Создание и развитие электромобиля

Однако производство электромобилей в конце прошлого века развивалось и по другую сторону океана - в Европе. Крупнейшие французские и немецкие компании, такие как Volkswagen, Renault, Peugeot и Citroёn занимались собственными разработками в этой области.
 
Volkswagen выпустил электрические версии своих популярных моделей Golf и Jetta. В 1995 – 1998 году было произведено около двухсот электромобилей под названием CityStromer. Эти четырёхместные машины с пятискоростной механической трансмиссией развивали скорость до 100 км/ч. Они оборудовались кислотно-свинцовыми батареями. Запас хода составлял 50 –90 км.

Volkswagen Golf CityStromer, 1995 г.

Компания Citroёn занималась производством электромобиля Berlingo Electrique. Максимальная скорость этого фургона – 96,5 км/ч, запас хода –  до 95 км. Производство данной модели продолжалось до 2005 года.

Renault в 90-е годы выпускала Clio Electrique. Эта модель имеет максимальную скорость 100 км/ч, может преодолеть до 100 км без подзарядки.

Renault Clio Electrique

Автоконцерн Peugeot тоже не остался в стороне от этого процесса и добился определённых успехов. В 1995 году Peugeot представил модель 106 Electrique, которая была признана самым экологически чистым автомобилем Европы. Эта машина обладала способностью развивать скорость до 96 км/ч и преодолевать расстояние до 88 км. Позднее был разработан Peugeot Partner Electric. Его запас хода – 90 км, максимальная скорость – 90 км/ч.

Peugeot 106 Electrique

Перспективы

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.

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).

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

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 двухместных 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.

По прогнозам PriceWaterhouseCoopers к 2015 году мировое производство электромобилей вырастет до 500 тыс. штук в год.

Планы автопроизводителей

Правительственные планы

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

Правительство Германии планирует к 2020 году вывести на дороги страны 1 миллион электромобилей, гибридных автомобилей и полных гибридов (PHEV). Серийное производство должно начаться уже в 2011 году. До 2012 года на эти цели из бюджета будет выделено 500 миллионов евро.

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

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

Правительство Южной Кореи поставило цель автомобилестроительным компаниям начать массовое производство электромобилей до второй половины 2011 года.

Сравнение с ДВС — преимущества и недостатки

Преимущества.

                      Отсутствие вредных выхлопов в месте нахождения электромобиля.

                      Простота конструкции (простота электродвигателя и трансмиссии, отсутствие необходимости в переключении передач) и управления, высокая надёжность и долговечность экипажной части (до 20—25 лет) в сравнении с обычным автомобилем.

                      Возможность подзарядки от бытовой электрической сети (розетки), но такой способ в 5—10 раз дольше, чем от специального высоковольтного зарядного устройства.

                      Электромобиль — единственный вариант применения на легковом автотранспорте дешевой (по сравнению с бензином) энергии, вырабатываемой АЭС, ГЭС и электростанциями других типов.

                      Массовое применение электромобилей смогло бы помочь в решении проблемы «энергетического пика» за счёт подзарядки аккумуляторов в ночное время.

                      ТЭД имеют КПД до 90-95 % по сравнению с 22-60 % у ДВС.

                      Меньший шум за счёт меньшего количества движимых частей и механических передач.

                      Высокая плавность хода с широким интервалом изменения частоты вращения вала двигателя.

                      Возможность подзарядки источников энергии во время рекуперативного торможения.

                      Возможность торможения самим электродвигателем (режим электромагнитного тормоза) без использования механических тормозов — отсутствие трения и соответственно износа тормозов.

Недостатки.

   Аккумулятор 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 — более 300 °С). Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом. Одним из перспективных направлений стала разработка никель-металл-гидридных аккумуляторов с оптимальным соотношением энергоёмкости и себестоимости, перспективными считаются и аккумуляторы на основе полипропилена, однако из-за патентных ограничений на электромобилях применяются свинцово-кислотные АКБ. Впрочем, энергоёмкость таких АКБ увеличилась за XX век в 4 раза (до 40—45 Вт·ч/кг) и они не требуют обслуживания в течение всего срока службы. 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) и кислоты.

   Около 10 % энергии теряется в коробке передач и других элементах трансмиссии. Для решения этой проблемы компания Mitsubishi Motor разработала колесо с встроенным электродвигателем (мотор-колесо). Система получила название Mitsubishi In-wheel motor Electric Vehicle (MIEV). Аналогичное мотор-колесо разработала Toyota. Прототип автомобиля Toyota Fine-T может поворачивать колёса перпендикулярно оси автомобиля, что позволяет значительно упростить парковку. Возможно также решением данной проблемы будет отказ от коробки передач в пользу обычной цилиндрической передачи, как на локомотивах (КПД около 95 %) или простого карданного вала, как на троллейбусах.

   Часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребителей (например, свет или воздушный компрессор). Предпринимаются усилия, чтобы решить эту проблему с использованием топливных элементов, ионисторов и фотоэлементов.

   Для массового применения электромобилей требуется создание соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов («автозарядные» станции).

   При массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой сети возрастают перегрузки электрических сетей «последней мили», что чревато снижением качества энергоснабжения и риском локальных аварий сети.

   Длительное время зарядки аккумуляторов по сравнению с заправкой топливом.

   При использовании в качестве ТЭД двигателя постоянного тока необходимо тщательное обслуживание (в частности проверка щеток коллектора) из-за «капризности» электродвигателя.

Заключение

Многие электромобили, выпущенные в середине 90-х, до сих пор «бегают» по дорогам США и стран Европы, радуя своих владельцев. Жаль, что волна электромобилизации, которая стала нарастать в то время, была прервана в самом начале  нашего века. Существует можество причин и версий того, почему это произошло - это и противодействие нефтяных компаний, и подешевевшая в конце 90-х нефть, и несовершенство технологий (прежде всего аккумуляторных батарей), и просто неготовность рядовых потребителей к электромобилям.

Однако мир меняется, и сегодня существуют все предпосылки для очередного возрождения электромобилей, но уже на совершенно новом уровне. Сегодня нефть уже не такая дешевая, как раньше и крупнейшие индустриальные страны озабочены своей зависимостью от ее поставщиков. Технологии аккумуляторных батарей значительно продвинулись вперед. И тенденции нескольких последних лет, которые происходят в мировом автопроме, дают надежду на то, что вскоре мы увидим новое поколение электромобилей, которые наконец будут выпускаться серийно крупнейшими автопроизводителями (Renault, Nissan, General Motors, Mitsubishi, BYD и другие) и будут доступны рядовым потребителям.

Список использованных источников

1.      http://electrotransport.ru

2.      http://electroauto.ru

3.      http://boxing.ru/forum

4.      http://ru.wikipedia.org/