Автопром сейчас переживает технологическую трансформацию. Электромобили приобретают все большую популярность, причем эксперты говорят о продолжении этого бума в ближайшие годы. По данным норвежской исследовательской компании Rystad Energy, в 2025 году объем продаж электромобилей достигнет 15%, а в 2033 г. каждый второй продаваемый автомобиль будет на электрическом приводе.
Уже сейчас в мире эксплуатируется около 10 млн. электромобилей, больше всего их покупает Китай. На эту страну приходится свыше половины всех мировых продаж. С чем связан бум электромобилей и в чем их перспективность: рассказываем в нашей статье.
Декарбонизация – двигатель прогресса?
Декарбонизация, или снижение выбросов углекислого газа в атмосферу, – международный тренд, направленный на переход к низкоуглеродной энергетике. Именно он и является основным стимулом для развития технологий, использующих альтернативные источники энергии. Например, правительство Японии объявило о том, что страна достигнет нулевого выброса парниковых газов к 2050 г., а в ЕС с 2035 г. вводится запрет на продажу автомобилей с ДВС.
Сами же электромобили были придуманы более 100 лет назад, но именно дешевая нефть мешала развитию производства машин на батареях.
В ноябре 2022 г. на саммите по климату в Глазго 33 страны заявили о том, что в ближайшие 20 лет они планируют отказаться от двигателей внутреннего сгорания. В том числе такие планы есть у старейших автомобильных компаний General Motors, Fiat, Ford, Volvo. Французский концерн PSA, в который входят Peugeot, Opel, Citroen, больше не инвестирует в двигатели внутреннего сгорания. К 2050 г. Европейский союз планирует затратить 5 трлн. долларов на проекты в сфере «чистой» энергии.
Главная роль в принятии такого решения ведущими автомобильными производителями, конечно, связана не только с экологическими соображениями. Правительства большинства стран ужесточают требования к выбросам, увеличивают штрафы, а также оказывают субсидиарную поддержку для развития альтернативной энергетики.
В Китае субсидии на общую сумму 50 млрд. долларов получили более 500 компаний и стартапов, работающих в этой сфере. А Евросоюз принял решение о введении с 2026 г. трансграничного углеродного налога – дополнительного налога на товары с большим углеродным следом. Для экспортеров это может означать многомиллиардные убытки.
К переходу на новый тип двигателей вдохновляют и успехи американской компании Tesla, стоимость акций которой выросла более чем на 900% за последние 5 лет. Volkswagen планирует догнать Tesla по производству электромобилей уже в этом году.
Технические преимущества
Еще совсем недавно электромобили считались дорогими и неперспективными транспортными средствами, но теперь ситуация совсем изменилась. По сравнению с ДВС они обладают рядом преимуществ:
- экологичность на стадии эксплуатации (нет выбросов в атмосферу);
- почти полная бесшумность;
- более простое устройство, а, следовательно, надежность, долговечность и дешевое техническое обслуживание;
- бо́льший межсервисный пробег.
Электроэнергия для электромобилей может быть получена за счет возобновляемых экологичных источников – солнечных батарей или ветроэлектростанций. А у современных электромобилей есть система рекуперации энергии, выделяемой при торможении. Она может использоваться для зарядки аккумулятора.
Хотя электромобили стоят дороже, но эксплуатационные расходы могут быть ниже за счет отсутствия необходимости покупки топлива, замены масла и фильтров, меньшими расходами на проведение технического обслуживания. В среднем поездка на электромобиле по энергозатратам обходится в 6-7 рублей на 100 км, что в 2-3 раза меньше по сравнению с расходами на бензин для аналогичных автомобилей с ДВС.
Как считают эксперты, к 2025 г. будет достигнут паритет стоимости между автомобилями с ДВС и электродвигателями.
Пожароопасность
Нередко в СМИ можно встретить публикации о возгорании электромобилей, из-за чего может сложиться впечатление об их высокой пожароопасности. Один из таких случаев, получивший широкую огласку, – это возгорание в феврале 2022 г. на судне Felicity Ace, перевозившем электромобили. На одном из транспортных средств загорелась литий-ионная батарея.
Специального пожарного оборудования на судне не было, и огонь перекинулся на соседние машины. В результате на дно ушли более 3 900 электромобилей Volkswagen AG и само судно. А некоторые судоходные компании после этого и вовсе отказались заниматься перевозкой электромобилей.
Опасность возгорания объективно существует и связана она именно с особенностями литий-ионных аккумуляторов, наиболее популярным типом батарей для автомобилей. Хотя сами по себе они воспламеняются редко, такие аккумуляторы очень уязвимы для внешних термических и механических воздействий, например, в экстремальных условиях эксплуатации или при ДТП. Нередко возгорание происходит при повреждении аккумулятора из-за воздействия на днище машины при наезде на препятствие.
В таких ситуациях может произойти разложение активного материала в аккумуляторе. Начинается реакция между анодом и электролитом, тепловой разгон по механизму цепных реакций, разложение компонентов батареи, возгорание аккумулятора с реактивным пламенем и взрывом.
Его выход из строя сопровождается выбросом ядовитых газов – метана, фтористого и цианистого водорода, способствующих усилению горения. Это также приводит к отравлению людей, которые находятся в автомобиле. Риск возгорания особенно высок при зарядке аккумулятора и при его перегреве в жаркое время года.
Потушить загоревшийся аккумулятор не так-то просто. Это связано с его герметичностью: он может гореть и без доступа кислорода. Также нужно очень большое количество воды под высоким давлением для охлаждения воспламенившейся батареи – около 10 000 литров.
Известен случай, когда для тушения беспилотного Tesla Model S пожарным потребовалось 4 ч и более 100 000 литров воды. При тушении электромобилей существует еще и опасность поражения электрическим током. При недостаточном охлаждении аккумулятор может загореться повторно. Чаще всего при его возгорании электромобиль сгорает полностью.
Для защиты от возгорания производители устанавливают в каждую аккумуляторную ячейку датчик температуры и электронный блок, который следит за состоянием ячейки. Когда температура повышается, то электрическая цепь разрывается и опасные химические процессы останавливаются. Но проблема повышения безопасности аккумуляторов все еще остается открытой.
А на самом ли деле так экологичен электромобиль?
Автомобили с ДВС работают за счет сжигания топлива в камере сгорания. В качестве топлива используются продукты переработки нефти – бензин и дизельное топливо. Как продукты сгорания, так и само производство нефтепродуктов неблагоприятно влияют на окружающую среду, происходит загрязнение воды, почвы, воздуха.
При работе двигателя ДВС в атмосферу выбрасываются углекислый газ, оксиды азота и множество других вредных веществ, включая тяжелые металлы. Автомобили – это основной фактор загрязнения воздуха в городах.
В отличие от ДВС, у электромобилей практически нет выбросов вредных веществ в атмосферу, так как они работают на электрической энергии, которая хранится в накопителях – батареях. Но при этом существует другая проблема: производство и переработка аккумуляторных батарей вовсе не относится к экологичным технологиям.
Вес аккумуляторной батареи для электромобиля может достигать 600 кг. В среднем она содержит 8 кг лития, 14 кг кобальта, 20 кг марганца и 35 кг никеля. Более половины стоимости электромобиля приходится на аккумулятор. Для производства аккумуляторов требуются внушительные объемы цветных металлов.
Литий уже сейчас называют «нефтью XXI века», так как мировой спрос на него вырос в разы и продолжает увеличиваться. Этот металл становится сырьевой базой для высокотехнологичных отраслей промышленности. По прогнозам специалистов, спрос на литий должен вырасти с 590 тыс. тонн до 2 млн тонн к 2030 г.
Исследователи из университета Торонто сравнили по экологичности производство 2 марок автомобилей: электромобиля Tesla Mobile 3 и Toyota RAV4 с ДВС. Оказалось, что изготовление электромобиля гораздо вреднее для окружающей среды: оно оценивается в 12,2 тонны углекислого газа против 7,4 тонны для Toyota.
Однако с увеличением пробега Toyota «догонит» Tesla по выбросам: когда будет пройдено 33 тысячи километров, автомобиль с ДВС сравняется по вредности с электромобилем. А после 160 тысяч километров Toyota станет на 80% «вреднее».
Рынок электромобилей в России
В России рынок электромобилей и гибридов находится в зачаточном состоянии: летом 2022 г. продажи едва превысили 23 тысячи единиц, что составляет 0,05% от общего количества транспортных средств. Около 60% всего парка электрических машин сосредоточено на Дальнем Востоке, в Сибири и более 80% из них представлены одной моделью – Nissan Leaf. Преимущественно это подержанные автомобили, завезенные из Японии.
Слишком высокая цена по сравнению с традиционными автомобилями и неразвитая инфраструктура – вот основные причины, по которым россияне не торопятся пересаживаться в электромобили.
И в то же время по сравнению с 2020 г. число электромобилей выросло более чем в 2 раза. Согласно Концепции развития электротранспорта в Российской Федерации к 2030 г. каждый десятый автомобиль будет электрическим.
Недостаточно развита и зарядная инфраструктура. В настоящий момент в России насчитывается около 250 «быстрых» зарядных станций (зарядка на 80% за полчаса) и 1 тысячи «медленных» (зарядка на 100%, но в течение 8-10 часов). В основном они находятся в Москве, в Сибири, на Дальнем Востоке. Такое небольшое количество станций не позволяет перемещаться на электромобилях в других частях страны. В Китае, например, работает более 300 000 электрозаправок.
Серийный выпуск российских электромобилей в настоящий момент еще не налажен. В 2022 г. «КАМАЗ» запустил в серийное производство электробусы: завод заключил самый большой контракт в Европе на поставку автобусов с электродвигателями для «Мосгортранса». Компания ООО «Электромобили Мануфэкчуринг рус» в 2022 г. представила первый отечественный электрогрузомобиль EVM PRO. Но завод по их серийному выпуску (мощность – 1 000 автомобилей в год) находится еще только на стадии проекта и не построен.
Компания Zetta (аббревиатура от Zero Emission Terra Transport Asset) планировала наладить серийный выпуск компактных электромобилей на площадях завода в Тольятти. В прессе автомобили окрестили «тольяттинской Теслой», а на разработку было потрачено 300 млн. рублей государственных субсидий. Изначально анонсировалось, что электромобиль будет стоить 450-540 тысяч рублей. Емкости батареи такого автомобиля хватает на 180 км. Однако этот проект не нашел инвесторов.
Как электромобили могут изменить мировую экономику
Переход от использования углеводородов в качестве основного топлива к аккумуляторам может полностью перестроить мировую экономику. Основные месторождения лития, главного элемента, необходимого для изготовления батарей, находятся в Австралии, Чили, Китае, Аргентине и Зимбабве. В России есть запасы кобальта и никеля.
Так как добыча из этих месторождений приобрела стратегический характер, то уже сейчас на Западе разворачивается борьба за капитал из недружественных стран. Так, например, в конце 2022 г. власти Канады потребовали от фирм, занимающихся извлечением сподумена (минерал, богатый литием) избавиться от долей китайских акционеров.
Правительством этой страны также выдвинута инициатива по созданию нового сырьевого альянса, основу которого составят англоязычные страны. А литиевые активы Зимбабве уже выкуплены китайскими компаниями. Представители Китая также активно осваивают запасы лития в Аргентине.
Рассказываем про интеллектуальные права, кратко освещаем важные новости для бизнеса и делимся результатами своей работы. Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Другие статьи, которые могут быть вам интересны:
Как запатентовать идею в России
Сколько стоит патент на изобретение, полезную модель, промышленный образец
Как самостоятельно зарегистрировать свой бренд в Роспатенте
Услуги патентного поверенного при регистрации интеллектуальной собственности