Электромобили - это автомобили, которые приводятся в движение с помощью одного или нескольких электродвигателей, а не двигателем внутреннего сгорания. В современном мире электромобили начали набирать огромную популярность в связи с непрерывным ростом цен на нефть. Более того, в связи с опасностью глобального потепления, правительства многих стран мира продвигают идею о переходе на электрокары. Так, Норвегия планирует полностью перейти на электромобили к 2025, Англия, Дания, Нидерланды, Швеция, Ирландия — к 2030 г., Китай и Япония — к 2035 г., Франция и Испания — к 2040 г. По данным исследований Европейской федерации транспорта и окружающей среды (T&E) на апрель 2020 года, уровень выбросов углекислого газа при эксплуатации электромобилей в случае с электромобилями на 22 % меньше, чем для дизельных авто и на 28 % меньше, чем для машин, использующих бензин.
Но это никак не значит, что мир полностью сможет перейти с автомобилей с двигателем внутреннего сгорания на экологичные электромобили, ведь существует ряд фактов, осложняющих этот процесс. Рассмотрим некоторые из них.
Первое - это высокая стоимость электромобиля. Новый электрокар стоит от 1 500 000 руб. до 11 000 000 руб. Для того чтобы массовый сегмент покупателей переключился на электромобили, нужны очень существенные сдвиги в части "цена-качество". По словам специалистов, если сейчас средний автомобиль с двигателем внутреннего сгорания можно купить в среднем за 1,5 млн руб., то покупатель не готов тратить в четыре-пять раз больше только из-за того, что он электрический. По оценкам М.Я.Блинкина, российского эксперта в области организации транспортной среды и урбанистики, сейчас 20-25% автомобилей в России имеют очень низкий экологический класс (так называемый "евро минус"), но устранить их даже из больших городов невозможно, потому что обычно эти автомобили принадлежат пожилым или не очень состоятельным гражданам. Во многом в высокой цене «виновата» высоковольтная аккумуляторная батарея (АКБ). На сегодня себестоимость производства одного киловатт-часа емкости составляет около $150. Но чтобы электромобиль смог конкурировать с обычной машиной, 1 кВт·ч должен стоить примерно в два раза меньше — $70. Инженеры ведущих автомобильных компаний, таких как BMW, Daimler, Jaguar Land Rover, Continental сами говорят, что не знают, как снизить эту цену хотя бы до 100 долларов. Поэтому пока нельзя говорить о решении данной проблемы.
Второе - отсутствие инфраструктуры для быстрой зарядки, значительно меньшее покрытие станциями подзарядки для электромобилей, по сравнению с АЗС для автомобилей, оснащённых двигателями внутреннего сгорания, что в итоге сказывается на степени общей свободы перемещения на каждом из данных типов машин (по состоянию на 2020 год).
Третий факт - невозможность передвигаться на большие расстояния. Из-за слабо развитой инфраструктуры зарядных станций для электромобилей на трассах внутри России, владельцам электрокаров достаточно сложно передвигаться по стране на расстояния больше среднего запаса хода – 150-200 км, у моделей стоимостью 3,5 миллионов рублей — до 200–250 километров, бюджетных электрокаров — около 100–120 километров. Из-за этого их можно использовать только в городе.
Четвертое - чувствительность к температуре воздуха. Исследования показывают, что при 5° емкость батареи снижается на 20 %, при -5° — на 35–40 %, а при -12° — на 50 %. Из законов физики следует, что чем холоднее реагенты АКБ, тем медленнее их реакция, следовательно, вам доступен меньший пробег. Кроме того, при экстремальных температурах бортовой компьютер и вовсе может заблокировать резерв энергии в батарее для ее сохранности, поскольку батарея — самый важный и дорогой компонент электромобилей. К примеру, так делают электромобили Tesla, предупреждая, что часть накопленной энергии в электромобиле в холодную погоду может быть недоступна. Батареи электромобилей чувствительны к температуре, при этом они одинаково плохо переносят крайне высокую и слишком низкую температуру. Зимой запас хода объективно становится меньше из-за блокировки резерва емкости и активного использования климатических систем, а в жаркую погоду при перегреве батареи происходит ее деградация.
Также существует проблемы с микроклиматом в салоне, ведь кондиционер и печка питаются от батареи. Включая их, вы уменьшаете запас хода еще на 20–25 %. Частично проблему можно решить установкой автономного отопителя на бензине или дизтопливе, но тогда появится дополнительный источник затрат.
Пятое - это неэкологичность. Согласно данным МЭА, большая часть выработки электроэнергии в мире приходится на два ископаемых топлива – уголь и газ (30%), причем доля угля на протяжении почти 20 лет стабильно колеблется около 40%. Так как в мире достаточно высоки запасы угля, а его стоимость низка, он еще долгое время будет играть роль основного источника электроэнергии. Соответственно, широкое распространение электромобилей автоматически приведет к росту угольной генерации, которая считается самой неэкологичной из всех. К слову, Китай, США и Индия отвечают за 70% глобальной угольной генерации в мире, а именно Китай, а за ним Европа и США являются крупнейшими рынками сбыта электромобилей. По некоторым прогнозам, на этом фоне потребление угля в мире будет расти на 4% ежегодно, причем возобновляемые источники энергии не смогут конкурировать с углем, так как электромобили в основном заряжаются ночью.
К проблеме неэкологичной генерации добавляется отсутствие достаточной инфраструктуры, которая является очень затратной. Согласно исследованию BloombergNEF, повсеместное распространение электромобилей приведёт к росту электропотребления по всему миру на 6,8% уже к 2040 году, а следовательно, и к росту добычи угля для выработки электроэнергии. Судя по другим исследованиям, в BloombergNEF дали консервативный прогноз, который подразумевает не слишком быстрый переход на электротягу. Профессор Херрингтон из лондонского Музея естественной истории посчитал, что электрификация всех легковых машин в Великобритании к 2050 году повысит электропотребление в стране на 20%, и эта цифра учитывает только нужды конечного владельца электрокара.
Между тем, дополнительное электричество потребуется и для добычи редкоземельных металлов, необходимых для батарей электрокаров. По предварительным оценкам, для извлечения неодима, кобальта и прочих элементов для аккумуляторов необходимо 22,5 тераватт-часа. Аналитики Thomson Reuters Джон Бернстен и Фрэнк Милам построили математическую модель того, как изменится электропотребление в случае полного перехода к производству электромобилей к 2040 году и оказалось, что миру потребуется 1350 дополнительных тераватт-часов для зарядки электрокаров к 2040 году, и это лишь промежуточная ступень, так как отказ от продажи новых машин с ДВС не означает, что люди одномоментно прекратят их использовать. Если провести подсчёты на длинном цикле, то окажется, что к моменту окончательного вывода из эксплуатации состарившихся бензиновых и дизельных автомобилей — примерно к 2050 году — потребление электричества со стороны электрокаров достигнет 3000 тераватт-часов. Примерно столько сейчас тратит весь Евросоюз — и не только на электрические автомобили, а вообще на всё, что питается электричеством. Всё это вместе потребует масштабного строительства новых электростанций, ведь существующих мощностей точно не хватит, а рост спроса, согласно базовым законам экономики, приводит к росту цен. Из этого следует логичный вопрос, останутся ли электрокары столь же выгодными в использовании, как сейчас, если тарифы на электроэнергию заметно вырастут, ответ на который отрицательный.
Не лучше обстоят дела и с другими источниками энергии для электростанций. Атомные станции создают отработавшее ядерное топливо, которое способно отравлять экологию и убивать всё живое на протяжении десятков тысяч лет после использования. Согласно большому исследованию Greenpeace, существующие способы захоронения таких отходов не гарантируют надёжную изоляцию, и все проанализированные захоронения имеют утечки.
Ветряки убивают сотни тысяч птиц ежегодно: только в США ветрогенераторы разрубают от 140 000 до 328 000 птиц в год. Солнечные панели поджигают птиц (по 6 тысяч птиц в год с одной только солнечной фермы в Калифорнии, до 60 000 во всём штате) и убивают черепах, но главное — наносят непоправимый ущерб экосистемам, где добываются элементы, необходимые для конструирования фотоэлектрических батарей.
Добыча кадмия, теллура, галлия, германия, индия, селена и, конечно, кремния, без которого не обходится ни одна солнечная панель, провоцирует токсическое загрязнение почвы, воздуха и воды в наиболее уязвимых природных зонах: значительную часть этих материалов получают в районах Азии, Африки и Южной Америки с хрупкой экосистемой. Разведка и выработка соответствующих месторождений разрушают флору и фауну эндемичных районов, и результатом становятся не только отравленные реки, но и исчезновение целых популяций. Добыча кадмия и лития не только убивает животных, которые обитают, но и загрязняет подземные воды, а также приводит к опустыниванию. Яркий пример — Атакама в Чили. Площадь этой пустыни растёт, а оазисы исчезают из-за добычи лития. При извлечении этого вещества компании выкачивают гигалитры воды, что иссушает почву и лишает местных животных пищи. Отраслевой портал LithiumMine утверждает, что на добычу лития в Атакаме уходит две трети всей местной пресной воды. По аналогичному сценарию развивается ситуация в Боливии, Тибете, Австралии и других регионах, добывающих литий. А люди, непосредственно занятые этим промыслом, подвержены развитию отёка лёгких и плеврита из-за вдыхания литиевой пыли и щелочных соединений лития.
Авторы исследования немецкого научного журнала Ifo Schnelldienst, который выпускает Институт экономических исследований (IFO) при Мюнхенском университете, пришли к выводу, что электрокары оказываются грязнее машин с ДВС. В своей работе учёные сравнили углеродный след — то есть совокупный объём попавшего в атмосферу углекислого газа — от бензинового Mercedes-Benz и электрической Tesla. По причине больших выбросов CO₂ при производстве аккумуляторов и добыче лития, марганца и кобальта углеродный след Tesla составил 156–181 грамм на километр пути. Углеродный след бензинового Mercedes-Benz оказался равен 112 граммам на пройденный километр. Выводы исследователей из IFO поддержали практики из Polestar, суббренда Volvo. Шведский автопроизводитель сравнил углеродный след от электрического Polestar 2 и бензинового Volvo XC40. Оказалось, что производство кроссовера с ДВС провоцирует выброс 14 тонн CO₂ (парниковых газов), а производство электрокара Polestar 2 с учётом аккумулятора обходится атмосфере в 24 тонны CO₂.
Шестое - проблема с сырьем. Электроэнергия накапливается в аккумуляторах, на которых приходится почти половина стоимости электромобиля. Огромная проблема электромобильной промышленности – производство этих самых батареек, так как для них требуется очень много никеля и меди, которых явно не хватает в мире, чтобы обеспечивать промышленный выпуск электрокаров. Последние несколько лет Международная исследовательская группа по никелю постоянно сообщала о его высоком дефиците на рынке. По оценке компании "Норникель", в первом полугодии 2021 года на рынке никеля образовался временный дефицит в размере 87 тысяч тонн. Совокупные биржевые запасы на Лондонской бирже металлов и Шанхайской фондовой бирже снизились на 10% — с 265 до 238 тысяч тонн, отражая сложившийся дефицит. По подсчетам S&P Global Market, за последние 10 лет прирост запасов меди в мире составил 102,4 млн тонн, а с 1990 по 2008 год — 992,5 млн. При этом, сумма, затраченная на поиск и разведку меди, если сравнивать те же периоды, возросла с 15,4 млрд до 25,8 млрд долларов. Металл также дефицитен, и уже в 2021 году его нехватка может составить 380 тыс тонн. Всему виной попытки массовизации электромобилей, для выпуска каждого из которых нужно около 80 кг меди. Более того, наблюдаются проблемы с добычей лития для литиево- ионных батарей. Крупные месторождения лития могут еще оставаться в Боливии и Чили, но, по оценке специалистов, они будут быстро исчерпаны. С появлением электромобилей в широкой продаже спрос на готовые автомобильные блоки ионно-литиевых аккумуляторов со стороны автокомпаний может превышать предложение производителей аккумуляторов. Спрос на литиевые батареи может возрасти в четыре раза в течение ближайших десяти лет.
Но хуже всего ситуация обстоит с кобальтом — редким химическим элементом, который лежит в основе конструкции аккумуляторов для электрических машин. Согласно подсчётам компании BMW, одному электрокару требуется в среднем 21 кг кобальта. Промышленность начнёт ощущать нехватку этого металла в ближайшее время — уже в 2020-х годах, пишет Green Optimistic. Теоретически, человечество может изобрести новые способы добычи кобальта. Такие разработки действительно существуют, но на данный момент они неоправданно дороги. То есть стоимость механизмов для добычи химического элемента оказывается выше, чем получаемая в результате выгода.
Седьмая проблема заключается в том, что целые государства будут сопротивляться, ведь существуют страны, для которых подобный переход невыгоден экономически. Самый близкий пример — Россия, которой, как экспортёру нефти и газа, невыгоден массовый отказ от бензина. Очевидный шаг, который может сделать правительство — ввести налоговые льготы. Эксперты Международного энергетического агентства (МЭА) сделали вывод: масштабная электрификация легкового транспорта спровоцирует снижение спроса на нефть на 3,3 барреля в сутки, что может стать причиной падения доходов бюджета и курса валюты из-за зависимости от цены на нефть. Даже Соединённые Штаты, где расцвели десятки стартапов с электромобилями, понемногу ограничивают распространение электротранспорта. К примеру, штат Индиана ввёл дополнительный сбор в $150 в год с владельцев электрических машин. Причина — такие водители не тратят деньги на заправках и тем самым уменьшают налогооблагаемую базу штата, и правительство решило компенсировать падающие доходы за счёт водителей электрокаров. По расчётам местных властей, эта мера способна принести в бюджет до $2 млн ежегодно. Дополнительные сборы с владельцев электромобилей действуют и в других штатах: например, в Мичигане, Миннесоте и Арканзасе. Вопрос постепенно приобретает значимость на уровне целой страны.
Существует и большой внешнеполитический фактор для США и других стран Запада. Месторождения 95% мировых запасов редкоземельных металлов, которые необходимы для работы электромобилей, сосредоточены в коммунистическом Китае. Торговая война между США и КНР в сочетании с растущим противодействием континентальному Китаю со стороны стран Юго-Восточной Азии и отдельных государств Европы привносит геополитический риск. Наконец, 60% всего мирового кобальта — ещё одного критически важного вещества для аккумуляторов электромобилей — добывается в шахтах Демократической Республики Конго с использованием детского труда, зачастую подневольного. По состоянию на 2020 год, правительства западных стран и всевозможные правозащитники закрывают на это глаза — несмотря на расследования The Guardian, Financial Times и других изданий. Политический лидер, который возглавит борьбу против эксплуатации детей в ДР Конго, может рассчитывать на симпатии и голоса избирателей развитых стран, а вместе с этим — на реальную борьбу с детским трудом, возможные санкции в отношении африканских рабовладельцев и остановку поставок. Так политика может повлиять на распространение электромобилей.
Таким образом, подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод, что электромобили, оснащенные АКБ, не смогут полностью вытеснить автомобили с двигателями внутреннего сгорания.
Источники информации:
https://phystechpark.ru/news/plyusy-i-minusy-elektrokarov-v-2020-godu/
https://www.rolf.ru/blog/plusy_i_minusy_elektromobilei__stoit_li_pokupat_elektrokar/
https://aif.ru/auto/about/moroz_luchshe_zhary_kakie_problemy_zhdut_elektrokary_v_rossii
https://tass.ru/ekonomika/4467941
https://1prime.ru/state_regulation/20210805/834381715.html
https://1prime.ru/business/20190626/830105863.html
https://www.autonews.ru/news/58259c8a9a7947474311edd9
https://rg.ru/2020/03/16/chem-grozit-ekonomike-mira-padenie-sprosa-na-neft.html
https://mag.auto.ru/article/whynotonlyelectro/
https://ru.wikipedia.org/wiki/Электромобиль#Сравнение_с_автомобилями,_оснащёнными_ДВС