Летом прошлого года за баррель нефти просили почти $150. Ценовой пузырь лопнул, но осталось понимание того, что углеводородам пора искать замену… Существуют три способа уменьшить зависимость от бензина и дизеля. Первый, самый логичный, перейти на биотопливо. На втором месте гибридный силовой агрегат, на третьем – электромобиль. Но у каждого решения есть своя специфика…
Биотопливо
При переходе на «горючее из травки» двигатели нуждаются в минимальной переделке, а оборудование АЗС используется без изменений. Казалось бы – вот она, панацея, ан-нет! Биотопливо таит в себе серьезные угрозы.
Для выращивания энергетических агрокультур требуются значительные посевные площади, дефицит которых уже ощутим. Поэтому, биотопливная глобализация обернется голодом. Кроме того, опыт показывает, что агрофирмы, выращивающие топливную травку пренебрегают агрокультурой и так заливают почву гербицидами и удобрениями, что через одну капиталистическую пятилетку поля превращаются в мертвую землю.
К тому же массированный переход на растительные спирты и солярки чреват дефицитом воды. Как выяснили ученые из университета шт. Миннесота (США), для получения одного литра биоэтанола Е85 из кукурузы требуется 2100 л воды (с учетом поливки, биообработки и собственно производства горючего). Слишком много даже для богатой водными ресурсами Америки.
Биотопливо может решить сиюминутные проблемы отдельных государств, но на большее категорически не пригодно!
Гибриды
В 1897-1909 гг. Парижская электромобильная компания (Compagnie Parisienne des Voitures Electriques) выпускала занятные легковушки. Самой известной среди них стал первый в мире серийный гибрид Krieger (1903 г.) – электромобиль со вспомогательным бензиновым двигателем, передним приводом и рулевым усилителем. Между прочим, подобная компоновка гибридного силового агрегата: электрический двигатель – главный, бензиновый – на побегушках, сегодня считается самой перспективной.
Благодаря совместной работе двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электромотора, питаемого от мощной аккумуляторной батареи (АКБ), гибриды расходуют на 30% меньше топлива, имеют более низкий уровень эмиссии и лучшую разгонную динамику. Но эти преимущества нивелируются дороговизной АКБ. К тому же наличие бензинового мотора или дизеля не позволяет уйти от углеводородной зависимости. Значит нужно избавляться от ДВС; электромобиль – в студию!
Машина без бензина
Первый электромобиль был построен в 1834 году. Только в качестве источников питания он использовал не аккумулятор, а одноразовые «батарейки».
До середины 1910-х гг. электромобили (EV) и автомобили плотно конкурировали между собой. Не случайно первым наземным транспортным средством, покорившим рубеж 100 км/ч, стал именно электромобиль (29 апреля 1899 г.). А как насчет 70 тыс. электрических таксомоторов на улицах Нью-Йорка в 1910-х гг. – впечатляет?! Впечатляют и параметры тогдашних электромобилей. Например, седан Detroit Electric Brougham (1916 г.) с батареей Эдисона во время тестов проехал без подзарядки 340,1 км – современным бы EV так! Кстати, электромобили спасли Нью-Йорк от санитарного коллапса. Количесвто конных экипажей в будущем мегаполисе достигло такого уровня, что ежедневно на мостовые города выливалось 60 000 галлонов лошадиной мочи.
Так почему же столь перспективные электромобили заглохли и уступили место автомобилям?
Машины на батарейках наступали на бизнес техасских нефтяных магнатов. Они прекрано понимали, что именно автомобиль с ДВС станет их основным источником прибыли и всячески расчищали ему дорогу. А на электромобиль всерьез «наступили» и на десерт превратили попытки его усовершенствования в диагноз. Так продолжалось до середины 1990-х гг.
В то время солнечная Калифорния задыхалась от выхлопных газов. Во имя спасения штата звезд и миллиардеров от плохого воздуха, которым ежедневно дышат десятки миллионов «маленьких американцев», местные власти приняли мандат о нулевой эмиссии (ZEV), по которому к 1998 году 2% проданных в Калифорнии транспортных средств должны были обладать нулевой эмиссией, т.е. – не иметь ДВС. Пять лет спустя эта цифра должна была перейти 10% рубеж.
В 1996 г. в местных автосалонах появились разработанные с нуля за год (!) электромобили GM EV-1 и электрокроссовер Toyota RAV4 EV. Оба сдавались в лизинг. За пять лет 5500 батарейных машин обрело владельцев, влюбившихся в свои электромобили. Но не долго музыка играла, завяли в поле огурцы. В 2002 г. все GM принудительно изъяли (сопротивлявшихся звезд и банкиров сажали в тюрьму на неповиновение властям – очень тяжелая в США статья), а в 2005 все EV-1, в буквальном смысле, стерли в порошок. Зачем?!
В то время Америкой правила администрация арабского кошмара и любимца американских юмористов Буша-младшего. Ключевые посты в ней занимали Дик Чейни (президент неоднозначной репутации нефтедобывающей компании Halliburton и номинант премии «Самый глупый человек 2006 года»), Кондолиза Райс (ее именем американские нефтепромышленники назвали танкер водоизмещением 160 000 т; впрочем, ни в чем не повинное судно быстро переименовали) и Эндрю Карт (1993-98 – руководитель Американской ассоциацией автопроизводителей; в 1998 году – вице-президент GM). Похоже, эта команда так испугалась за прибыли своих боссов, что пустила ненавистные EV в дробилку.
Между тем GM EV-1 имел уникальный технический потенциал. Прежде всего, это самый обтекаемый кузов среди серийных моделей (Сх=0,195). Со штатными кислотно-свинцовыми аккумуляторами электромобиль пробегал 160 км без подзарядки. У модернизированной версии с металлогидридной АКБ пробег составил 250 км. Установка литий-ионной батареи довела бы этот показатель до 480 км. Но у власти была администрация Буша…
После отмены ZEV нефтяные компании скупили патенты на металлогидридные аккумуляторы с тем, чтобы блокировать их использование на EV. Так почему бы не использовать литий? Ответ будет неожиданным.
На литии – к звездам
В этом металле остро нуждаются производители мобилок, карманных гаджетов и ноутбуков. В больших количествах литий (Li) потребляет ядерная энергетика, по расчетам теоретикам именно этот щелочной металл может дать ключ к термоядерной энергии. Будучи мощнейшим психотропным веществом, Li используется в военной и прикладной психиатрии (причем природа воздействия Li на психику человека до конце не понятна). Дейтерид лития используется в водородной бомбе в качестве рабочего вещества и регулятора мощности взрыва. Кстаи в СССР и современной РФ атомные и водородные бомбы именуются «изделием РДС» – не поверите, Ракетный Двигатель Сталина.
Нужен этот металл и для освоения дальнего космоса. Еще в 1976 году космический корабль Helios-B с литиевым электро-реактивным ракетным двигателем (ЛЭРРД) развил скорость 252 700 км/ч. В настоящее время ведутся работы над ЛЭРРД, позволяющими разогнать космический корабль до 3 000 000 км/ч. Физики-теоретики утверждают, что подобные моторы способны разогнать звездолет до субсветовых скоростей.
В период с 1994 по 2000 гг. ежегодная добыча литийсодержащих руд возросла с 6300 до 11 900 т. Сегодня эта величина достигает примерно 17 000 т. По оценкам аналитиков потолок составит 25 000 т. Но если земляне перейдут на электромобили с Li-ионными батареями, руды понадобится больше. Значит, решив углеводородную проблему, человечество столкнется с литиевой.
Хорошо забытое старое
Как не крути – будущее за электромобилем. Вопрос только в том, каким будет его аккумулятор.
Li-ионные батареи, скорее всего, будут использоваться на начальном этапе экспансии электромобилей. При всех своих достоинствах они слишком дороги и довольно опасны.
Реальную альтернативу могут составить водородные топливные элементы, играющие роль мощных быстро перезаряжаемых АКБ. Только вместо розетки им нужен сосуд Дьюара с жЫдким водородом. Однако массовое получение и хранение жидкого водорода, а также необходиомсть массового использования драгоценной платины пока остаются камнем преткновения. Впрочем, японцы обещают выбросить на рынок дешевые водородомобили к 2015 (Toyota) и 2020 гг. (Honda).
Совершенствуются и гибриды. Разработчики Chevrolet Volt утверждают, что их детище способно проехать на 1 л бензина 100 км. По иронии судьбы Volt, на разработку которого потрачены огромные средства, использует силовую установку, подобную агрегату, стоявшему под капотом гибрида Krieger в далеком 1903 году. Все новое – хорошо забытое старое…
Игорь Мягченков, специально для ТЖ