В 2020 году самый яркий представитель электромобилестроительной отрасли, компания Tesla, Inc., поставила покупателям 499 550 автомобилей с электрическим приводом.
Это чуть меньше, чем поставленная её харизматичным руководителем Илоном Маском цель — он ещё в начале 2019 года обещал довести продажи Tesla до полумиллиона в год. Не хватило меньше одного промилле. Но произвела компания всё-таки больше: 509 737. Светлое будущее производителя электромобилей не вызывает сомнений у инвесторов: за пять лет с начала 2015 до начала 2020 акции Tesla выросли примерно в два раза, а за 2020-й они подорожали в 10 раз, и сейчас стоят более 800 долларов.
Однако по итогам одиннадцати месяцев 2020 года суммарный выпуск электромобилей в мире, включая подзаряжаемые гибриды, составляют всего лишь шесть процентов от общего производства легковых автомобилей. При этом практически все ведущие автопроизводители мира уже производят модели с электрическим приводом.
Хроника объявленной смерти
Оптимизм в отношении перспектив электропривода связан с тем, что во многих странах мира приняты решения о запрете продаж новых легковых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), работающих на бензине или дизельном топливе. Автопроизводители просто вынуждены готовиться к этой замене.
Первой уже через пять лет собирается прекратить регистрацию новых автомобилей на ископаемом топливе Норвегия, затем в течение десятилетия с 2030 по 2040 это сделают ещё несколько европейских стран. А в 2050 несколько государств собираются запретить и использование ДВС.
В Норвегии объединились несколько особенностей: небольшое население, высокие доходы (в первую очередь благодаря нефти и газу) и производство электроэнергии почти исключительно на ГЭС, то есть из возобновляемого источника энергии (ВИЭ). Переход на электропривод гарантирует Норвегии снижение выбросов углекислого газа. Этого нельзя сказать о большинстве других стран Европы. Но они предпринимают заметные усилия в переходе с ископаемого топлива на возобновляемые источники, и достигли определённых успехов — в Великобритании и ФРГ уже в 2019 году в некоторые периоды электричество из ВИЭ составляло около половины всего производства.
Самый мощный удар по ДВС должны нанести ограничения в Китае, где в 2019 году были проданы 25 миллионов автомобилей. КНР пока не конкретизировал дату запрета — предварительно регистрацию новых автомобилей собираются прекратить в 2040 году, а в 2050 полностью запретят их эксплуатацию. При этом в Китае до сих пор около 60 процентов энергии производится из угля. Но в последние годы там предприняты усилия по переходу на ВИЭ. На данный момент КНР уже стал лидером в производстве ветрогенераторов и солнечных батарей. Так что весьма вероятно, что планы по доведению доли ВИЭ к 2050 году до 48 процентов Китаю удастся выполнить.
Однако в целом в мире до сих пор большую часть электроэнергии получают сжиганием угля и газа — в 2018 году доля угля в электрогенерации составляла 38 процентов, а газа 23.
От колыбели до могилы
С точки зрения владельца электромобиль практически не загрязняет окружающую среду — ведь он не создаёт отработавших газов.
Но кроме них у автомобиля традиционной конструкции существуют и менее заметные загрязняющие факторы. В двигателе внутреннего сгорания необходимо периодически менять моторное масло, а если машина оснащена автоматической коробкой передач надо каждые несколько десятков тысяч километров — еще и трансмиссионную жидкость. В Северной Америке АКП доминирует, доля легковых автомобилей с «автоматом» в парке превышает 90 процентов, в Азии и Европе, в том числе в России, она устойчиво растёт. Отработанные жидкости надо утилизировать, и это не самый «чистый» процесс.
Электромобиль же в таких заменах не нуждается. Конечно, различные смазочные материалы применяются и в электрическом приводе, но их существенно меньше. Даже продуктов износа тормозных колодок электромобиль производит меньше, так как замедление обеспечивается системой рекуперации, и вместо трения колодок и отвода энергии в виде тепла она идёт на подзарядку аккумуляторов.
Но изготовление электромобиля требует затрат энергии и неизбежно приводит к выбросам углекислого газа. Поэтому следует считать весь жизненный цикл автомобиля, от его изготовления до утилизации — так сказать, от колыбели до могилы.
Наибольший вклад в увеличение углеродного следа электромобиля вносит производство аккумуляторных батарей. По данным Volkswagen, именно оно создаёт более 40% от объёма углекислого газа при изготовлении электромобиля. В итоге выбросы CO2 при производстве электромобиля вдвое превышают таковые при изготовлении аналога с дизелем. У концерна есть опыт производства модели и в дизельной версии, и его электрического варианта e-Golf. Эти версии имеют одинаковый кузов, так что сравнение максимально репрезентативно.
Суммарный углеродный след у электрического и дизельного Volkswagen Golf уравнивается только при пробеге около 125 тысяч километров. Если принять средний годовой пробег в 25 тысяч километров в год — а это немало для частного владельца, — экологические преимущества электропривода начинают проявляться только на шестом году эксплуатации.
Батареи становятся лучше
Технологии прогрессируют, средняя стоимость одного киловатт-часа (кВт∙ч) ёмкости литий-ионных аккумуляторов за десять лет снизилась в 8,7 раза! И это важный фактор не только снижения себестоимости, но и повышения потребительских качеств электромобиля. Возможность реже его заряжать позволяет избавиться от главного недостатка электромобиля — ограниченного автономного пробега.
Параллельно совершенствуются и технологии производства аккумуляторов. Производители накапливают опыт, совершенствуют конструкцию и технологии производства — затраты энергии уменьшаются, снижаются и выбросы углекислого газа.
Однако добыча основного материала для современных аккумуляторов, лития, сама по себе наносит ущерб экологии — так, в пустыне Атакама в Чили, откуда на мировой рынок в последние годы шло до 40 процентов лития, местные жители уже почувствовали дефицит воды. Там литий содержится в грунте в виде соляного раствора, его интенсивное выкачивание понижает уровень грунтовых вод в целом. Кроме того, основные месторождения лития расположены в Австралии Южной Америке, то есть далеко от мест производств электромобилей, и их транспортировка означает выбросы CO2 — грузовых судов с электроприводом пока не выпускают, а эпоха парусников давно прошла.
В Европе месторождения лития нашли в нескольких странах. Самое обширное в Португалии, но местные жители опасаются, что добыча «белой нефти» нанесет ущерб местности и навсегда испортит пейзаж. Однако в Европе твёрдо намерены наращивать производство электромобилей, а для этого экономия на добыче и доставке лития тоже имеет значение.
Тут могла бы помочь утилизация батарей с извлечением из них лития и других металлов. Но сейчас это обходится дороже, чем добыча ископаемых. Пока, однако, батарей для переработки ещё немного. Возможно, увеличение числа электромобилей к концу десятилетия позволит сделать эти процессы более производительными и дешёвыми.
Как оказалось, деградируют батареи не так быстро, как предполагалось. В октябре 2020 года Tesla 2013 года, принадлежащая Хансйоргу фон Геммингему из ФРГ проехала свой миллионный километр. Правда, батарею на ней поменяли при пробеге около 500 тысяч км, а на последней сотне тысяч пришлось заменить и электродвигатели. Но ведь и ДВС, и другие части обычных автомобилей приходится ремонтировать и даже менять при таких же пробегах.
Не топливо, а энергоноситель
Одним из перспективных вариантов считается использование топливных элементов. В них водород реагирует с кислородом воздуха, производя водяной пар и электричество. В конце 2020 года в Японии начались продажи уже второго поколения Toyota Mirai — первой в мире серийной модели, которая заправляется водородом. На таких автомобилях также имеется и аккумулятор, которые запасает энергию при рекуперативном торможении — как и в гибридном приводе с ДВС.
Водород нельзя считать альтернативным топливом — по сути это просто носитель энергии, которая тратится на его производство. Как правило, это электролиз воды. И используемая при этом электроэнергия может быть любого происхождения, атомной, из ископаемого топлива или ВИЭ.
Водород можно использовать и в двигателях внутреннего сгорания, с этим методом его использования экспериментировали в начале века Mazda и BMW. Но даже когда его сжигают, он не становится конкурентом метана или бензина — это по-прежнему носитель энергии.
Пока только статпогрешность
В России объёмы продаж электромобилей в 2020 году выросли, но их доля в продажах новых автомобилей близка к статистической погрешности: за девять месяцев 2020 года импортированы 343 новые «электрички», что составляет 0,3 процента от продаж новых легковых автомобилей, которые за тот же срок составили примерно миллион. С ввозом подержанных дела обстоят намного лучше — благодаря обнулению ввозной пошлины в июне 2020 года импорт подержанных электромобилей стал выгоднее. Электромобилей с пробегом ввезено в десять раз больше, чем новых, 3770 штук. Однако электрокар до сих пор стоит дороже «топливного» аналога, а сэкономить благодаря относительной дешевизне электроэнергии получается не у всех — какая разница сколько стоит заправка, если заправляться почти негде? Все планы по развитию сетей пока реализуются очень медленно.
Собственного производства электромобилей в России нет – дальше экспериментов дело не заходит, хотя работать с этой темой начали ещё в СССР. Новые технологии требуют значительных инвестиций с неясными сроками окупаемости. На данный момент только один электромобиль близок к серийному производству — это ZETTA. Но его выпуск в очередной раз был перенесен из-за недостатка средств. А, например, электромобиль Кама-1 пока лишь проект, о сроках начала производства которого нет официальной информации.
Лучше обстоят дела с производством электробусов, так как его стимулируют заказы от Москвы, где на декабрь 2020 года их было уже 577. А в 2020 году электробусы появились на маршрутах в Самаре и Набережных Челнах.
Для мегаполисов польза электротранспорта. Однако для России, где в некоторых областях которой и 200-300 км не считается значительным расстоянием между городами, строительство обширной сети зарядных станций оказывается сложной и дорогой задачей. Кроме того, неэффективность ДВС в нашем климате иногда превращается в плюс – та часть энергии топлива, которая не превращается в механическую работу, может использоваться для обогрева салона.
Своя колея
В российских условиях альтернативой перехода с ДВС на электротранспорт с точки зрения баланса экономики и экологии может стать использование природного газа. Метан сгорает без образования сажи и соединений тяжелых металлов, которые присутствуют в выхлопах обычного топлива, стоимость его существенно ниже, чем бензина или дизельного топлива, а запас хода на метане, особенно сжиженном, сопоставим с таковым на обычном топливе.
Удивительно, что Россия – один из мировых лидеров по добыче газа, — до сих пор использует метан как автомобильное топливо в гораздо меньших масштабах, чем Армения (56% автомобилей на компримированном природном газе), Италия, Боливия, Аргентина, Иран и ещё с десяток стран.
Метан можно синтезировать с использованием атмосферного углекислого газа, и тем самым снизить ущерб для озонового слоя — при сгорании такого синтетического метана баланс CO2 не меняется. Кроме того, метановое топливо можно получать из биомассы.
Путей уменьшения углеродного следа и загрязнения воздуха немало и у каждого есть свои преимущества и недостатки, весомость которых может меняться в зависимости от региона, страны и даже местности. То, что хорошо для Норвегии и Франции, может быть нерациональным решением в Японии или России. На многих территориях традиционный автомобиль будет ещё долго оставаться более удобным и выгодным, чем электрический.
