The Prime Russian Magazine

Меньше восьми лет понадобилось, чтобы электромобили из дорогих игрушек начали превращаться в удобное транспортное средство: если в начале нулевых компания General Motors безжалостно раскатывала по аризонской пустыне практически весь тираж неудачного (хотя и симпатичного) электромобиля EV1, то в последнюю пару лет электромобили начали выходить на массовый рынок — все еще дорого, но чрезвычайно удобно. Преимущества электромобиля налицо: вместо сложной трансмиссии из более чем сотни движущихся деталей — простейший механизм (или его полное отсутствие в тех моделях, в которых на каждое колесо приходится отдельный небольшой двигатель); можно навсегда попрощаться с коробкой передач, топливным насосом и другими деталями. Сотрудники автомастерских свидетельствуют: чинить в электромобилях практически нечего. Наконец, стоимость электричества, которое расходуют электромобили на километр пути, смехотворна по сравнению с бензином. Проблема — батареи.

Уже упоминавшийся ретрофутуристический EV1 с печальными собачьими глазами поначалу разъезжал на свинцово-кислотных батареях. В принципе такие стоят в каждой современной машине для того, чтобы запустить двигатель, другое дело, что далеко на них не уедешь. У батарей низкая энергетическая емкость — на порядок ниже, чем у бензина. Никель-металл-гидридные аккумуляторы — мы их знаем в основном в виде перезаряжаемых пальчиковых батареек — дают результат получше, но для автомобилей нужны специальные модификации, а тут все упирается в блокирующие патенты на эти батареи, выкупленные дочкой американского энергетического гиганта Chevron.

Наконец, литий-ионные батареи, которые стоят практически во всех компьютерах, планшетах и телефонах, тоже используются в автомобилях — они все еще в несколько раз менее энергоемкие, чем бензин, но уже вполне конкурентоспособны — скажем, пресловутый Tesla Roadster проезжает на одной зарядке больше 300 километров. С этими батареями другая проблема: литий — дорогой металл; батарея в машину нужна большая, так что на сегодняшний день емкая батарея электрического автомобиля — самая дорогостоящая его часть, в несколько тысяч долларов. Она может стоить дешевле, но в таком случае будет менее емкой и машина сможет проезжать на одной зарядке совсем чуть‑чуть. Подавляющему числу горожан ничего, кроме такой городской машины, и не нужно, но в автомобильной индустрии уже сложился целый термин — range anxiety, боязнь потенциального покупателя электромобиля выбрать весь заряд и остаться с заглушенной машиной, ведь на перезаправку даже самых быстрозаряжающихся Nissan Leaf сейчас уходит полчаса. Именно поэтому 64 % покупателей (данные IBM) отказываются от идеи купить электромобиль и продолжают заправляться мертвыми динозаврами — в конце концов, такая заправка занимает всего пару минут, а дальше можно двигаться практически бесконечно.

Буквально спустя полгода после планетарных финансовых неурядиц 2008 года на международных автосалонах электромобили начали появляться как грибы после дождя. Понятно, что толчком послужили неясные перспективы нефтяного рынка. Сейчас по всему миру ездят сотни тысяч электрических машин, но скорость их распространения оставляет желать лучшего. Не помогают даже заметные субсидии на покупку таких машин (около 5000 $), которые одно время выдавал штат Калифорния. Людей останавливает не столько большая стоимость (которая окупится длительной эксплуатацией), сколько все та же боязнь оказаться на обочине в мертвой машине.

Способы борьбы с range anxiety самые разные — некоторые производители предлагают сменные аккумуляторы (требующие специальных станций перезарядки с подъемниками, ведь батарея весит несколько сотен килограммов), некоторые сокращают время перезарядки до десятков минут (что тоже требует специальных станций), в итоге все сводится к одному: нужна другая, более энергоемкая батарея.

Кажется, мы все ближе к моменту, когда такие батареи появятся. Сами по себе литий-воздушные батареи не новинка; технология была описана еще в 1970‑х. Ключевое слово в этой технологии — воздух. Литий-воздушная батарея забирает кислород из окружающего воздуха, так что ее «сухая» масса гораздо ниже, чем у батарей на основе окислов тяжелых металлов, которые используются сейчас. Кислород вступает в реакцию с молекулами лития, а при перезарядке кислород возвращается обратно в атмосферу — батарея по‑настоящему «дышит», и дыхание это — по крайней мере, по заверениям разработчиков, — безопасно для атмосферы.

Литий-воздушными аккумуляторами занимаются сразу несколько рабочих групп по всему миру, самые многообещающие результаты пока что выдает исследовательский центр IBM Алмаден в калифорнийском Сан-Хосе. По иронии судьбы именно этот проект несколько лет назад не выиграл солидный грант американского Министерства энергетики, но IBM решила развивать проект — и не прогадала, обойдя конкурентов. Буквально недавно компания объявила о прорыве в разработке литий-воздушных аккумуляторов, продемонстрировав рабочий прототип.

До массовой коммерческой эксплуатации такой батареи еще далеко. Например, катод литий-воздушной батареи разрушается от влаги, которую привносит атмосферный воздух, так что одна из задач, стоящих перед инженерами, — найти эффективный способ осушения забираемого в батарею воздуха. Кроме того, у современных прототипов литий-воздушных батарей есть проблемы с производительностью, впрочем, и они могут уйти с началом использования недавно открытых материалов вроде графена, обладающего уникальными электрическими свойствами. Ставку на графен делают не только создатели литий-воздушных батарей, но и производители микропроцессоров.

IBM осторожно прогнозирует, что автомобили на литий-воздушных батареях появятся между 2020 и 2030 годами — не так скоро. Однако с большой долей вероятности можно утверждать, что гораздо раньше мы увидим такие батареи в компьютерах, планшетах и телефонах — там они даже по самым консервативным подсчетам будут работать в 5 – 10 раз дольше, чем литий-ионные. Только представьте — ноутбук, работающий сутки, и смартфон, выдерживающий неделю без перезарядки.

Андрей Панков, председатель Подкомитета по стратегическим инновациям в автомобильной сфере ТПП РФ, говорит: «Сейчас в России продается только один серийный 100 % электромобиль — Mitsubishi i-MiEV (это один из самых популярных электромобилей на планете — в Японии им оснащают таксопарки — прим. ред.). Продано пока чуть больше 70 электромобилей (не только i-MiEV — прим. ред.), поскольку условия не созданы: машина дорогая, зарядной инфраструктуры нет, покупатель психологически настроен исключительно на автомобиль с ДВС, который можно заправить в любой момент за 5 минут до полного бака. Стандартное клише — ездить, пока не кончится бензин, — в ситуации с электромобилем не работает. Необходимо просто изменить подход — заправлять машину всегда, когда есть удобный для этого момент, экономя, таким образом, свое время и деньги. К тому же арифметика показывает, что заправить электромобиль стоит в 15 раз дешевле, чем обычную машину».

В России недешевый i-MiEV можно увидеть в центре кортежа с мигалками — маленький японский автомобиль играет роль потешной лошадки для властных структур, и понятно, что никакие госзакупки не сделают эти машины популярными в народе. Но в последнюю пару десятилетий в мировой энергетике постепенно оформляется концепция распределенных энергосетей. Например, стоящие у домов ветряки и солнечные батареи запасают энергию в ванадиевых редокс-аккумуляторах, а те ночью заряжают ею электромобили, стоящие в гаражах. Излишки даже можно вернуть обратно в энергосеть (и получить за это немного денег). Сейчас подобные схемы работают в виде отдельных установок и пилотных проектов, но в будущем эта схема позволит всерьез разгрузить крупные энергосистемы, улучшит экологическую ситуацию и — самое главное — избавит нас от углеводородной зависимости. Вообще, едва ли не главное во всей этой истории с электромобилями — свобода, которую мы получим в обмен на веру в новые технологии. Электромобиль — не самый дешевый вариант, но свобода стоит дороже.

comments powered by Disqus