Электромобилестроение, несмотря на то что этот термин еще не стал официальным, сегодня переживает период активного возрождения. Успехи в космических технологиях дали мощный толчок развитию новых типов аккумуляторных батарей и компактных электродвигателей, сделав идею создания практичных электромобилей более чем реальной. В последние годы ведущие мировые автопроизводители всерьез занялись разработкой электрических транспортных средств для городского использования.
Советские и мировые инициативы
В СССР этой перспективной проблеме также уделялось пристальное внимание. На Рижском электромашиностроительном заводе было создано специальное конструкторско-исследовательское бюро, а в Калининграде Центральное КБ электропогрузчиков готовило к испытаниям первые опытные образцы. Однако, несмотря на растущий интерес, мировой парк электромобилей на тот момент насчитывал лишь около 100 тысяч единиц — капля в море по сравнению с общим количеством легковых автомобилей. Электрическому транспорту предстояло пройти долгий путь развития, чтобы завоевать свое место под солнцем.
Цена победы бензина и возвращение электричества
Представьте: вы нажимаете педаль, и машина бесшумно и плавно начинает движение. Ни выхлопных газов, ни грохота двигателя. Простота, комфорт и экологичность — вот идеал городского транспорта будущего. Но это будущее, на самом деле, имеет глубокие исторические корни. Первые электромобили появились еще в конце XIX века — в Берлине, Лондоне и Петербурге успешно курсировали электрические экипажи. Однако с появлением более мощных и дальнобойных двигателей внутреннего сгорания они были практически забыты.
Сегодня человечество пожинает плоды этой «абсолютной победы». От 50 до 90% вредных выбросов в воздух мегаполисов — это результат работы автомобильных двигателей. Смог стал обычным явлением для крупных городов США, Японии и Европы, а уровень шума на оживленных магистралях давно превысил все безопасные нормы. К этому добавляется проблема исчерпаемости запасов нефти и растущая стоимость ее добычи. В этих условиях экономически выгодное и экологически чистое электричество вновь привлекло внимание конструкторов.
В поисках мощности: эволюция аккумуляторов
Главным вызовом для инженеров стала «проблема номер один» — аккумулятор. Классические свинцово-кислотные батареи, принцип работы которых не менялся с 1859 года, имели слишком низкую удельную энергоемкость — примерно в 100 раз меньше, чем у бензинового мотора. Для городского электромобиля, однако, такой мощности и не требуется; достаточно показателя в 110 Вт·ч для пробега в 250 км.
Прогресс в материаловедении и электрохимии привел к созданию новых типов батарей. Помимо усовершенствованных свинцово-кислотных, стали применяться никель-кадмиевые и серебряно-цинковые аккумуляторы (последние, например, питали электромобиль «Электровер» от Chrysler). Особый интерес представляют перспективные разработки:
- Цинково-воздушные аккумуляторы, где происходит «сжигание» цинка в кислороде воздуха. Они легче и компактнее свинцовых аналогов, а их перезарядка занимает всего два часа.
- Натриево-серные аккумуляторы с рекордной энергоемкостью, работающие на принципе пропускания ионов натрия через твердую мембрану. Их главная сложность — необходимость поддержания очень высокой рабочей температуры.
- Топливные элементы, обладающие высоким КПД и практически неограниченным временем действия, но пока требующие дорогих или взрывоопасных компонентов (кислородно-водородная смесь) или сложных условий запуска.
На фото: английский электромобиль «Форд-Комьюта». Его конструкция типична для ранних моделей: два электродвигателя мощностью 3,5 кВт каждый, расположенные между задними колесами, приводят в действие общий редуктор. Аккумуляторы и все механизмы смонтированы на коробчатой раме. Технические характеристики скромны: максимальная скорость — 65 км/ч, запас хода — 65 км, что хорошо иллюстрирует вызовы, стоявшие перед инженерами того времени.
Блок-схема, демонстрирующая компоновку электромобиля с приводом на задние колеса. Гибкость размещения компонентов — ключевое преимущество электрической трансмиссии.
Новые времена — новые формы: рождение городского транспорта
Преимущества электромобиля — не только в тишине и чистоте, но и в потенциале для радикального изменения компоновки. Электродвигатели могут быть компактными и размещаться прямо в колесах, а аккумуляторные блоки — распределяться по платформе. Это позволяет освободить максимум пространства для пассажиров или груза и создавать автомобили совершенно новых форм-факторов, идеально подходящих для тесных городских улиц.
Яркий пример — итальянский концепт «Урбанина» («Горожанка»). Эта двухместная машина больше похожа на платформу с вращающейся кабиной, что кардинально упрощает парковку. Подобные эксперименты с дизайном показывают, что электромобиль сулит не просто замену двигателя, а переосмысление самого понятия городского транспортного средства.
Наглядное сравнение размеров: две компактные «Урбанины» рядом с седаном Fiat-124. Такая малогабаритность — прямой ответ на проблему нехватки пространства в городах.
Дорога в будущее
Главным же препятствием на пути массового внедрения долгое время оставалась малая дальность пробега. Для преодоления этого барьера необходимы аккумуляторы с энергоемкостью не менее 130 Вт·ч. Прогнозы специалистов середины прошлого века отводили электромобилю 20–30 лет для того, чтобы начать всерьез конкурировать с машинами на бензине. Эти годы стали временем интенсивных поисков, проб и ошибок, борьбы нового со старым. И этот отсчет, как мы знаем сегодня, уже давно начался.
М. СОРОКИНА, инженер