22 сентября этого года Илон Маск в ходе встречи с акционерами Tesla поделился своими планами о создании электромобиля стоимостью 25 тысяч долларов. При этом он озвучил неутешительные новости: компания едва сводит концы с концами, и чистая прибыль составляет всего лишь 1 % от общего оборота денег. Оно и понятно: самая дешевая модель Tesla Model S стоит 38 000 долларов, и купить её за такие деньги может не каждый, а премиальные комплектации приближаются к сотне тысяч за штуку.
Тем не менее, конструкторы Илона Маска ищут пути для снижения стоимости электромобилей, ведь в этом случае поднимутся продажи, а это, как следствие, наконец-то позволит компании выйти в уверенный «плюс» по доходам, которая до этого была убыточной и жила на дотации правительства.
Но почему машины Tesla такие дорогие, ведь изначально в планах её создателей было выпустить подлинно «народный» автомобиль, дешевый и доступный всем слоям населения?
Немного истории
Хотя при упоминании Tesla мы всегда вспоминаем Илона Маска, в действительности он не был создателем этой компании, и даже не её идейным вдохновителем.
В далеком уже теперь 2003 году Мартин Эберхард и Марк Тарпеннинг основали компанию Tesla Inc., которая была призвана совершить революцию в мире электромобилей. Дело в том, что многие автопроизводители уже обращались к теме электрических машин на аккумуляторах, но их высокая стоимость их отпугивала и они довольно быстро бросали эту затею.
У новых игроков мысль была до смешного простой: если нельзя бороться со злом, стоит поставить его себе на службу. Если электромобили будут дорогими при любом раскладе, то лучше выпускать машины премиального класса, сверхдорогие и сверхтехнологичные, чем пытаться создать компактные городские машины по примеру малолитражек. Сказано – сделано.
Но всё упиралось в деньги, нужны были ощутимые инвестиции, чтобы претворить эту замечательную идею в жизнь. Так на сцене появился Илон Маск, южноафриканский основатель платежной системы Pay Pal. Он внёс 6,5 миллионов долларов, Tesla заключила контракт с Panasonic на поставку литий-ионных аккумуляторов, а с британским производителем гоночных машин и спорткаров Lotus – на конструирование собственно самого автомобиля (их модель Elise легла в основу первого электромобиля Tesla – Roadster).
Стратегия Tesla предполагала постепенный приход в массы, ведь с течением времени технологии должны были шагнуть вперед, позволив сильно удешевить машину.
Из чего состоит аккумулятор Tesla
Сердцем электромобиля Tesla является его литий-ионная аккумуляторная батарея. По сути, это несколько тысяч маленьких батареек, похожих на обычные «пальчиковые», собранных в несколько секций – в 8, 12 или 16. Чем больше этих секций – тем мощнее машина. Подобные батарейки есть в любом электроинструменте, ноутбуках и прочей электронной аппаратуре, чувствительной к емкости батареи.
Внутри такой батареи происходит особая химическая реакция. Когда её заряжают, ионы лития «убегают» в графит, внедряясь в его решетку. Когда батарея начинает отдавать свой заряд, то есть начинает работать электроприбор, то ионы лития возвращаются обратно. Для простоты можно представить такую батарейку в виде детской качели, по которой бежит «шарик» - куда он побежит, туда и наклоняются качели.
Когда такие батарейки соединяют в секции, появляется новая проблема. Дело в том, что при зарядке или разрядке какие-то из батарей сделают это раньше, а другие – позже. Этого нельзя допустить, так как в этом случае батареи просто-напросто выйдут из строя. Поэтому для каждой секции устанавливают специальную схему балансировки (её называют BMS-платой), которая следит за тем, чтобы разряд-заряд для каждой ячейки шел правильно. Если батарейка полностью зарядилась или разрядилась, то BMS-плата «закупоривает» её, ток проходит мимо неё.
Литий в таких батареях существует не в чистом виде, а в соединении с оксидом кобальта, который позволяет работать аккумулятору при низких температурах и повышает его ресурс (количество циклов зарядки-разрядки).
То, что в аккумуляторах применяют именно литий, обусловлено его свойствами. Дело в том, что на Земле нет другого такого металла, который был бы одновременно очень легким (в два раза легче воды) и очень электрический активным (у него самый высокий электродный потенциал).
Почему автомобили Tesla такие дорогие
То, что мы так подробно рассмотрели именно аккумулятор, неслучайно: именно его цена и является «виновницей» дороговизны электромобилей, составляя более половины её стоимости. Хотя принято считать, что происходит это из-за использования лития и кобальта – достаточно редких металлов, в действительности на одну аккумуляторную батарею мощностью в 100 кВт уходит лишь несколько килограммов сырья на общую сумму меньше одной тысячи долларов.
Реальная причина дороговизны батареи ускользает от общего внимания. По сути, уже после выхода с конвейера он представляет собой готовое и технически сложное изделие, которое готово к применению. Сейчас их производство поставлено на поток, но только с началом 90-х годов люди смогли наладить технологию. Проблема был так велика, что в прошлом году разработчикам литий-ионной батареи присудили Нобелевскую премию по химии с формулировкой «за открытие доступа человечества к технической революции». Шутка ли, обычный автомобильный аккумулятор на килограмм массы запасает 50 Вт*ч, в то время как литий-ионный – 250 Вт*ч.
Смещение акцента на сырье связано, главным образом, с условиями добычи кобальта – основные запасы сосредоточены в Африке, в Конго. С ростом производства электроники выросла и потребность в кобальте. Добывают его в том числе и дети в адских условиях по 12 часов в день, получая всего по 9 евроцентов в день (8 рублей, или 240 рублей в месяц, и это без выходных). Команда журналистов, посетивших рудники, обнаружила детей в возрасте от 4 лет, работающих в шахтах. Только представьте, какая там смертность, если о технике безопасности в этой местности никогда не слышали.
Заключение
Электромобиль позволит человечеству очистить города от выхлопных газов, снизив неблагоприятную экологическую обстановку. С другой стороны, автомобили на электрическом ходу сами электроэнергию не производят, её придется добывать традиционными методами: ТЭЦ, ГЭС, АЭС. Получается что ископаемое топливо будет сжигаться уже не под капотом нашей машины, а в печах и реакторах энергостанций. При этом, общее количество выбросов останется прежним. Чтобы этого не допустить, необходимо подходить к этому вопросу комплексно, выискивая новые, альтернативные источники энергии, не загрязняющие окружающую среду.
Тем не менее, с чего-то надо начинать, и первым шагом можно считать как раз популяризацию электромобилей. Можно только порадоваться, что энтузиасты наподобие Илона Маска хорошо это понимают.
