Альтернативное топливо для автомобилей
Теория заговоров легко объясняет главенство ископаемого топлива в мире. Во всем обвиняют нефтяных магнатов, которые вот уже более века вставляют палки в колеса автомобилей на альтернативной энергии. Однако насколько беспроблемна эта самая альтернативная энергия и достаточно ли ей просто не мешать завоевывать мир?
Когда речь идет об альтернативном автомобильном топливе, то в первую очередь имеют ввиду биогаз и электричество. Источники эти неновы. Например, автомобили с ГБО были еще полвека назад, не говоря уже об электромобилях. Однако проблемы этих энергий остались практически нерешенными до сих пор, отчего они и не могут конкурировать с нефтью. Проблема биогаза – сложный производственный процесс, а электричество так и не научились эффективно и компактно хранить. Поговорим о реальных перспективах этих источников в автомобильной промышленности.
Биогаз синтезируют из отходов сельского хозяйства, а именно из силоса, птичьего помета, соломы и т.п. Этот вид углеводородного топлива вполне может заменить ископаемый метан. Но ведь если из отходов можно производить топливо для машин, то не это ли та самая топливная независимость? Убивается сразу два зайца: утилизация биомассы и производство биогаза. Но в реальности установка получения биогаза – дорогое и долгоокупающееся оборудование. О самостоятельном получении биотоплива в сколь серьезных масштабах пока и речи быть не может. Например, установка стоимостью 15 тыс. рублей сможет производить только 1,4 м³ биогаза в сутки. Этого количества не хватит даже кухонной плите, не говоря уже об ДВС автомобиля.
Современные промышленные установки производят до 5 тыс. м³ ежедневно. Однако полученый биогаз – это еще не готовое топливо. Метана в нем не более 55%, поэтому биогаз необходимо очищать, а это связано с дополнительными расходами. К тому же промышленный синтез самого биогаза – процесс довольно затратный. В бункер промышленной установки необходимо ежедневно отправлять 25 т силоса и 35 т навоза. Их нужно покупать и транспортировать. Не забываем и энергоемкость установки, потребляющей 1000 кВт•ч электричества в сутки и до 5 кВт•ч теплоэнергии. Годовое техническое обслуживание такой установки обходится порядка 4 млн. рублей, которые также войдут в себестоимость биогаза. Стоимость промышленной установки составляет около 1 млн. евро. Очевидно, что такие инвестиции при низкой добавочной стоимости будут окупаться очень долго.
Электричество в автомобильном развитии уже неоднократно пыталось сделать топливную революцию, однако до сих пор глобальной электромобильной экспансии так и не случилось. Во всем виноваты дорогие аккумуляторы, которые делают электромобиль дороже, чем его бензиновый клон в аналогичном кузове. К тому же эти недешевые батареи служат не более двух лет. Правда, некоторые производители обязуются пожизненно производить плановую замену батарей за свой счет. Но остается небольшой запас хода, который сегодня нельзя никак побороть. В результате такие преимущества, как рекуперация при торможении, большой крутящий момент, отсутствие выхлопа и вибрации, недорогое обслуживание не перевешиваю главного недостатка.
Возьмем, к примеру, недорогой электромобиль, собранный на платформе Chery QQ. Стоимость его аккумуляторов составляет 20% от стоимости самого автомобиля, причем хватает их на два года. Если перевести стоимость батарей в топливный эквивалент, то получится количество бензина, на котором QQ проехал бы 30 тыс. км. Данный пробег набирается среднестатистическим автомобилем примерно за два года. Однако чтобы заряжать электромобиль, необходимо покупать электроэнергию, а это дополнительные расходы. К тому же, время зарядки батарей несравненно длиннее, чем время наполнения бензобака. Не в пользу электромобиля говорит его ограниченный пробег.
Но проблема может разрешиться в уже недалеком будущем благодаря появлению литий-фторных аккумуляторов, емкость составляет 6,247 кВт•ч/кг. К примеру, свинцово-кислотные батареи обладают емкостью только 0,06 кВт•ч/кг. Разница, как видите, колоссальная. Литий-ионные батареи более емкие, но все равно уступают литий-фторным немного-немало в 27 раз. Кроме того, литий-фторные аккумуляторы выдерживают более 10 000 циклов зарядки, тогда как свинцово-кислотные до 1500, а литий-ионные до 5-6 тысяч.
Сегодня в качестве тяговых элементов литий-ионные аккумуляторы используются в основном на гибридных установках. Они существенно дороже свинцово-кислотных и, кроме того, требуют сложной системы контроля заряда. К сожалению, стоимость литий-фторных аккумуляторов пока неизвестна, поэтому их сравнение по этому показателю невозможно.
Вес тягового электродвигателя мощностью 80 л.с. составит порядка 100 кг. При этом разница в весе одноплатформенных бензиового и электрического автомобилей составит, примерно, 100 кг. Если эту разницу компенсировать за счет установки дополнительной секции литий-фторных батарей, то теоретически это даст дополнительных 1300 км пробега (!). Если сравнивать энергоемкость бензина и литий-фторных батарей исходя из массы, то батареи уступят бензину только в 1,5 раза. Однако реальная емкость батарей, как правило, оказывается вдвое ниже теоретической. Но и в этом случае 100 кг батарей дадут более 600 км пробега, для преодоления которых бензиновому автомобилю пришлось бы потратить половина штатного бака.
Как видно, уже в обозримом будущем электромобиль без проблем может конкурировать с бензиновым автомобилем по запасу хода. В активе электромобиля остается высокий крутящий момент, начиная с самых малых оборотов, простое обслуживание, отсутствие выхлопов, шума и вибрации. Дело остается только за адекватными по цене литий-фторными батареями. И вот здесь как раз самое время вмешаться нефтяным магнатам, ведь такая конкуренция действительно может свести на нет потребность в ДВС. Несомненно, они будут всячески сопротивляться и делать все возможное, чтобы литий-фторная технология обходилась непомерно дорого. Но не будем забывать и о том, что мощные игроки найдутся и по ту сторону баррикад!
