Автоутопия. Будущее машин

Подобные зарядные станции могут стать нормой в странах, где распространены поездки на большие расстояния, например в США и Австралии. Но несмотря на возможность установки станций с быстрой зарядкой, премьер-министр Австралии Скотт Моррисон выразил сомнения по поводу распространения электромобилей. Он считает, что у машин не хватит дальности поездки, чтобы семьи смогли путешествовать по любимым местам отдыха. Кроме того, из-за высокой стоимости кажется невыполнимой и цель оппозиции – увеличить долю электромобилей до 50 % от всех новых купленных машин к 2030 году.
 
Электричество в тупике
 
Зарядка электромобилей – препятствие, которое нужно преодолеть. По этому поводу уже поступил целый ряд новаторских предложений. Не все они применимы на практике (или вообще имеют смысл).
 
Беспроводная зарядка быстро распространилась в сегменте смартфонов. Но она не такая уж эффективная, особенно при увеличении мощности. Наверное, медленная зарядка автомобиля, припаркованного четко по указателям, при мощности 3 кВт выглядит реалистично. Но беспроводная зарядка на ходу точно невозможна, так как мешает воздушный просвет и необходимость перестраиваться в потоке машин. Автомобилю попросту не хватит энергии. И это без учета стоимости дорожных работ и установки оборудования для зарядки. Дороги для частных машин, по принципу напоминающие трассовые гонки, ближе к реальности. Энергию передавать можно, но существует много ограничений. Ведь главное преимущество автомобиля – свобода передвижения.
 
Смена разряженного аккумулятора на полностью заряженный может занять всего 2 минуты. Это применимо к вилочным погрузчикам, потому что их активно используют в замкнутом пространстве. Но хранить дубликаты самой дорогой детали автомобиля на станциях по замене невыгодно.
 
Солнечные батареи кажутся удачной идеей. С 1987 года в сердце Австралии, на дороге от Дарвина до Аделаиды, проходят всемирно известные гонки автомобилей на солнечных батареях. Правда, машины, которые способны преодолеть 3000 километров, напоминают огромные кровати на колесах с покрывалом из солнечных батарей, где для головы водителя предусмотрено крошечное сферическое окно. Недавно появился класс «автомобилей-кораблей» для чуть более практических задач. Пятиместная модель Stella Vie, разработанная в Техническом университете Эйндховена, выиграла в гонках в 2017 году. Ее средняя скорость составила 69 км/ч. Но мало где на земле так же солнечно, как в Австралии. В целом гораздо эффективнее заряжать аккумуляторы с помощью статичных солнечных батарей, которые будут расположены под правильным углом. Небольшие солнечные панели появляются на крышах и капотах машин, но они лишь дополняют более мощные способы зарядки. Если на весь день оставить автомобиль с такими панелями стоять на солнце, то полученной энергии хватит всего на 2–3 километра.
 
По мнению премьер-министра, это вытеснит популярные в стране внедорожники, которые потребляют много топлива, и послужит предзнаменованием «конца всего».
На мой взгляд, для реализации такой технологии потребуется провести большой объем дорожных работ. Но даже если мы дойдем до этапа, когда заряжать электромобиль можно на парковочном месте, справится ли с этим энергетическая инфраструктура? В 2018 году по дорогам Великобритании ездило почти 32 миллиона машин. Представьте, что все они одновременно стоят на зарядке. Получится, как в перерыв на чай [5] во время чемпионата мира по футболу, но в 1000 раз хуже. Мощностей хватит на одновременную зарядку примерно 1,5 миллиона автомобилей в пиковые часы (например, в 18:30 зимой, когда все возвращаются с работы, включают отопление и готовят ужин). Но если рассматривать мощность сетей в течение суток, то система, вероятно, сможет выдержать.
Ключ к успеху – управление энергией с помощью «умных» систем зарядки. Приложения позволят запускать процесс ночью по плану в то время, когда спрос на электричество меньше и само оно стоит дешевле. В системах общего пользования и на парковках рядом с бизнес-центрами пункты заряда смогут сообщаться, чтобы перераспределять нагрузку. За дополнительную плату станут доступны отказы от запланированной зарядки через приложение, если автовладельцу пришлось срочно уйти.
 
Эрик Фейрберн считает, что к середине 2020-х годов основные продажи машин будут приходиться на электромобили, а к концу десятилетия они составят 90 % от всех новых купленных автомобилей в Европе. Однако большинство представителей автомобильной отрасли в Европе более сдержанны в оценках. По их подсчетам, к 2030-му лишь треть рынка выпадет на долю машин на аккумуляторах. Вольфганг Зибарт предполагает, что количество электромобилей в Европе к 2025 году будет составлять 10 % от общего объема. В 2017 году этот показатель равнялся 1,4 %. Он считает, что в США доля будет чуть меньше, а в странах вроде Китая, нацеленных на развитие технологий, наоборот, больше.
Я склоняюсь к более консервативным прогнозам. Даже после разговора с приверженцем автомобилей на аккумуляторах я не могу отделаться от мысли, что многие водители все равно будут переживать из-за ограничений дальности поездки и тратить много времени на станциях зарядки. К счастью, зарождаются новые технологии, которые смогут лучше удовлетворить их потребности.
  
Водород
 
Водород уже давно провозгласили идеальным топливом для автомобилей будущего, потому что единственный побочный продукт процесса – вода, а не какой-нибудь вредный углекислый газ. Водород можно сжигать прямо в двигателе внутреннего сгорания, но это не самый эффективный способ его использования. Гораздо удачнее применять его в топливных элементах. Водород помещается в топливный элемент и вступает в реакцию с кислородом, в ходе которой выделяются электричество и вода. Все это происходит при участии катализатора, чаще всего платины. Электричество накапливается в аккумуляторах (иногда в суперконденсаторах) и затем используется для работы электродвигателя в автомобиле. Таким образом воздух не загрязняется, а если получать водород с помощью возобновляемых источников энергии, то и не усугубляется проблема глобального потепления. В отличие от обычных автомобилей на аккумуляторах, с таким топливом не существует ограничения дальности поездки. Машину на водородном топливе можно заправить почти так же быстро, как и машину на бензине. Кажется, будто это идеальный источник энергии.
Поэтому одновременно и удивляет, и огорчает тот факт, что любители электромобилей на аккумуляторах зачастую терпеть не могут водород. Эта тема вызывает такие же яростные споры среди людей, у которых в целом одинаковые цели, как и вопрос, что лучше: ядерная энергетика или возобновляемые источники энергии. Мне это напоминает известную сцену из фильма «Житие Брайана по Монти Пайтону». Незадачливый Брайан по ошибке принимает сторонников Народного фронта Иудеи, выступающих против римлян, за сторонников Иудейского народного фронта. Рег, глава Народного фронта, недоволен: «Больше, чем римлян, мы ненавидим только идиотов из Иудейского народного фронта».
Даже Илон Маск скептически относится к водороду. Обычно он говорит что-то в таком духе: «Я считаю, что водородные топливные элементы – глупая затея… Производить водород и хранить его в автомобиле крайне сложно. Водород – механизм сохранения энергии, а не ее источник. Водород нужно откуда-то получать. Если пытаться получить его из воды, то замечу, что электролиз как энергетический процесс очень неэффективен».
Маск на этом не останавливается: «Водород имеет низкую плотность, это разрушительная молекула. Она распространяется повсюду. Из-за водорода металл становится более ломким. Случаются утечки водорода, которые невозможно заметить, ведь этот газ без цвета и запаха. Он очень легко воспламеняется, но пламя тоже бесцветное. Если выбирать механизм накопления энергии, то отдавать предпочтение водороду – идиотское решение». В интернете часто встречается диаграмма, которая объясняет позицию Маска. Если принять во внимание, что водород производится путем электролиза, то электромобили действительно оказываются гораздо более эффективными. В электромобилях сохраняется 69 % первоначальной энергии, а в машинах на водородном топливе – всего 19 %.