают серьезную ставку на электромобили

В октябре 2022 г. информационное пространство нашей страны наполнилось следующими новостями, имеющими отношение к электротранспорту:

  • Анонсирован выпуск в декабре 2022 г. первой партии электромобилей «Москвич». Для производства будут использованы мощности бывшего завода «Автофрамос», где до введения санкций производились автомобили Renault. В советские времена это был знаменитый завод АЗЛК, после ухода Renault его приобрели власти города Москвы и теперь возрождают знаменитый автомобильный бренд, но уже на новой технологической основе.
  • В Липецке начато производство автомобилей Evolute i-Pro. Его называют первым отечественным электромобилем, хотя более правильно говорить о первом отечественном легковом электромобиле, выпускаемом серийно. Пока идет сборка из деталей, поступающих из Китая, но уже в ближайшее время предполагается осуществить более глубокую локализацию производства.
  • Уганда сообщила о готовности поставлять свои электромобили на российский рынок. Многие из этой новости вообще узнали, что в данной африканской стране существует машиностроение. Некоторые пользователи социальных сетей с иронией отнеслись к данному факту, но, на самом деле, производство электромобилей в Уганде, да еще с потенциалом экспорта в другие страны — весьма серьезная тенденция, о которой мы поговорим далее.
  • В общем, тенденция перехода на электромобили по-прежнему имеет место в нашей стране, и она имеет поддержку на уровне государства. Развиваются соответствующие производства в России, ведутся переговоры со странами, не вводившими санкции, на предмет поставок машин на отечественный рынок (Уганда, возможно, действительно в этом плане экзотика, но вот электромобили китайского производства уже широко распространены во всем мире).

Перескочить через этапы развития технологий

Самое сложное при создании нового автомобиля традиционной конструкции — разработка двигателя. История как отечественного, так и зарубежного автопрома изобилует примерами, когда конструкторам удавалось разработать инновационный автомобиль, который долгое время не шел в серийное производство из-за отсутствия двигателя для него. А когда спустя много лет двигатель все же был создан, модель автомобиля теряла актуальность и ее производство так и не было начато. С другой стороны, нередко разные модели транспортных средств на протяжения десятилетий выпускались с двигателем одной и той же конструкции, потому что принципиально новый двигатель разработать сложно и дорого.

Двигатель внутреннего сгорания
Разработка нового двигателя внутреннего сгорания — сложный процесс, занимающий несколько лет

Причина этого заключается в особенностях, присущих двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Современный ДВС легкового автомобиля имеет около 5000 деталей. К тому же, физические процессы, происходящие в таком двигателе, очень сложны и не всегда корректно поддаются математическому моделированию. Поэтому важным этапом работы над новой моделью ДВС являются изготовление экспериментального прототипа, его всесторонние испытания, по итогам которых в конструкцию вносятся изменения. Данная процедура обычно повторяется несколько раз.

По состоянию на 2021 г., собственные оригинальные модели легковых автомобилей для широкого круга пользователей на современном уровне разрабатывал в России только «АвтоВАЗ» (проект AURUS выносим за скобки, поскольку это все же продукция не массового спроса). У этого завода есть собственное производство двигателей. Но успех во многом был связан с тем, что предприятие принадлежало альянсу Renault-Nissan, а это, в свою очередь, давало доступ к передовым французским и японским технологиям. После ухода данного альянса из России «АвтоВАЗ» был вынужден сократить ассортимент выпускаемых моделей.

Таким образом, если ставится задача создания нового массового российского легкового автомобиля с ДВС, большая часть деталей которого производилась бы в нашей стране, нужно будет самостоятельно разрабатывать новый двигатель. Иначе получится автомобиль, не соответствующий мировому уровню. Задача потребует нескольких лет работы и вложения значительных средств. Но, когда двигатель поставят на конвейер, возможно, потребности в нем уже не будет, поскольку массовым явлением станут электромобили.

Данных о количестве деталей в электродвигателе, используемом в электромобилях, найти не удалось. Но, по оценке автора статьи, такой двигатель состоит не более чем из двух сотен деталей, то есть, на порядок проще, чем ДВС. Физические процессы, происходящие в электромоторе, хорошо поддаются математическому моделированию. Поэтому создать новый, полностью отечественный электродвигатель — вполне реальная задача, требующая гораздо меньших затрат времени и денежных средств. При этом вероятность того, что результат таких разработок найдет спрос, гораздо выше, чем в случае с ДВС. А это значит, что в проект можно активно привлекать средства частных инвесторов.

Кроме этого, создавая современный автомобиль с ДВС из российских комплектующих, придется создавать не только двигатель, но и многие другие узлы. Например, автоматическую коробку переключения передач (АКПП). В России есть единственный производитель АКПП — компания «Кате». При этом для производства своей продукции, по данным журнала «За рулем», она использует тайваньские комплектующие. На момент написания статьи продукция «Кате» использовалась лишь в автомобилях AURUS, тот же «АвтоВАЗ» пока ее не закупает. Электромобиль изначально обеспечивает удобство управления на уровне обычного автомобиля с АКПП, но при этом коробка-«автомат» не требуется.

Наконец, если значительная часть комплектующих автомобиля с ДВС разрабатывается специально под определенную модель транспортного средства, то элементы электромобиля, как правило, имеют высокую степень унификации. Если без импорта не обойтись, а какая-то страна поставлять детали не хочет, почти всегда можно найти замену на глобальном рынке. Также высокая степень унификации комплектующих позволяет собирать из них электромобиль подобно детской игре «Конструктор», даже не имея серьезного производственного бэкграунда. В этом смысле как раз примечателен пример Уганды, которая ранее не имела собственного машиностроения и сразу же стартовала с электромобилей. Естественно, промышленность России находится на более высоком уровне и для нас освоить производство электромобилей тем более не будет представлять сложности.

Куда девать природный газ?

Против электромобилей в сложившейся ситуации может быть выдвинут такой довод — из-за санкций поставки наших энергоносителей на зарубежные рынки ограничены, поэтому нам нужно развивать потребление топлива в России. Например, раз страны Евросоюза уменьшили закупки нашего газа, не проще ли направить его на внутренний рынок, массово устанавливая газобаллонное оборудование на легковушки? Это, помимо прочего, должно и экологию улучшить, так как вредные выбросы от сжигания газа гораздо меньше, чем от сжигания бензина.

ГБО известно еще с советских времен, но этому решению свойственны недостатки. Во-первых, его эксплуатация требует определенной подготовки водителя. Во-вторых, заправочные станции для автомобилей на газу, хотя и чаще встречаются, чем электрические, но все же намного реже, чем торгующие только бензином и соляркой. В-третьих, на небольших городские автомобилях использовать газ в качестве топлива экономически менее выгодно, чем бензин, или же вообще технически невозможно установить ГБО. Поэтому ГБО применяется в основном на общественном транспорте, а также в корпоративных автопарках.

Переход к электромобилям повысит спрос на электроэнергию. Часть этого спроса будет покрыта ростом генерации на тепловых электростанциях, которые в России работают преимущественно на природном газе. Естественно, увеличение выработки электричества таким способом должно сопровождаться внедрением новых, более экологичных технологий тепловой генерации. И здесь у нас имеется хороший задел.

Насколько эффективно сжигать газ на электростанции, чтобы потом от полученного электричества ездил автомобиль? КПД ДВС легкового автомобиля составляет в среднем 25 %. На тепловой электростанции применяется более эффективное оборудование с КПД около 40 %. Но если мы учтем потери энергии при передаче, а также при зарядке аккумулятора, то получим те же 25 %. Тем не менее, выигрыш для экологии есть, поскольку на электростанции можно установить дорогостоящие системы фильтрации выбросов. К тому же контролировать уровень выбросов на одной электростанции проще, чем на огромном количестве машин с ДВС.

В крупных российских городах выработка электроэнергии обычно осуществляется на так называемых теплоэнергоцентралях (ТЭЦ). Они не только дают электричество, но и нагревают воду, которая потом идет в бойлерные. При этом горячая вода является «побочным продуктом» электрогенерации, поскольку применяется для охлаждения теплового двигателя. Благодаря этому суммарный КПД у ТЭЦ может достигать 70 %. Отсюда вывод — если в вашей местности электричество вырабатывается на ТЭЦ, то применение именно электромобилей, а не транспорта с ГБО, является более рациональным решением с точки зрения эффективности использования топлива.

Стоимость поездки

Цена электромобиля пока еще значительно выше, чем цена автомобиля с ДВС, имеющего аналогичные характеристики. Но при этом есть тенденция к снижению цены на электротранспорт, причем в перспективе из-за более простой и технологичной конструкции они должны стать дешевле традиционных авто. Точно так же, как мобильная связь в конечном счете стала дешевле проводной. А как соотносятся затраты на бензин и электричество?

Примем расход топлива автомобиля с ДВС примерно равным 8 л на 100 км. Такой расход характерен для Nissan Almera N15, шасси которого легло в основу Evolute i-Pro, а также для Lada Granta, производство которой продолжается в условиях санкций. На момент написания статьи в Москве литр бензина АИ-95 стоил в среднем 53 руб. Соответственно, чтобы проехать 100 км, надо заплатить за бензин 424 руб.

На 100 км в теплую погоду электромобиль Evolute i-Pro затрачивает 12,6 кВт·ч энергии. Предположим, что электромобиль заряжается от бытовой розетки. Тариф на электроэнергию для бытовых потребителей округленно примем 6 руб. за кВт·ч. Также нужно учитывать, что при зарядке аккумулятора будет потеряно около 20 % энергии. Тогда 100 км пути обойдутся всего... в 95 руб! Правда, заряжать таким способом электромобиль могут лишь жители частного сектора, первых этажей многоэтажных домов, а также те, кому удастся договориться с соседом с первого этажа. Да и время для полной зарядки составит до 20 часов. Поэтому быстрее и удобнее для городского жителя заряжаться на соответствующей «заправке». Только на ней электричество получают по тарифам для организаций, которые в России выше, чем для частных лиц. Кроме этого, нужно как-то окупать создание зарядной инфраструктуры, да и прибыль еще получать. Поэтому 1 кВт·ч на станции зарядки в Москве будет стоить уже примерно 15 руб. Но и в этом случае расходы на 100 км, с учетом потерь при зарядке аккумулятора, составят 236 руб., т. е. в почти в 1,8 раза ниже, чем при использовании ДВС.

Зимой расход электроэнергии возрастает в связи с необходимостью отопления салона. Насколько — зависит как от температуры за бортом, так и от понимания о комфортной температуре в салоне у пассажиров. Анализ отзывов владельцев электромобилей в Интернете показывает, что возрастание энергопотребления зимой в средней полосе России не превышает 1,5 раз. Итак, в самые морозные дни на 100 км вы потратите 143 руб., если заряжались дома и 354 руб., если на «заправке». Все равно есть заметная выгода. Впрочем, можно сэкономить на электрическом обогреве. Тот же Evolute i-Pro может опционально комплектоваться печкой (предположительно, каталитического типа, т. е. не создающей сильного шума и значительных выбросов в атмосферу), которая работает на дизельном топливе. Данные о расходе топлива в ней производитель не публикует, поэтому расходы для такого варианта рассчитать не представляется возможным.

Главная статья расходов на обслуживание электромобиля — замена аккумуляторной батареи по мере ее износа. Доля аккумуляторов в цене электромобиля — около 30 %. Без значительного ухудшения характеристик современные аккумуляторы выдерживают пробег 100 тыс. км, возможна их эксплуатация при пробеге вплоть до 250 тыс. км. Но, надо иметь в виду, что производители электромобилей дают гарантию на батарею. Так, Tesla дает гарантию 8 лет при любом пробеге, а Evolute при использовании электромобиля для личных нужд гарантирует 3 года работы аккумулятора или 100 тыс. км пробега, в зависимости от того, какое событие раньше наступит. Согласно данным портала drom.ru, средний пробег автомобиля в России составляет 18,7 тыс. км в год, так что за 3 года типичный водитель 100 тыс. км не проедет. А через несколько лет ситуация на рынке изменится и стоимость замены аккумулятора может оказаться ниже расходов на обслуживание автомобиля с ДВС за те же 3 года.

Пригодность для российских дорог

С внедрением Li-NMC аккумуляторов, выдерживающих температуру до −30 °C, проблему работы электромобилей зимой можно считать решенной, по крайней мере, для средней полосы России и более южных регионов.

Электрозарядная станция
Современные электромобили способны работать при низких температурах

Центр тяжести электромобиля находится по центру шасси, что является оптимальным вариантом, практически недостижимым для автомобилей с ДВС. Почти все легковые электроавто являются заднеприводными. Передний привод им просто незачем, поскольку карданного вала и так нет, а оптимальная развесовка обеспечивается самой конструкцией. Напомним основные преимущества заднего привода: высокая надежность, малый радиус разворота и хорошее сцепление с дорогой. То есть электромобили могут ездить по сложным трассам не хуже, а то и лучше своих бензиновых собратьев.

А вот что явно не соответствует российским просторам, так это дальность автономного хода. На момент написания статьи массовые модели «электричек» могли проехать от одной зарядки не более 400 км. Причем это в условиях теплой погоды и нового аккумулятора. Зимой, да еще при изношенной АКБ, этот показатель уменьшается вплоть до 200 км. Именно на это значение следует ориентироваться, если вы планируете купить электрокар для совершения определенных поездок. Даже на то, чтобы доехать из одного областного центра в другой величины автономного хода в 200 км не всегда хватает. В пункте назначения после поездки на указанную дистанцию вам нужно будет оставаться на ночь либо находиться там полный рабочий день, поскольку на полную зарядку через станцию наиболее распространенного типа Mode 3 потребуется 8,5 ч. Если электромобиль поддерживает ускоренный режим зарядки, а на месте установлена станция типа Mode 4 (для России пока редкость), то зарядка займет только 36 мин, но не более чем до 80 % от максимальной емкости.

Выводы

Помимо огромных расстояний, для нашей страны характерно сосредоточение населения в агломерациях вокруг крупных городов. И вот как раз электромобили оптимально подойдут в качестве транспортного средства для перемещения в её пределах, главным образом на работу, а также за услугами и развлечениями, недоступными на селе или в маленьком городе.

Если мы посмотрим на крупнейшие агломерации, то в Москве речь идет о территориях, удаленных от центра города примерно на 60 км, в Санкт-Петербурге — на 50 км, Нижнем Новгороде — на 80 км. Съездить в центр агломерации туда и обратно — в любом случае не более 200 км. Не зря для электромобилей придумали прозвище «электричка» — не только из-за принципа работы, но и по характеру перевозок, для которых они подходят. Опять же, обратимся к статистике по среднему пробегу. Получается, что в среднем автомобиль в России проезжает 51 км в день, а если выезжает на дорогу через день, то по 102 км за раз. Такие дистанции с легкостью обеспечиваются возможностями электромобиля.

Естественно, тем, кто предпочитает личный автомобиль иным видам транспорта при поездках на большие расстояния, в обозримом будущем придется пользоваться автомобилями с ДВС, точно так же, как проводная телефонная связь в корпоративном сегменте никуда не делась, несмотря на распространение мобильников. Но именно для массового сегмента рынка транспортных средств электромобили могут стать оптимальным решением.

#электромобили #акб

Источник: Elec.ru, Алексей Васильев

Васильев Алексей Владимирович
Все новости и публикации пользователя Васильев Алексей в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Лента публикаций