Электромобили и экология

Пересядем ли мы все на электрокары?

И чего нам это будет стоить?

Без ДВС?

Большинство развитых стран активно поддер¬живает транспорт на электротяге и планирует полностью отказаться от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Запрет на продажу автомобилей с ДВС уже к 2030–2040 годам планируют ввести в Швеции, Дании, Израиле, Ирландии, Исландии, Нидерландах, Франции, Китае, Индии, Германии, Норвегии, Сингапуре, Великобритании и в некоторых североамериканских штатах. Несмотря на то, что сегодня мировой парк электромобилей составляет менее 1%, за последние два года наметился взлет их продаж. За 2020 год в мире продано уже более 1 млн. автомобилей на электротяге.
Но значит ли это, что электромобили станут основным типом транспортных средств? Для ответа на этот вопрос ведущие бренды проводят целый спектр исследований текущего состояния отрасли и перспектив её развития. Какие проблемы уже есть и могут возникнуть при массовом переходе с ДВС на электротягу?


Цена вопроса

Важнейший фактор – стоимость автомобиля. Лидер продаж электромобилей - Тесла объявил, что его “бюджетная” модель электромобиля поступила в продажу. Это первый автомобиль Tesla, предназначенный для массового рынка, поскольку он поставляется с гораздо более доступным ценником - $35 000. Если посмотреть на стоимость наиболее дешевых электрокаров: Nissan LEAF - €: ≈ 30.000-43.000; Hyundai Kona Electric - €: ≈ 35.000-50.000; Renault Zoe €: ≈ 24.000-35.000, становится очевидно, что с такими ценами эти автомобили не могут стать массовыми. Понятно, что с увеличением объема продаж и конкуренции в будущем цены упадут, но явно незначительно. И тогда запрет эксплуатации автомобилей с ДВС приведет к отказу некоторых слоев населения стран от автомобиля вообще. Как на это отреагирует рынок? И где будут мечты о социальной справедливости?

Норвежский подход

Если посмотреть на лидеров стран с максимальной долей электромобилей, а это Норвегия и Китай, то просматриваются еще два важных фактора, определяющих перспективы электрификации автомобилей.
Норвегия - мировой лидер в электрических машинах. В процентном отношении в этой стране продается более 30% электромобилей в год, но население всего 5,4 млн человек. В Норвегии имеются щедрые субсидии, предоставляемые правительством. Норвежцы, имеющие электрокары, пользуются льготами по налогам, для них нет сборов при движении по платным дорогам, они получают бесплатную парковку, а также доступ к полосам общественного транспорта. Но все-таки основная причина высокой доли электромобилей в Норвегии – это дешевая и чистая электроэнергия, получаемая на гидроэлектростанциях. Причем резерва генерации хватит на перевод всех 2,5 млн. автомобилей на электричество.

Опыт Поднебесной

На долю Китая приходится примерно столько же продаж электромобилей, сколько и во всех других странах вместе взятых. В настоящее время страна имеет наибольшее число таких автомобилей в мире. Это больше миллиона на дорогах страны, что составляет почти треть электрокаров всего мира. Основных причины такого положения две: первое место в мире по производству электроэнергии (26%) и первое место в мире по залежам редкоземельных металлов и производству литий-ионных батарей, являющихся основой электрокаров. Конечно, еще играют роль экологические проблемы Китая и желание захватить рынок за счет этих благоприятных условий.

Хватит ли электричества?

Напрашивается вопрос, насколько благоприятны условия в других странах. Весь мир оценивать сложно. Теоретически, если перевести все автомобили на электротягу, то понадобится увеличить производство электроэнергии примерно в два раза. Потому что в 2020 году в мире автотранспорт сжег 1 млрд. тонн бензина и 1 млрд тонн ДТ. Теплотворная способность 1 кг этого топлива примерно 12 кВт. С учетом того, что к 2035 году в мире будет 2 млрд. автомобилей и с учетом их среднего к.п.д. 33%, на электрификацию дополнительно потребуется 13 трлн. кВт в год. И это без учета роста потребления электроэнергии (примерно в 1,5 раза) на другие нужды к этому году. Такое увеличение производства электроэнергии без ядерной энергетики сомнительно.

Сделано в Германии

Рассмотрим проблему на примере развитой европейской страны. Сегодня в Германии зарегистрировано 46,5 млн. автомобилей на 83 млн. жителей. В среднем, за год каждый немец проезжает около 14 000 км. При расходе 10 л/100 км немцы сжигают 116 млн. тонн бензина и ДТ в год. Для компенсации такого количества тепловой энергии электричеством понадобится 460 млрд. кВт. В 2020 году в Германии произведено 610 млрд. кВт., из которых 46% приходилось на возобновляемые источники энергии, 29% - на уголь и 10% - на природный газ.

Если Германии удастся к 2030–2040 году полностью перевести автомобили на электричество, а к этому времени уже не будет атомных электростанций и станций, работающих на угле, то дополнительных 500 – 600 млрд. кВт придется генерировать «зеленой энергетикой» и газовыми электростанциями. Тут уже есть проблемы с таким количеством производства электроэнергии, особенно в зимние морозы, когда останавливаются «ветряки» и засыпает снегом «солнечные» батареи.

Аккумулятор

Следующая проблема – производство и утилизация аккумуляторов. Электромобили невозможно представить без аккуму¬ляторов. Именно аккуму¬ляторы накапливают в себе электри¬чество, а за циклы зарядки/разрядки отвечает химическая реакция, возникающая в результате взаимо¬действия нескольких химических элементов. Самые распро¬странённые: литий, кобальт, марганец и неодим. Без них не собрать батарею, а значит, и электромобиль. Литий-ионных батарей точно на всех не хватит. Скорее всего, будут появляться другие аккумуляторы. Как бы то ни было, это серьезная проблема, не говоря уже о безопасности. Ведь сегодняшние батареи при ДТП взрываются и быстро воспламеняются. Кроме того, пока нет точных данных о ресурсе таких батарей. На 5 лет, наверное, хватит, потом придется менять батарею, а это 50 % стоимости автомобиля.

Заряжай!

Еще одна проблема – заряд батареи. Хорошо, если у автовладельца частный дом. Тогда батарея за ночь заряжается, а днем он ездит по городу, в теплое время 200 км с одной зарядки, а зимой, в минус 20 градусов, 50 километров. Для поездки на таких автомобилях между городами придется каждые 200 км останавливаться на зарядку на 30 минут, и это без учета очереди. Остальным надо будет заряжаться на зарядных станциях. И здесь могут быть проблемы с их достаточным количеством на всех дорогах.

Для быстрой зарядки на один пост необходимо более 100 кВт мощности. Помножьте на количество одновременно заряжающихся автомобилей, и вы поймете, что для решения такой задачи придется проложить тысячи километров дополнительных линий электропередач, сотни подстанций, в т.ч. в центрах городов и вдоль магистралей. Что-то подсказывает, что все эти расходы лягут на плечи счастливых владельцев электрокаров в виде стоимости электроэнергии. А при дефиците цена «за свет» может сильно подскочить. В Техасе этой зимой при резком похолодании и снегопаде цена за кВт выросла в 20 раз. А была в два раза дешевле бензина.

Зелёный вопрос

Конечно, все эти проблемы со временем можно будет решить. Прогресс не стоит на месте. Все новшества в мире всегда внедрялись с трудом. Но тут важно понять, решается ли главная задача всего этого большого переворота в автотранспорте – экологическая. Парижское соглашение предусматривает удержание роста глобальной средней температуры «намного ниже» 2°C и приравни¬вает самые разные способы загрязнения экологии к измеримому показателю уровня двуокиси углерода - CO₂. Это соединение известно как углекислый газ, и его считают ключевым виновником парникового эффекта.

Но если посмотреть на вклад парниковых газов в парниковый эффект -повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса, становится очевидным, что водяной пар является основным естественным парниковым газом.

Газ _ Формула_ Вклад
Водяной парH2O 36—72 %
Углекислый газCO2 9—26 %
МетанCH4 4—9 %
ОзонO3 3—7 %

Эко-класс

Доля углекислого газа в три раза меньше, а деятельность человека в производстве углекислого газа пока составляет не более 15 %, из них половина приходится на автотранспорт. Итого вклад ДВС автомобилей составляет менее 2%. Есть сомнения относительно решения этой задачи.
При этом ученые посчитали, что для того, чтобы ограничить повышение температуры атмосферы Земли, количество электромобилей в мире должно будет достичь 600 миллионов к 2040 году.

Минтранс РФ разработал дорожную карту по введению в 2021 году в городах зон, в которые будет запрещен въезд автомобилей с низким экологическим классом. Экологическая опасность автотранспорта заключается в выбросах вредных веществ, парниковых газов и излучении шума и вибрации. Основными источниками выбросов автомобиля являются двигатель внутреннего сгорания, испарение топлива через систему вентиляции топливного бака, а также ходовая часть.

Жжем резину

В результате трения шин о дорожное покрытие, износа тормозных колодок и коррозии металлических деталей, независимо от выбросов двигателя, образуются частицы мелкодисперсной пыли. При эрозии катализатора выделяются платина, палладий и родий, а при износе накладок сцепления также выделяются токсичные вещества, такие как свинец, медь и сурьма.
Если посмотреть на состав выхлопных газов, то очевидно, что вредные примеси в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания являются отравляющими веществами.


Флора и фауна

В Европе от заболеваний, связанных с выхлопными газами, умирает более 200 тыс. человек в год. Поэтому решение экологической задачи должно лежать в другой плоскости: защита человека, флоры и фауны от вредных примесей в выхлопных газах ДВС, которые всё отравляют уже сегодня. А парниковый эффект может быть проявится когда-то в неопределённом будущем.

Концентрация вредных примесей отработавших газов двигателя нового автомобиля соответствует текущим требованиям экологического класса. Но со временем эти показатели ухудшаются вследствие износа ЦПГ, применения некачественного топлива и загрязнения топливной системы.
Износ ЦПГ приводит к снижению компрессии, ухудшению условий смесеобразования и сгорания топлива.


Карбоны и нагары

В результате образуются нагары. Это твердые карбоны, которые попадая в масло, еще более интенсивно изнашивают двигатель. Кроме того, ухудшается съем масла, которое попадает в камеру сгорания и ухудшает состав смеси. В результате износа ЦПГ увеличивается концентрация угарного газа и несгоревших углеводородов.

При высоких нагрузках увеличивается температура цикла, что ведет к росту концентрации окислов азота. Загрязнение топливной системы, снижение производительности и давления ТНВД (особенно в дизелях), нарушение подвижности игл форсунок и закоксовывание сопел форсунок приводят к ухудшению состава смеси, качества распыла, полноте сгорания и увеличению концентрации угарного газа и несгоревших углеводородов.

Очевидно, что техническое состояние и безопасность машины зависят не столько от возраста, сколько от реального состояния. Например, один владелец ухаживает за машиной и содержит ее в исключительно исправном состоянии, независимо от ее возраста, а другой относится небрежно и безответственно, и она у него уже "убитая" на второй-третий год.

Объективный техосмотр

Значит необходим объективный контроль реального технического состояния. Для автомобилей, не достигших назначенного предельного срока достаточно проходить техосмотр, но не на бумаге, а фактически. В России средний жизненный цикл автомобиля составляет 13,5 лет. То есть большое количество автомобилей перешагнуло предельный срок эксплуатации. При наступлении этого срока можно вместо ТО проходить более полный контроль технического состояния с глубокой диагностикой всех систем, по результатам которого выдавать разрешение на 1 год эксплуатации или отправлять автомобиль на устранение замечаний.

Что касается экологической безопасности, то здесь есть ряд мер, которые позволят решать эти проблемы. Повысить качество топлива.
Восстановить контроль эмиссии вредных примесей отработавших газов на дорогах. Пересмотреть нормативы выбросов (3% СО это очень много).
Производить замеры не только СО, но и СН и NOx. Применение моющих и корректирующих присадок в топливо. Применение ресурсосберегащих присадок в масло двигателя, КПП, ШРУС, ГУР и др. узлов.


Ресурсосберегающая технология «Супротек»

Просматривается комплекс экономических, технических и организационных мер в более широком диапазоне направлений.
Ресурсосберегающая технология «СУПРОТЕК» позволяет решать проблемы технической и экологической опасности автотранспорта. Обработка ДВС легковых автомобилей составами «Актив Плюс» и «Актив Стандарт», внедорожников - «Актив Премиум», грузовиков - «МАКС ДВС» восстановит компрессию и снизит расход топлива, что позволит вернуться к заводским уровням выбросов вредных примесей. А увеличение ресурса сохранит низкий уровень эмиссии на длительный срок.

Для загрязненных двигателей целесообразно на первом этапе использовать «Долговременную промывку СУПРОТЕК». Применение промывки топливной системы и присадок SGА для бензиновых, SDA и SDA МАКС (для грузовиков и спецтехники) для дизельных двигателей позволит отмыть и поддерживать в чистоте и исправности топливную систему.


Очистит и смажет ТНВД и форсунки, что обеспечит производительность насоса, подвижность игл и чистоту сопел. Это восстановит качество распыла топлива, его сгорания и низкий уровень вредных примесей.
Фирменные трибосоставы

Триботехнические составы «ТНВД» и «ТНВД МАКС» (для грузовиков и спецтехники) восстанавливает и поддерживает оптимальные характеристики топливных насосов высокого давления дизельных двигателей. Состав «ГУР» обеспечит надежную эксплуатацию гидроусилителя руля за счет поддержания производительности и давления насоса ГУР. Использование пластичной смазки «СУПРОТЕК Универсал-М» или «Триботехнический концентрат» в ШРУС и ступичных подшипниках исключит их перегрев и многократно увеличит ресурс безаварийной работы.

Юрий Лавров, кандидат технических наук

трибосостав

Актив Стандарт 

Меньше двигатель - 

больше выгода

ХИТ ПРОДАЖ

Антибактериальный "Очиститель кондиционера и вентиляции салона"

Акции СУПРОТЕК

ЧИСТАЯ ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА 

Топливные присадки SGA и SDA