Революционная искра

Сегодня многие уверены, что дни классических автомобилей с двигателями внутреннего сгорания сочтены. На смену им придут новые модели — умные, высокотехнологичные, сверхэкономичные и экологически безупречные. Одно из главных условий появления этих аппаратов будущего состоит в том, что в движение они будут приводиться альтернативными силовыми установками. Самым перспективным вариантом считается электрический двигатель. Так считали и 100 лет назад.

Чисто мчится

О наступлении эры электрических автомобилей говорили еще в позапрошлом веке. Именно на электромобиле La jamais contente ("Всегда недовольная") бельгийский гонщик Камиль Женатци 29 апреля 1899 года впервые преодолел рубеж скорости в 100 км/ч. В 1901 году из 4192 автомобилей, произведенных в США, лишь 936, или 22%, имели бензиновый двигатель. Лидерами были паровые машины, доля которых достигала 40% (1681 штука); доля электромобилей составляла 38%, или 1575 штук. Даже появился электромобиль раньше, чем бензиновый. Самое раннее упоминание о модели тележки с электроприводом датируется 1828 годом, и автором значится венгр Аниош Иштван Йедлик — ученый, член ордена бенедиктинцев и будущий ректор Будапештского университета. В 1897 году в Нью-Йорке вовсю бегали электрические такси. Идеальное применение для электропривода: небольшие пробеги и всегда сравнительно недалеко от зарядной станции. Уже и 100 лет назад батареи гарантировали запас хода более 100 км. Просто они были больше и тяжелее. В 1910 году был предложен вариант решения проблемы зарядки. Машины, производимые подразделением основанной знаменитым Томасом Эдисоном компании General Electric, продавались без батарей, которые владелец должен был получать заряженными у электрической компании и по мере расходования энергии менять на свежие. Сегодня, кстати, подобную концепцию быстрой зарядки разрабатывает Renault (история движется по кругу).

Пиком расцвета электромобилей стал 1912 год. В США было зарегистрировано более 30 тыс. автомобилей с электрическим приводом. Электромобили завоевывали рынок благодаря целому ряду достоинств: их двигатель работал почти бесшумно, не создавал вибраций, и машины были очень просты в управлении. В отличие от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), у них не было необходимости в коробке передач. Коэффициент полезного действия электрического привода в принципе существенно выше, чем двигателя внутреннего сгорания. Электромотор преобразует в механическую энергию почти все подаваемое на него электричество, а даже самые современные бензиновые двигатели извлекают из топлива примерно треть энергии. Да еще часть теряют по пути к колесам из-за неизбежного наличия сложной трансмиссии с коробкой передач. Электромобили считались идеальным транспортным средством для дам. Заглянем к классику: "...ее прогулочный автомобиль — полубожественный рольс-ройс 80 HP, ее вечерняя электрическая каретка,— внутри — стеганого шелка,— с вазочками для цветов и серебряными ручками,— и в особенности выигрыш в казино в Довиле полутора миллионов франков,— вызывали религиозное восхищение в квартале". Жаль, Алексей Толстой не указал марку электромобиля Зои Монроз. Но уже в середине 20-х годов прошлого века электромобили утратили популярность. Автомобилей с ДВС выпускали на порядки больше. Чистые и бесшумные электромобили убило не только усовершенствование и удешевление автомобилей с ДВС. Хотя это тоже было важно: средний электромобиль вдвое дороже среднего автомобиля, а если сравнивать его с бестселлером Форда моделью Т, массовой и постоянной дешевевшей, которую в 1910 году предлагали за $360, то и втрое-вчетверо. При этом и по скорости электрические машины начинали уступать бензиновым. В те годы от электропривода было трудно добиться скорости более 50 км/ч.

Кто убил электрокар?

Главным врагом электрических экипажей стал стремительный рост дорожной сети. Как бы ни были хороши батареи, увеличение запаса хода требовало существенного утяжеления машины. Бензин с этой точки зрения оказался гораздо выгоднее. А главное — удобнее. Ведь прокладка дорог обеспечивала освоение огромных территорий, на которых не было практически никакой инфраструктуры. Бензин или солярку можно привезти на том же автомобиле куда угодно и хранить как минимум год без всякого ущерба для качества. А электроэнергия — продукт мгновенного потребления. Даже сегодня система ее распределения, хранения и поставки сложна. Запасать электроэнергию в промышленных масштабах не так-то просто. Недавно Audi разработала целую систему не только добычи электроэнергии на ветровых станциях в Северном море, но и ее аккумулирования в виде синтетического метана, на производство которого идет эта энергия. Газ проще хранить, чем электричество. Да и водород, с которым экспериментируют BMW и Mazda, скорее не просто топливо, а средство хранения и передачи энергии: для его синтеза из воды также используется электричество.

До начала 1990-х годов электромобили оставались на обочине прогресса. Глобальное потепление вновь сделало их популярными. В дело вмешались экологи и законодатели. Производителем первого электромобиля для массового покупателя в новейшей истории считается компания General Motors. В 1997 году она выпустила EV1. Правда, изготовлено их было немного, приобрести EV1 можно было только в лизинг и не во всех штатах. В 1999 году была выпущена вторая партия автомобилей, на которых при экономичном вождении можно было проехать более 200 км. У EV1 было 1117 фанатов! Однако в конце 2002 года GM объявила об изъятии электромобилей из эксплуатации. Все они были отозваны и уничтожены, кроме пары экземпляров, помещенных в музеи. Говорят, аккумуляторы начали взрываться, GM беспокоилась за свою репутацию и вообще сочла проект слишком дорогим. В документальном фильме 2006 года "Кто убил электромобиль?" режиссера Криса Пэйна высказано мнение, что это была часть заговора автомобильных и нефтяных компаний, которые не желают отказываться от классического двигателя и инвестировать в новые технологии.

От Е до i

И все же электрокары снова в моде. Электромобиль Nissan LEAF стал не просто экспериментом, а массовой моделью на европейском рынке — к октябрю 2011 года выпущено уже 15 тыс. машин — и даже получил два титула "Автомобиль 2011 года" — европейский и мировой, обойдя модели с ДВС. Концерн Volkswagen продвигает свой компактный автомобиль up!, который задумывался как электрокар. Серийные электромобили становятся все больше похожими на обычные машины и вполне подходят для нормальной повседневной эксплуатации. Venturi Fetish из Монако (поставляется покупателям с 2006 года) и Tesla (продажи с 2008 года) представляют собой родстеры. Компания BMW для своих будущих электрокаров придумала даже суббренд BMWi. На последнем Франкфуртском автосалоне было представлено сразу две модели из нового ряда: серийный BMW i3 появится в 2013 году, BMW i 8 — в 2014-м.

Казалось бы, процесс пошел. Но говорить о новой эре электрокаров следовало бы с осторожностью. Проблем у конструкторов электрокаров еще очень много. Одна из них — отсутствие потерь энергии. Даже небольшая разница в теплоотдаче между дизелем и бензиновым двигателем приводит к тому, что тепла от дизеля недостаточно для обогрева салона и на дизельные версии приходится ставить дополнительные нагреватели, топливные или электрические, в которых та же самая машина с бензиновым мотором не нуждается. Электромотор и батареи также греются при работе, но не производят достаточно тепла для отопления салона. На электромобили нужно ставить электрические обогреватели, которые при работе на полную мощность потребляют довольно много энергии.

Конструкторам электромобилей приходится помнить и о других узлах, которые обычно приводятся от ДВС. Особенно сложно это, когда речь идет о конвертации бензинового автомобиля в электрический — в России и других странах есть энтузиасты, которые делают это своими силами. Им приходится вспомнить о том, что в приводе тормозов есть усилитель, работающий за счет вакуума во впускном коллекторе ДВС, и для сохранения его работоспособности придется ставить насос, создающий вакуум. Многие автомобили до сих пор оснащены не электрическим, а гидравлическим усилителем руля, который приводится от ДВС. На электромобиле придется ставить отдельный мотор для его привода или заменять усилитель на электрический. Ну и к тому же придется сохранить обычную стартерную батарею и проводку на 12 В, поскольку практически все электроприборы в автомобиле рассчитаны на такой ток.

Ставший знаменитым "Е-мобиль" впечатлил потенциальных покупателей не только необычным приводом, но и привязкой некоторых функций к сотовому телефону. Но дело в том, что подобное сочетание не столько дань моде, сколько необходимость. Электромобиль нуждается в более интенсивном контроле, а неизбежная насыщенность его электроникой вынуждает поставлять владельцу разного рода информацию — прежде всего о режиме использования и затратах энергии.

Для питания тяговых электромоторов необходимо более высокое напряжение. Весомое отличие электромобиля от бензинового или дизельного — аккумуляторная батарея. Даже современные аккумуляторы больше и тяжелее топливного бака, так что мало найти для них место — важно, чтобы из-за них еще и не ухудшались управляемость и устойчивость машины. И все же главной остается проблема с зарядкой. Сегодня большинство электромобилей можно заряжать от обычной бытовой сети, просто на это уходит довольно много времени — в среднем около восьми часов. При зарядке от специальных устройств с трехфазным током высокого напряжения зарядка займет 20-30 минут. Но для этого необходимо разворачивать сеть специальных станций, а это немалые деньги. И если посчитать, то вполне может оказаться, что бензин все равно дешевле.