Электромобили

Электромобили
Электромобиль-грузовик 1943 года постройки, Швеция

Содержание

Определение

Томас Эдисон у электромобиля Detroit Electric
1973 GM

Электромоби́ль — автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от аккумуляторов или топливных элементов и проч., а не двигателем внутреннего сгорания. Электромобиль следует отличать от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и электрической передачей и от троллейбусов. Подвидами электромобиля считаются электрокар (грузовое транспортное средство для движения на закрытых территориях) и электробус (автобус с аккумуляторной тягой)

Преимущества электромобиля:

  • отсутствие вредных выхлопов;
  • простота конструкции и управления, высокая надёжность и долговечность экипажной части (до 20—25 лет) в сравнении с обычным автомобилем;
  • возможность подзарядки от бытовой электрической сети (от розетки), но такой способ в 5—10 раз дольше, чем от специального высоковольтного подзарядного устройства;
  • электромобиль — единственный вариант применения на легковом автотранспорте энергии, вырабатываемой АЭС;
  • массовое применение электромобилей смогло бы помочь в решении проблемы «энергетического пика» за счёт подзарядки аккумуляторов в ночное время.

Недостатки электромобиля:

  • аккумуляторы за полтора века эволюции так и не достигли характеристик позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости, несмотря на значительное усовершенствование конструкции. Имеющиеся высокоэнергоёмкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения драгоценных или дорогостоящих металлов (серебро, литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрий-серного аккумулятора >300 °С). Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом. Одним из перспективных направлений стала разработка никель-металгидридных аккумуляторов с оптимальным соотношением энергоёмкости и себестоимости, перспективными считаются и аккумуляторы на основе полипропилена, однако, фактически по экономическим соображениям на электромобилях как и век назад применяются свинцово-кислотные АКБ. Впрочем, энергоёмкость таких АБК увеличилась за XX век в 4 раза (до 40—45 Вт·ч/кг) и они не требуют обслуживания в течение всего срока службы. Значительно повысить отдачу от аккумуляторов позволило применение электронных систем оперативного контроля за состоянием и зарядкой-разрядкой АКБ.
  • аккумуляторы хорошо работают при движении электромобиля на постоянных скоростях и при плавных разгонах. При резких стартах тяговые АКБ теряют много энергии. Для увеличения пробега электромобиля необходимы специальные стартовые системы, например, на конденсаторах, а также применение систем рекуперации энергии (экономия до 25%).
  • проблемой является производство и утилизация аккумуляторов, которые часто содержат ядовитые компоненты (например, свинец или литий).
  • около 10% энергии теряется в коробке передач и других элементах трансмиссии. Для решения этой проблемы компания Mitsubishi Motor разработала колесо с встроенным электродвигателем (моторколесо). Система получила название Mitsubishi In-wheel motor Electric Vehicle (MIEV). Аналогичное моторколесо разработала Toyota. Прототип автомобиля Toyota Fine-T может поворачивать колёса перпендикулярно оси автомобиля, что позволяет значительно упростить парковку.
  • часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребилей. Предпринимаются усилия, чтобы решить эту проблему с использованием топливных элементов, ионисторов и фотоэлементов.
  • для массового применения электромобилей требуется создание соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов (зарядка на «автозарядных» станциях).

История

La Jamais Contente, 1899 г.

Первый электромобиль в виде тележки с электромотором был создан в 1841 г. В первой четверти ХХ века широкое распространение получили электромобили и автомобили с паровой машиной. В 1900 году примерно половина автомобилей в США была на паровом ходу, в 1910-х в Нью-Йорке в такси работало до 70 тыс. электромобилей. Значительное распространение в начале века получили и грузовые электромобили, а также электрические омнибусы (электробусы).

Электромобиль La Jamais Contente 29 апреля либо 1 мая 1899 г. установил рекорд скорости на суше. Он первым в мире преодолел скорость 100 км/ч. и достиг скорости 105,882 км/ч.

Возрождение интереса к электромобилям произошло в 60-е годы из-за экологических проблем автотранспорта, а в 70-е годы и из-за резкого роста стоимости топлива в результате энергетических кризисов.

Современное применение

В 2004 году в США эксплуатировалось 55852 электромобиля. Кроме этого в США эксплуатируется большое количество самодельных электромобилей. Наборы комплектующих для конвертации автомобиля в электромобиль продаются в магазинах. Минимальная стоимость конвертации составляет $1500.

Согласно исследованиям IDTechEx, индустрия электротранспорта достигнет в 2005 году уровня продаж в $31,1 млрд по всему миру (включая гибридный транспорт). К 2015 году рынок электротранспорта вырастет примерно в 7 раз и достигнет $227 млрд.

Мировой лидер по производству электрического транспорта — Китай.

Помимо этого, небольшие электромобили упрощённой конструкции (электрокары, электропогрузчики и т. д.) широко применяются для перевозки грузов на вокзалах, в цехах и больших магазинах, а также как аттракцион. В данном случае все недостатки в виде малого запаса хода, высокой собственной стоимости и массы, перекрываются преимуществами: отсутствием вредных выхлопов и шума, что принципиально важно для работы в закрытых помещениях. Формально к электромобилям такие машины относить не принято.

Широкое распространение электромобилей сдерживается дефицитом аккумуляторов и их высокой ценой. Для разрешения этих проблем многие автопроизводители создали совместные предприятия с производителями аккумуляторов. Например, Volkswagen AG создал совместное предприятие с Sanyo Electric, Nissan Motor с NEC Corporation, и т. д.

Преимущества электромобиля

Электромобили отличаются низкой стоимостью эксплуатации. Ford Ranger потребляет 0,25 кВт·ч на один километр пути, Toyota Rav-4 — 0,19 кВт·ч на километр. Средний годовой пробег автомобиля в США составляет 19 200 км (т. е. 52 км в день). При стоимости электроэнергии в США от 5 до 20 центов за кВт·ч, стоимость годового пробега Ford Ranger составляет от $240 до $1050, RAV-4 — от $180 до $970.

В России стоимость электроэнергии существенно ниже — порядка 2,7 руб (12 центов) за кВт·ч по дневному тарифу, и около 1,50 коп за кВт·ч в ночное время[1]. Таким образом, стоимость эксплуатации электромобиля в России будет существенно ниже, чем в США, поскольку заряжаться он будет скорее всего ночью. А если учитывать что цены на бензин в России и США отличаются не сильно, россияне выигрывают от использования электромобиля намного больше.

Аккумуляторные батареи служат около трёх лет, или 85000—100000 км пробега.

КПД электродвигателя составляет 90 %—95 %. В городском цикле автомобиль задействует около 3 л. с. двигателя. Городской автотранспорт может быть заменён на электромобили.

Существует экологическая легенда, что электромобили отличаются низким уровнем шума, что может создавать проблемы — пешеходы, переходя дорогу, зачастую ориентируются на звук автомобиля. В некоторых странах даже предлагается искусственно повысить уровень шума электромобилей. Разумеется, резкий шум работающего мощного электродвигателя трудно с чем-то спутать, шум электроприводов троллейбуса, электрокара, поезда метро широко известен, так что электромобилю необходимо обычное для транспорта шумоподавление.

Скандал с производством электромобилей в США

Фильм "Кто убил электромобиль"/ "Who killed electric car"

Подробно об этой истории рассказывается в научно-популярном фильме "Кто убил электромобиль?" / "Who killed electric car?"(Sony Classics, 2006г Сайт фильма Трейлер).

В начале 90-х годов штат Калифорния был один из самых загазованных регионов США. Поэтому Калифорнийским Комитетом Воздушных Ресурсов (CARB) было принято решение — в 1998 году 2% продаваемых в Калифорнии автомобилей не должны производить выхлопов, а к 2003 году — 10%. Компания General Motors отреагировала одной из первых и с 1996 года начала серийный выпуск спортивной модели EV1 с электрическим приводом. Некоторые автопроизводители также начали продажи электромобилей в Калифорнии. Основной массой пользователей EV1 стала голливудская богемная публика. Всего с 1997 года в Калифорнии было продано около 5500 электромобилей разных производителей. Судя по их отзывам, машина им очень нравилась, и следующим шагом должно было стать начало массовых продаж электромобилей.

Существует мнение, что авто и нефтепроизводители добились отмены закона, понимая опасность электромобилей, и сознавая реальность того, что они могут вытеснить обычные автомобили. CARB сменил требование нулевой эмиссии на требование супернизкой эмиссии. Почти все произведённые электромобили в 2002 году были изъяты у владельцев и уничтожены (только Toyota оставила владельцам электрические RAV-4). В качестве причины называлось окончание срока службы аккумуляторов. Промышленное производство и продажа электромобилей основными автопроизводителями в США были полностью прекращены.

В последние годы в связи с непрерывным ростом цен на нефть электромобили вновь стали набирать популярность. В репортаже CBS News «Could The Electric Car Save Us?» (англ.) сообщается, что 2007 г. вновь началось развёртывание промышленного производства электромобилей. Особенное рвение проявляют небольшие предприятия (такие как «Tesla Motors»), поскольку им не страшно сокращение объёма производства обычных автомобилей. В связи с этой тенденцией автор фильма «Кто убил электромобиль?» планирует выпустить продолжение под названием «Кто спас электромобиль?».

Перспективы

Электромобиль Reva (Индия)

Некоторые автопроизводители не собираются производить гибридные автомобили, а сразу начать производство электромобилей. Они отстали в научных разработках, не могут самостоятельно создать гибридный автомобиль, или считают гибриды бесперспективными. Например, японская компания Mitsubishi Motors в 2009 году начнёт промышленное производство электромобилей на базе Colt. На нём будут установлены литий-ионные аккумуляторы. Существующие прототипы имеют дальность пробега 150 км.

Ведутся работы над созданием аккумуляторных батарей с малым временем зарядки (около 15 минут), в том числе и с применением наноматериалов. В начале 2005 года компания Altairnano объявила о создании инновационного материала для электродов аккумуляторов. В марте 2006 года Altairnano и Boshart Engineering заключили соглашение о совместном создании электромобиля. В мае 2006 года успешно завершились испытания автомобильных аккумуляторов с Li4Ti5O12 электродами. Аккумуляторы имеют время зарядки 10—15 минут.

Рассматривается также возможность использования в качестве источников тока не аккумуляторов, а ионисторов (суперконденсаторов), имеющих очень малое время зарядки, высокую энергоэффективность (более 95%) и намного больший ресурс циклов зарядка-разрядка (до нескольких сотен тысяч). Опытные образцы ионисторов на графене имеют удельную энергоемкость 32 Вт·ч/кг, сравнимую с таковой для свинцово-кислотных аккумуляторов (30−40 Вт·ч/кг)[2].

Разрабатываются электрические автобусы на воздушно-цинковых (Zinc-air) аккумуляторах[3].

В августе 2006 года Министр Экономики, Торговли и Промышленности Японии утвердил план развития электромобилей, гибридных автомобилей и аккумуляторов для них. Планом предусмотрено к 2010 году начать в Японии массовое производство двух-местных электромобилей с дальностью пробега 80 км на одной зарядке, а также увеличить производство гибридных автомобилей.

Toyota работает над созданием нового поколения гибридных автомобилей Prius (полный гибрид, plug-in гибрид, PHEV). В новой версии водитель по желанию может включать режим электромобиля, и проехать на аккумуляторах примерно 15 км. Подобные же модели разрабатывает Ford — модель Mercury Mariner — пробег в режиме электромобиля 40 км, и Citroën — модель C-Metisse — пробег в режиме электромобиля 30 км. и другие. Toyota изучает возможность установки устройств для зарядки аккумуляторов гибридов на бензозаправочных станциях.

General Motors в январе 2007 года представил концепт Chevrolet Volt, способный проезжать в режиме электромобиля 65 км.

Почта Японии, начиная с 2008 года, планирует приобрести 21000 электромобилей для доставки почтовых отправлений на короткое расстояние[4].

По прогнозам PriceWaterhouseCoopers к 2015 году мировое производство электромобилей вырастет до 500 тысяч штук в год[5].

Планы автопроизводителей

Компания Страна год планы
Индия 2009 расширить производство до 35000 шт. в год[6]
GM США 2010 начало производства Chevrolet Volt
Société de Véhicules Électriques Франция 2009 20000 шт. в год
Tesla Motors США 2011 начало продаж Model S[7]
Phoenix Motorcars США 2011 100000 шт. в год
Франция 2010 начало производства
Япония 2012 серийное производство [8]
Япония 2009 начало производства i MiEV[9], 20000 шт. в год к 2011 году[10]
Fuji Heavy Industries (Япония 2009 начало производства R1e
Tianjin Qingyuan Electric Vehicle Co. Ltd. Китай 200- строится завод мощностью 20000 шт. в год
Smith Electric Vehicles Великобритания 2010 5000 грузовиков в год в Европе, 10 000 грузовиков в год в США
Германия 2010 начало производства
Германия 2010 начало производства электромобилей smart fortwo и Mercedes[11]
Bavina industries Индия 2009 5000 шт. в год
Bolloré + Pininfarina Италия 2010 начало производства BLUECAR. 60 тысяч в год к 2015 году[12]
Th!nk Норвегия 2009 10000 шт. в год
Detroit Electric Китай - США 2010 начало производства
BYD Auto Китай 2009 - 2010 начало производства Е6[13]
LTI Vehicles Великобритания 2009 начало производства такси для Лондона[14]
Германия 2012 начало продаж в США [15]
Mahindra&Mahindra Индия 2010 начало продаж в Индии[16]
Dongfeng Nissan Китай — Япония 2012 начало продаж в Китае [17]
Ford США 2010
2011
2012		 Коммерческий грузовик
Микроавтомобиль
Автомобиль С-класса[18]
Toyota Япония 2012 начало производства iQ[19]
Beiqi Foton Китай март-апрель 2009 начало производства[20]
Chery Automobile Китай 2009 начало продаж Chery S18[21]

Инфраструктура зарядки электромобилей

Основная статья: Инфраструктура зарядки электромобилей

Правительственные планы

Правительство Ирландии планирует к 2020 году 10 % транспорта перевести на электроэнергию[22].

Правительство Германии планирует к 2020 году вывести на дороги страны 1 миллион электромобилей, гибридных автомобилей и полных гибридов (PHEV)[23].

Правительство Китая планирует начать испытания до 2012 года в 11 городах страны 60 тысяч автомобилей, включая электромобили, гибриды и автомобили на водородных топливных элементах[24].

Правительство Франции планирует к 2012 году вывести на дороги страны более 100 тысяч электромобилей[25].

Электрокар на территории НКМЗ

Электромобили в России

Впервые в России электромобиль, переоборудованный из обычного автомобиля Корховым Игорем Юрьевичем, получил заключение по допуску к участию в дорожном движении и был зарегистрирован в органах ГИБДД, 30 марта 2007 года, благодаря помощи научного работника, общественного деятеля Юрия Юрьевича Шулипы.

По распоряжению мэра Москвы в 2007 г. в городе началась опытная эксплуатация электромобилей. Было закуплено 8 малотоннажных грузовиков и 2 автобуса.

По итогам опытной эксплуатации техники Департамент транспорта и связи Москвы представит на рассмотрение правительства Москвы проект распорядительного документа по использованию электромобильной техники для обеспечения внутригородских грузовых и пассажирских перевозок.

Модели электромобилей

Toyota RAV4 EV, ZENN, ZAP Xebra, General Motors EV1, Chevrolet Volt, Tesla Roadster, REVA, Phoenix Motorcars (SsangYong Actyon)

Производители электромобилей

Прототип Mitsubishi MiEV (Япония)
Прототип

См. также

Примечания

  1. ↑ В Москве вводится многозоновый тариф на электроэнергию // РБК
  2. ↑ S.R.C.Vivekchand; Chandra Sekhar Rout, K.S.Subrahmanyam, A.Govindaraj and C.N.R.Rao (2008). "Graphene-based electrochemical supercapacitors". J. Chem. Sci., Indian Academy of Sciences 120, January 2008: 9−13.
  3. ↑ Zinc-air bus project
  4. ↑ Japan Post looking to switch fleet to electric cars
  5. ↑ PriceWaterhouseCoopers Projects Growth of Electric Car Market
  6. ↑ REVA Electric Car Company Building New Plant in Bangalore
  7. ↑ Tesla Motors откладывает выпуск нового электрокара до 2011 года
  8. ↑ Nissan GT 2012 Mid-term Business Plan Unveiled
  9. ↑ Report: Mitsubishi to Begin i MiEV Retail Sales In Japan A Year Early
  10. ↑ Mitsubishi to Double i MiEV Production Capacity to 20,000 in Fiscal 2011
  11. ↑ Daimler plans to have an electric Mercedes
  12. ↑ Pininfarina/Bolloré BLUECAR EV Shown at Geneva
  13. ↑ BYD Auto To Unveil All-Electric Car
  14. ↑ Manganese Bronze and Tanfield to Produce Electric London Taxis by 2009
  15. ↑ BMW's electric baby
  16. ↑ Electric Car from Mahindra
  17. ↑ Dongfeng Nissan to launch electric cars by 2012
  18. ↑ Ford Rolls Out Accelerated Plan for HEVs, PHEVs and BEVs; To Partner with Magna on BEVs, First One Due in 2011
  19. ↑ Toyota Concept EV Based on the iQ; Company Confirms Plans to Launch Urban Commuter BEV by 2012, Li-ion Prius PHEV in Late 2009
  20. ↑ Beiqi Foton to launch all-electric car in H1
  21. ↑ Chery Unveils First EV
  22. ↑ Govt plan to have 10% of all cars electric by 2020//Газета Belfast Telegraf. 26 ноября 2008
  23. ↑ Germany Aiming for 1M EVs and PHEVs by 2020
  24. ↑ 60,000 new-energy vehicles to trial-run in 11 cities
  25. ↑ Deja Vu for French Plug-In Plans

Ссылки



Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужно сделать НИР?

Полезное


Смотреть что такое "Электромобили" в других словарях:


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»