Концепція використання електромобілів у великих містах

Транспортні засоби, обладнані електричним мотором, були створені раніше за машини з двигуном внутрішнього згоряння. Перші моделі були зібрані в 1830-40-х роках і були незграбними і ненадійними агрегатами, які пересувалися з дуже невеликою швидкістю.

Кінець ХІХ століття - початок ХХ століття цілком можна назвати бумом електромобілебудування. У цей час виробництво електромобілів було налагоджено як у Європі, і у США. Випуск електромобілів на початку XX століття досяг у Сполучених Штатах 10 тис. екземплярів, а їх кількість у кілька разів перевищувала кількість бензинових автомобілів.

У 1899 р. електромобіль зумів подолати рубіж 100 км/год. Відбулася ця знаменна подія у французькому місті Ашер, неподалік Парижа. Електромобіль-рекордсмен був створений бельгійцем Камілем Женатці. Машина мала обтічний корпус зі сплаву алюмінію та вольфраму. Зовнішнім виглядом вона нагадувала торпеду, встановлену на шасі. Кузов електромобіля був відкритим. Він оснащувався двома електродвигунами та мав масу близько 1 тонни. Конструктор сам керував своїм дітищем. Електромобіль досяг швидкості 105,88 км/год.

Вперше десятиліття XX століття на вулицях найбільших міст можна було побачити як машини з двигунами внутрішнього згоряння, так і електромобілі. Безперечні переваги останніх при експлуатації в міських умовах були гідно оцінені. У Нью-Йорку, наприклад, у 1910-х роках працювало до 70 тис. таксі на електричній тязі.

Проте, відсоток електромобілів серед транспортних засобів повільно, але чітко знижувався. Якщо на початку 20-го століття їхня частка становила трохи менше половини, то в 1920-х роках вона зменшилася до 1%.

Відродження інтересу до електромобілів відбулося у 1960-ті роки через екологічні проблеми автотранспорту,а 1970-ті роки і через різке зростання вартості палива внаслідок енергетичних криз.

Фото 1. К. Одружені на електромобілі власної конструкції

Основні переваги електромобіля:

відсутність шкідливих вихлопів безпосередньо у місці знаходження;
простота конструкції та техобслуговування;
низька пожежо- та вибухонебезпечність;
застосування дешевої, порівняно з бензином, електричної енергії;
масове застосування електромобілів змогло б допомогти у вирішенні проблеми добового провалу споживання електроенергії за рахунок підзарядки акумуляторів у нічний час;
менший шум;
висока плавність ходу;
можливість гальмування самим електродвигуном без механічних гальм.

Основні недоліки:

навіть сучасні акумулятори не досягли характеристик, що дозволяють електромобілю на рівних конкурувати з автомобілем за запасом ходу та вартості;
акумулятори добре працюють при русі електромобіля на постійних швидкостях та при плавних розгонах. За різких стартів вони втрачають багато енергії. Для збільшення пробігу електромобіля необхідні спеціальні стартові системи та системи рекуперації;
значна частина енергії акумуляторів витрачається на обігрів чи охолодження салону автомобіля;
для масового застосування електромобілів потрібне створення відповідної інфраструктури підзарядки акумуляторів;
тривалий час заряджання акумуляторів порівняно із заправкою паливом;
зменшення ємності батарей на холоді

Чи є електромобіль енергоефективним та екологічним?

Ні. Відсутність вихлопної труби не повинна вводити в оману. Якщо автомобіль сам спалює бензин і сам їде, то для електромобіляспочатку доведеться спалити паливо на тепловій електростанції, потім у генераторі отримати електроенергію, передати через мережу ліній електропередач та трансформаторних підстанцій до зарядного пристрою та зарядити акумулятор. І на кожному етапі втрачати частину енергії. Сумарний ККД електромобіля виявляється навіть нижче, ніж у автомобіля.

Також не варто тішитися, що електромобілі можуть кардинально покращити екологічну обстановку. Просто потрібно розуміти, що запасена в акумуляторі енергія відсотків на 70 складається з енергії згорілого на ТЕС газу, вугілля або мазуту, відсотків на 15 з урану, що напіврозклався, і на 15 відсотків енергії водних потоків від гідроелектростанцій.

З іншого боку, саме автомобілі в містах є головними джерелами шкідливих викидів. Міські електростанції переважно використовують щодо екологічно чисте паливо - газ, а точкова концентрація викидів дозволяє диму з труб досягати відносно великої висоти та розсіюватися.

Навіть у такому мегаполісі як Москва найпотужніші електростанції збудовані вздовж МКАД, а переважаючий вітер із північного заходу зносить дим із міста. У кільці великих електростанцій Москви немає північно-західної, оскільки це остання «кватирка» для надходження чистого повітря. Широкі вулиці раніше дозволяли автомобілям рухатися відносно вільно і при своєму русі виштовхувати брудний приземний шар повітря вище за будівлі, де він також розсіювався вітром. Але рух у Москві встав і місто задихнулося. Нині історія повторюється у всіх великих містах.

Реальна ніша для електромобілів

Автомобіль – це насамперед комфорт. За наявності альтернативних, швидших способів пересування містом, люди завзято стоять у пробках. Розширення доріг призводить до того, що навулиці виїжджають ще більше автомобілів і все повторюється. У всіх країнах найбільш ефективними виявляються економічні та заборонні заходи:

На Манхеттені поставити машину на стоянку в найдешевшому місці - у порту коштуватиме 250 дол. США за робочий день, та й в'їзд на острів платний;
В Австрії річна страховка на наші старі «Жигулі» коштуватиме близько 6тис. євро;
У Пекіні треба пристойно заплатити за ліцензію на перевезення самих себе і тільки після цього вільно їздити платними дорогами;
Існують різні варіанти заборони на в'їзд до міст вантажного транспорту.

Альтернатив небагато – громадський транспорт та таксі, тобто або незручно, або дорого.

Проблема великих міст - екологія та пробки. Електромобіль, звичайно, може покращити екологічну обстановку, але, якщо його застосовувати у вигляді електрифікованого автомобіля, він також стоятиме в пробках.Логічні два рішення :

електромобілі повинні займати якнайменше місця на дорозі, тобто бути маленькими;
електромобілі повинні займати малу частину площі доріг під паркування, а це можливо, якщо більшість їх стане індивідуально-громадським транспортом, обслуговуючи протягом дня багатьох городян. Йдеться про короткострокову оренду на одну поїздку.

Ідеальний варіант для організації нового типу руху – Москва з її кільцевою структурою. Дороги у межах третього кільця вже не розширити. Збудувати над будинками естакади – втратити вигляд міста. Гроші на будівництво підземних тунелів краще витратити на метро.

в'їзд у межі третього кільця жорстко обмежений;
територія заводів, що залишилися в місті, використовується не під нову забудову, а для організації стоянок;
будь-яка людина, яка має права, може продовжити поїздку на мікро-електромобілі безпосередньо до пересування;
підтримується надлишок електромобілів, тому вільні знаходяться в кроковій доступності від будь-якого місця.

Пересування стане швидким, безпечнішим за збереження більшості зручностей автомобіля.

Вимоги до електромобіля для короткострокової оренди

Фото 2. Електромобіль Lightcar, компанія EDAG

Сьогоднішні електромобілі

український електромобіль ГАЗ 330 21Е "Газель-Електро" призначений для перевезення вантажів у місті. При максимальній швидкості 75 км/год і вантажопідйомності 1000 кг, здатний без підзарядки реально проїхати 80 км. Працює на акумуляторній або конденсаторній батареї.

Серед багатьох іноземних концепт-карів виділяється компактний однооб'ємний «міський» електромобіль під назвою Lightcar, створений транснаціональною інжиніринговою фірмою EDAG зі штаб-квартирою в Німеччині (фото 2.). Окремі деталі його кузова для легкості конструкції були виготовлені з базальту.

З базальтових волокон, поміщених у прес-форму, просочених сполучною компаундом і спечених, виготовляють елементи кузова. Такі деталі при жорсткості, порівнянній з алюмінієвими аналогами, важать на 28% менше і обходяться майже втричі дешевше від вуглеволоконних (собівартість - близько трьох євро за кілограм).

Але реально всі спроби зробити масовий автомобіль аналогічний бензиновому зазнали невдачі. У ході дослідження, в якому брало участь 13 500 потенційних покупців із 17 країн, було виявлено високий інтерес до електромобільної тематики. Більшість респондентів вважають себе першопрохідниками, які хотіли б купити електромобіль або розглядають його як можливепридбання. Тільки США таких набралося 54%.

Але після покупки ейфорія випаровується. Насамперед через ціну: майже у всіх країнах покупці не хочуть переплачувати за електрифікацію. Реальна доплата за електромотор під капотом становить, в середньому, не менше 10 000 дол. У США таких набралося не більше 9%, а в Україні менше 1%. Другим чинником розчарування стала максимальна дальність пробігу однією зарядці: її необхідно як мінімум подвоїти. Більшості клієнтів необхідно, щоб їхній електромобіль міг пройти не менше 320 км. Цим поки що не може похвалитися жоден із існуючих. І третє – час зарядки. В ідеалі її тривалість не повинна бути більшою, ніж у паливних авто. Принаймні менше двох годин. Це буде можливо, якщо всіх власників електромобілів забезпечити спеціальними 340-вольтовими експрес-зарядниками, якими оснащені спеціалізовані заправні станції. А поки що час зарядки від стандартної електромережі залежно від напруги може становити від восьми годин у Європі до двадцяти в США.

І автогіганти рушили у бік невеликого міського автомобіля.

Наприклад, японська компанія Nissan розробила експериментальний електромобіль LandGlider (фото 3).

Одномісна міська модель пересувається за рахунок двох електромоторів, розміщених у задній частині автомобіля і які живляться від захованих у підполі літій-іонних акумуляторів. На повністю заряджених батареях прототип LandGlider може проїхати 96 км з максимальною швидкістю 64 км/год.

Втім, такі характеристики для сучасних електромобілів цілком стандартні. На особливу увагу заслуговує те, що під час віражу кузов автомобіля нахиляється у бік повороту на манер мотоцикла. Кут нахилу, що розраховується електронікою на основі данихпро переміщення керма і кривизну повороту може становити до 17 градусів.

Фото 3. Електромобіль LandGlider, компанія Nissan

Фото 4. Рульова система електромобіля LandGlider, Nissan, фото із сайту http://science.compulenta.ru/

Але навіть для таких автомобілів немає опрацювань нових типів міського руху.

Розробники електромобілів орієнтуються на тип організації руху транспорту, а транспортники організують рух під існуючі транспортні засоби. Хоча принципово нові машини дозволять вибратися з пробкового пекла із забезпеченням максимально можливого комфорту для людей.

За подібне завдання взялися американський концерн General Motors та компанія Segway, виробник електроскутерів, які об'єднали свої зусилля для створення нового міського електромобіля – двомісного двоколісного автомобіля під назвою P.U.M.A. (фото 5). У рух P.U.M.A. наводять два електромотори з літій-іонною батареєю, повної зарядки якої достатньо, щоб забезпечити до 60 км автономної їзди. У цьому електромобіль здатний розвивати до 50 км/год максимальної швидкості.

Для забезпечення безпеки пасажирів P.U.M.A., а також пішоходів електромобіль оснастили системою розпізнавання об'єктів, що рухаються. Ефективне та безпечне гальмування цього авто можливе завдяки невеликим колесам, розташованим на задній та передній частині електромобіля.

За повідомленням виробників, вартість такого авто-самокату буде в 4 рази менша за ціну на «середньостатистичне» легкове авто. Ще один цікавий момент: P.U.M.A. оснащується спеціальною системою (GPS-технологія), яка поєднує такі електромобілі в єдину комунікаційну мережу, що допомагає уникнути утворення пробокта заторів на вулицях міста.

Доля концептуального P.U.M.A. остаточно поки не вирішена: достеменно невідомо, чи GM випускатиме такий електромобіль серійно. Однак деякі джерела стверджують, що такий транспортний засіб почнуть виробляти вже в 2012 р. У світлі того, що GM веде зараз активну роботу в просуванні на світові ринки екологічних автомобілів з низькою витратою палива, можна ризикнути припустити, що проект P.U.M.A. перейде зі стадії концептуальної до стадії серійного виробництва.

Навіть такий короткий огляд показує реальність запропонованої концепції.