Электромобиль: перспективы и проблемы
В материалах рубрики использованы сообщения следующих журналов: «BBC Science Focus», «Economist» и «New Scientist» (Великобритания), «Geo» (Германия), «Science News» и «Scientific American» (США), «Philosophie Magazine», «La Recherche», «Science et Vie Junior» и «Sciences et Avenir» (Франция).
Как повлияет широкое распространение электромобилей на глобальные энергетические системы и на всю экономику?
Правительство Норвегии намерено с 2025 года запретить автомобили с двигателями внутреннего сгорания, заменив их электрическими или гибридными, подзаряжаемыми. К тому же году Нидерланды собираются прекратить продажу дизельных и бензиновых автомобилей. Германия к 2030 году запретит двигатели внутреннего сгорания, а во Франции и в Великобритании обычные автомобили перестанут продаваться с 2040 года. Но самые радикальные меры планирует Китай, где уже бегает почти половина всех электромобилей мира, и за прошлый год их продажи превысили миллион единиц. По планам в 2025 году электромобили должны составить 80% автопроизводства в КНР и 10% из выпущенных должны пойти на экспорт. Для сравнения: в Европе и США электромобили составляют чуть более 20% всего парка, а продано новых электромобилей в 2018 году 380 000 и 375 000 соответственно. Согласно прогнозу Международного энергетического агентства, к 2030 году в Европе электромобили составят 26% в продаже новых автомобилей, в Китае — 28%, а в США — всего 8%.
Насколько оправдаются эти планы, во многом зависит не только от общего положения экономики после коронавирусной пандемии, но и ещё от одного фактора — технологии аккумуляторов. При сравнении технических, эксплуатационных и финансовых характеристик получается, что преимущества на стороне старого доброго автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Цены, радиус поездки с одной заправки, время на заправку, срок службы, безопасность — пока всё у них лучше и выгоднее. С другой стороны, работа электромобиля меньше отягощает атмосферу парниковыми газами — при условии, что он заряжается от возобновляемых источников энергии. Доля таких источников в мировом производстве электроэнергии с 22% в 2001 году выросла сегодня до 33%, в частности в Европе до 36%, в Китае до 26%, в США — до 18%. Повседневные расходы на эксплуатацию и ремонт электромобиля значительно ниже. Но, чтобы стоимость владения электромобилем сравнялась с таковой для обычного, почти вдвое должна упасть цена аккумуляторов (с современных 180—200 долларов на киловатт-час до 100 долларов и ниже). Экономисты прикидывают, что это может произойти в 2022—2026 годах.
Если каждая семья в развитых странах обзаведётся своим электромобилем, к 2050 году всемирный спрос на электроэнергию вырастет на 20—38%. Таким странам придётся сильно перестраивать свою электроэнергетику. Но развивающиеся государства получат то преимущество, что всё или почти всё смогут строить заново, на самом современном уровне (как ранее им не пришлось развивать телефонную сеть: они сразу обзавелись сотовой телефонией). Во всём мире старые бензиновые заправки придётся заменять на электрические. Многие страны, не имеющие собственных запасов нефти, освободятся от импорта горючего, в той или иной мере перейдя на такие источники энергии, как ветер, солнце, ГЭС и АЭС. Нефтедобывающие страны утратят важную долю своего рынка, что приведёт к изменениям не только в экономике, но и в политике.
Эти прогнозы, однако, упираются в современное состояние техники запасания электроэнергии. Здесь наиболее перспективна комбинация анодов из лития с твёрдыми электролитами. Каждый атом литиевого анода способен хранить энергию, а в графитовых анодах, применяемых ныне в литий-ионных батареях (см. «Наука и жизнь» № 12, 2019 г.), только 14% атомов (1 — лития на 6 — углерода) участвуют в запасании и выдаче энергии. Твёрдые электролиты негорючи, что устраняет главный недостаток литий-ионных батарей, которые, если их температура в процессе работы превысит 150°C, могут взрываться. Некоторые твердотельные электролиты сильно ускоряют зарядку аккумулятора. Японская фирма «Тойота» обещает выпустить аккумуляторы такого типа в ближайшие два года. Однако, уйдя от зависимости от нефтяных залежей, не попадёт ли мир в зависимость от стран, где имеются запасы лития? А таких стран ещё меньше, чем нефтепроизводящих. Срочно требуется технология вторичной переработки и использования литий-ионных батарей. Сейчас их перерабатывается менее 5%, а свинцовых аккумуляторов — более 99,5%.
Некоторые говорят о большой пожароопасности электромобилей при случайном замыкании внутри аккумуляторной батареи. В мире уже отмечено несколько случаев, когда автомобиль сгорал полностью. Однако последствия вряд ли могут быть более серьёзными, чем при возгорании обычной машины с 50 литрами бензина в баке. Конечно, разница в том, что пожар аккумуляторов надо гасить не пенным огнетушителем, а большими объёмами воды. А ещё необходим контроль с помощью инфракрасной (тепловой) камеры, чтобы проверить, не продолжается ли выделение тепла в глубине батареи без заметного снаружи огня. И специалисты говорят, что потушенная батарея остаётся ещё опасной как минимум в течение суток: в ней может возникнуть новый очаг тепловыделения. Так что, например, немецкие пожарные команды обзавелись специальными большими баками с водой, куда потушенный электромобиль (или то, что от него осталось) целиком погружают на 24 часа. Только после этого он считается обезвреженным. Если такого бака нет, недогоревший электромобиль надо просто оставить на открытой бетонированной площадке и дня три близко не подходить. Но, говорят немецкие пожарные, электромобиль не более пожароопасен, чем обычные бензиновые. А их в среднем за сутки сгорает по Германии 110 экземпляров.
Статьи по теме
Читайте в любое время
