Библиографическое описание:

Варзаносов П. В. Анализ преимуществ и недостатков видов легкого электротранспорта [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2016 г.). — СПб.: Свое издательство, 2016. — С. 89-91.



Автомобиль — популярное средство передвижения в настоящее время. Но, несмотря на свою популярность и огромное количество положительных сторон, они имеют ряд существенных недостатков. Например, загрязнение окружающей среды, в виде выбросов в атмосферу выхлопных газов, являющихся результатом сгорания углеводородного топлива. Рост цен на бензин приводит к увеличению стоимости использования транспорта с бензиновым двигателем. Эти недостатки привели к тому, что ведущие страны стали разрабатывать более экологичные автомобили. Россия не является исключением. О перспективах развития транспорта, использующего электрическую энергию, в частности, электромобиля и гибридных автомобилей, будет рассказано в этой статье.

Для того чтобы понять, что же такое электромобиль и чем он отличается от гибридных автомобилей рассмотрим их определения. Электромобиль — это автомобиль, который приводится в движение не двигателем внутреннего сгорания, а одним или несколькими электродвигателями, питающимися от аккумуляторов или топливных элементов [1]. Гибридным автомобилем называется транспортное средство, приводимое в движение с помощью гибридной силовой установки. Отличительной особенностью гибридной силовой установки является использование двух и более источников энергии и соответствующим им двигателей, преобразующих энергию в механическую работу [2].

Начиная с 1880 г., развитие электромобилей происходило параллельно с автомобилем. В эти годы автомобили с ДВС еще не являлись серьезным конкурентом электромобилям. Это было обусловлено тем, что конструкция электромобилей была проще и они (как и автомобили) использовались только в городах и осуществляли передвижение в радиусе 10–15 км. Скорость таких экипажей не превышала 20 км/ч. [3].

История же гибридных автомобилей насчитывает чуть больше 100 лет. Первые гибридные автомобили появились приблизительно в одно и то же время в нескольких странах, но, несмотря на вышесказанное, многие признают, что одним из первых кто изобрёл и, главное, сумел наладить массовое производство гибридных автомобилей был великий немецкий конструктор, сыгравший большую роль в общем развитии автомобилестроения, Фердинанд Порше. В 1898 году Порше создал автомобиль, в котором электродвигатель не приводил ведущие колёса автомобиля, а приводил в движение электрический генератор, преобразовывающий механическую энергию, выработанную ДВС, в электрическую. После второй мировой по советским улицам ездил автобус — ЗИС-154. В его хвостовой части находился дизельный 110-сильный агрегат, работающий в паре с генератором постоянного тока. В 60–70 годы советский ученый Нурбей Гулиа проводил множество испытаний с маховичными гибридными двигателями, благодаря которым удавалось почти на половину снизить расход дизельного топлива [4].

В настоящее время на российском рынке можно приобрести такие гибридные автомобили, как: Audi Q5 Hybrid, BMW ActiveHybrid X6, Lexus CT200h, Mercedes-Benz S400 Hybrid, Porsche Cayenne S Hybrid, Toyota Prius, Volkswagen Touareg Hybrid и другие.

Наиболее известными серийно выпускаемыми моделями электромобилей, которые можно купить в России, являются: Toyota RAV4 EV, Tesla Model S, Mitsubishi i-MiEV, BMW i3, Citroen Berlingo First Electric,Renault серия Z. E., Nissan LEAF, Lada Ellada. Что же касается Tesla Model S, то ее можно приобрести только у серых дилеров.

Преимущества и недостатки электрокаров. Сравнение с гибридными автомобилями

Преимущества электромобилей:

‒ Низкие расходы на топливо. Стоимость энергии, необходимой для поездки на электромобиле, меньше, чем стоимость энергии, потребляемой при поездке на автомобиле, работающем на ископаемом топливе, на то же расстояние.

‒ Снижение загрязнения окружающей среды. Двигатель электромобиля не производит выхлопных газов и, соответственно, не ухудшает экологическую обстановку.

‒ Снижение шума. Разгон электромобиля производится плавно и тихо

‒ Постепенное снижение стоимости. При росте производства батарей для электрокаров уменьшается их стоимость.

‒ Надежность. Из-за меньшего количества деталей и узлов, повышается надежность электромобиля [5].

Недостатки электромобилей:

‒ Малое количество станций для подзарядки. Правительство Москвы в лице замглавы Дептранса Дмитрия Пронина сообщило, что в течение года в столице установят 250 станций «Московский транспорт», с учётом станций МОЭСК их количество достигнет 280 единиц [6]. Но на данный момент инфраструктура находится на начальном этапе развития.

‒ Короткий пробег и ограниченная скорость. Максимальный пробег электрокара меньше, чем пробег автомобиля с полным баком горючего до его опустошения.

Длительное время перезарядки. Для полной зарядки электромобиля требуется около 8 часов. Хотя некоторые компании, в частности Tesla, предлагают экспресс-зарядки Tesla Supercharger Station, которые позволяют зарядить аккумулятор до 80 процентов за 40 минут.

‒ Необходимость замены батареи через каждые 3–10 лет.

‒ В зимнее время расход энергии аккумулятора повышен из-за обогрева салона. Поэтому пробег осенью, зимой и весной сокращается на 20–50 % по сравнению с летним периодом.

Что же касается безопасности. Все автомобили проходят одинаковые процедуры тестирования. В случае столкновения, в электромобиле сработают подушки безопасности, датчики столкновения отключат аккумуляторы. Например, электромобиль Tesla Model S в 2013 году получил наивысший рейтинг безопасности из всех автомобилей, когда-либо протестированных в США [7]. Но все тот же электромобиль Tesla Model S может быстро воспламеняться при ДТП, также были отмечены случаи возгорания, причины которых еще не выяснены. Примечательно, что потушить электрокар намного сложнее из-за литиевых аккумуляторов, которые нельзя тушить водой, так как литий бурно взаимодействует с водой.

В то время, пока развивается инфраструктура и дорабатываются модели электромобилей можно обратить внимание на гибриды электрокаров, которые могут нивелировать недостатки чисто электрических моделей.

Преимущество гибридных автомобилей перед электромобилями одно: запас хода не ограничен емкостью батареи. При разрядке батареи автомобиль использует другое топливо. Этот факт является существенным плюсом в российских реалиях, так как широкие просторы нашей страны требуют дальних переездов и, зачастую, нет возможности зарядить батареи. Минусом же является использование углеводородов в качестве основного топлива, то есть происходит выброс выхлопных газов, но в меньшем размере, чем в бензиновом автомобиле.

Конструктивные особенности гибридных автомобилей и электромобилей

Основными конструктивными элементами электрооснащения автомобиля являются: аккумуляторная батарея, электродвигатель, трансмиссия, бортовое зарядное устройство, электронная система управления.

Тяговая аккумуляторная батарея обеспечивает питание электродвигателя. Зачастую используются различные вариации литий-ионных батарей. Электродвигатель — главная система, создающая крутящий момент. Электродвигатель работает благодаря принципу электромагнитной индукции, коэффициент преобразования электрической энергии в механическую составляет 80–95 %. Трансмиссия в отличие от автомобилей с двигателем ДВС проста, используется одноступенчатый зубчатый редуктор. Заряжать батарею от бытовой электрической сети позволяет бортовое зарядное устройство. Электронная система управления выполняет несколько функций, направленных на обеспечение комфорта и безопасности пассажиров.

Отличие гибридов от электромобилей заключается в том, какая роль отведена электромотору. В зависимости от этого гибриды делятся на умеренные и полные. У первых электромотор служит помощником двигателю внутреннего сгорания: помогает снизить потребление топлива и используется для запуска двигателя. Вторые способны проехать некоторое расстояние на одной электротяге. По типу совмещения ДВС и электромотора полные гибриды можно разделить на гибриды с последовательной силовой установкой, в которой ДВС вращает генератор, а электродвигатель передает крутящий момент на колеса, и параллельной, в которой ДВС и электромотор могут работать параллельно. Следует отметить, что сложная организация гибридных силовых установок усложняет ремонт и эксплуатацию автомобилей с такой системой.

На сегодняшний день в мире существуют три основных способа зарядки электромобилей:

‒ Способ зарядки аккумуляторных батарей электромобиля от бытовой электрической сети называется медленной зарядкой и длится около 8 часов.

‒ Быстрая зарядка — способ зарядки на специально оборудованных станциях. В течение 20–30 минут аккумуляторная батарея заряжается более чем на 90 процентов.

‒ «Горячая» замена батареи — замена батареи на полностью заряженную. «Горячая» замена батареи осуществляется только на зарядных станциях Tesla Supercharger, которую можно произвести за 2 минуты. [6]

Основная проблема использования электрокаров в России заключается в недостаточном количестве зарядных станций и высокой стоимости как гибриднах автомобилей, так и электромобилей. Поэтому для того чтобы решить эти вопросы, необходимы определенные льготы. В 2015 году процесс начал развиваться более активно — страны, входящие в ЕАЭС, одобрили проект плана поддержки электромобильного сегмента в период 2015–2017 годов. План предусматривает снижение пошлин на импорт комплектующих для электромобилей с 5–10 % до нуля. По примеру Норвегии ЕАЭС тоже решил давать владельцам электромобилей права на бесплатный проезд по выделенным полосам для общественного транспорта, платным дорогам, а также бесплатную парковку. Предусмотрены льготы и для юридических лиц, размещающих на своей территории зарядные станции для электромобилей [7]. Еще дальше в решении проблем развития электротранспорта пошло правительство Москвы, которое собирается выделять специальные парковочные места для «зеленых» автомобилей. Также планируется существенное увеличение количества зарядных станций, как в Москве, так и в других крупных городах.

В масштабах России является уникальным опыт использования отечественного электрокара EL LADA. Первые пять электромобилей были поставлены таксопарку в Кисловодске в 2013 году.Вновь же крупной проблемой стало отсутствие зарядных станций, на весь Кисловодск их только три, построенных в партнерстве с фирмой Ensto. К 2016 году электрокары, используемые как такси, проехали свыше 70 тыс. км.

Для России, с ее широкими просторами, на данный момент, целесообразно развивать рынок гибридного транспорта и параллельно расширять сеть зарядных станций с последующим полным переходом на электромобили. Для развития электротранспорта необходимы субсидии и льготы со стороны государства как для производителей электрокаров и гибридов, так и для пользователей. Льготы для производителей могут быть представлены в виде налоговых льгот и государственных субсидий. Для потребителей необходимы: государственные субсидии на покупку и освобождение от транспортного налога.

Отрасль производства электромобилей и гибридов в России слабо развита в настоящее время и уступает развитым странам, таким как Япония, США, Германия, Норвегия и др. Российские ученые уже занимаются разработкой отечественного электротранспорта, и они дают надежду на создание образцов, по качеству сопоставимые с импортными аналогами. Создание новых технических решений поспособствует модернизации производства и стремительному росту экономики.

Литература:

1. http://www.kolbasers.ru/hq/elektromobil.php

2. http://systemsauto.ru/engine/hybrid.html

3. http://www.electrolibrary.info/history/electromobi.htm

4. http://autology.jimdo.com

5. http://nature-time.ru/2014/08/preimushhestva-elektromobilya-i-ego-nedostatki.

6. http://fundamental-research.ru/en/article/view?id=39606

7. http://peretok.ru/innovations/elektromobili-v-rossii-vy-ne-videli-moyu-zaryadku.html

8. http://www.zr.ru/content/news/567354-tesla_model_ s_ poluchila_ vysshije_ rejtingi_bezopasnosti/.

Основные термины (генерируются автоматически): гибридных автомобилей, зарядных станций, аккумуляторная батарея, выхлопных газов, замена батареи, способа зарядки электромобилей, выпускаемыми моделями электромобилей, гибридной силовой установки, конструкция электромобилей, развитие электромобилей, бортовое зарядное устройство, Недостатки электромобилей, Отрасль производства электромобилей, модели электромобилей, владельцам электромобилей права, бытовой электрической сети, электромобиль tesla, количества зарядных станций, Tesla Supercharger, двигателем ДВС проста.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle