Эта еще одна статья на тему экологии. И в начале статьи возникает резонный вопрос – а что же это такое ЭКОЛОГИЯ. Наверное, потому, что это слово так часто упоминается, оно затерлось как-то и смысл потерялся, поскольку экологичными частенько называют вещи далекие от экологии.
Мне казалось экология должна обеспечивать светлое будущее человечеству, а не наоборот – заставлять горько жалеть о совершенной покупке…
Как такое возможно? А давайте опять заглянем в прошлое лет этак на 100 назад. И какие автомобили мы там увидим?
Наряду с традиционными автомобилями, имеющими двигатели внутреннего сгорания, сохранилось не мало фотографий с электромобилями выпуска 1880-90 х годов.
Для тех кто не любит историю это может оказаться открытием. А у меня возникает вопрос – зачем вытаскивать из старого чулана скелет идеи, которая очень давно уже показала полную свою недееспособность? Зачем наступать на старые грабли?
Первый патент на автомобильный аккумулятор был получен в 1867 году. Понятно, что он был далек от совершенства. Конечно, конструкции АКБ дорабатывались и совершенствовались.
История литиевых АКБ началась с патента Майкла Стэнли Уиттингема, сотрудника фирмы Exxon Research & Engineering Co под названием: «Перезаряжаемый электрохимический элемент c катодом из стехиометрического дисульфида титана» (патент США № 4084046 от 11 апреля 1978 г. с приоритетом от 17 марта 1976 г.)
Не знаю как у кого, но у меня возникает резонный вопрос: Если эти аккумуляторы настолько хорошие, то почему более чем за 40 лет, автомобили так и не перешли полностью на электрическую тягу?
Вы не поверите, но ответ у меня тоже есть: Потому, что они совсем не такие уж и хорошие. Потребителям просто не говорят о существенных недостатках современных электромобилей.
Начнем с очевидных:
1. Если владельцу электромобиля не нужно далеко ездить, так в пределах 100 км в день, то заряжать его он будет дома. В течении всей ночи, потому, что чем медленнее зарядка, тем большее количество циклов выдержит батарея. Однако, если, предположим в коттеджном поселке владелец электромобиля будет один – не страшно. Но если на ночь на зарядку будут ставить человек 200 – 300, то нагрузка на сеть существенно возрастет. А если в мировом масштабе поразмыслить, то существующим ТЭС, ТЭЦ и прочих станций с генерацией электроэнергии при помощи угля, мазута или газа (каковых эксплуатируется великое множество по всему земному шару в холодных климатических зонах) будет необходимо существенно увеличить выработку электроэнергии, а для этого еще больше сжигать угля, мазута, газа. Т. е. выброс продуктов горения углеводородов, для борьбы с которыми и предназначались электромобили, повысится. И при чем здесь борьба за экологию?
2. А если владельцу электромобиля понадобиться поехать далеко? Так чтобы пришлось заряжать своего дорогого, но очень симпатичного коня, в дороге. Из телевизора и прочих СМИ постоянно ведется пропаганда о необходимости пересаживаться на легковые электромобили. Предположим, что так и случилось и на междугородных трассах все легковые машины превратились в электромобили. Для наглядного примера посчитаем приблизительный трафик легковых машин от Москвы до Санкт-Петербурга. Направление востребованное, расстояние около 700 км и по приблизительным данным в день проезжает около 200 тысяч машин. И если все они станут электрическими, то без подзарядки в дороге никак. Предположим, что на зарядных станциях используют сверхбыстрый заряд длительностью 40-50 минут. (Однако у зарядки с такой скоростью есть очень опасный «минус», о котором расскажу позднее).Таким образом, одна зарядная колонка может обслужить за час 25-30 машин. Значит, чтобы обслужить все эти машины в пределах суток потребуется от 6 до 8 тысяч зарядных колонок вдоль этой трассы. А чтобы разместить такое количество колонок, сколько потребуется места? Ну, если с учетом подъезда и комфортного размещения только авто (чтобы не мешал проезду на зарядку другим авто и без учета туалетов, кафе для ожидающих пассажиров) квадратных метров 40-50 на одну машину. Произведем небольшой расчет и получим, что дополнительно нужно выделить и оборудовать участок местности площадью от 200 до 400 тысяч квадратных метров. А если предположить, что это полоса в 5 метров, то если вдоль дороги на зарядке в один ряд выстроится 8 тысяч автомобилей, то длина этой большой зарядной станции достигнет 30 - 40 километров. Это насколько огромные капитальные вложения надо делать автодору и закладывать в бюджет государства, чтобы обеспечивать комфортное перемещение водителям и пассажирам на электромобилях. А сколько обслуживающего персонала надо кормить, содержать и создать приемлимые условия для труда и отдыха? Особенно если учесть, что литий ионные батареи нельзя заряжать на морозе. Т.е. необходимо строить теплые боксы для зарядных станций. И теперь можно прикинуть в какую сумму владельцу обойдется один заряд его ласточки. А в мире наметилась серьезная тенденция к удорожанию электроэнергии. А если спрос сильно увеличится, то и удорожание гарантированно.
3. Теперь о самих литий ионных батареях. Их нельзя заряжать при минусовых температурах и хранить более 3 месяцев на морозе. Мороз убивает электроды. Но и повышение температуры батареи выше + 400 С тоже недопустимо. Понижение температуры литий ионных батарей, их перегрев, так же как и быстрая зарядка приводит к разрушению тонкого защитного поверхностного межфазного слоя (SEI, solid electrolyte interface) на аноде. Графитовые слои расходятся, образуются дендриты. Дендриты — металлические литиевые волокна, образующиеся на поверхности графита анода. Дендриты неизбежно образуются в процессе эксплуатации и через пять лет приводят к выходу из строя литий ионных батарей. Потому, что постепенно вырастая, дендриты приводят к замыканию электродов, а это приводит к возгоранию самого аккумулятора. Кроме того, литий щелочно-земельный элемент чрезвычайно активен и в присутствии кислорода воздуха окисляется с выделением большого количества тепла. А это значит, что на неровной дороге (а в России не так уж много дорог европейского класса) литий ионные батареи могут получить трещину в корпусе (в том числе из-за заводского брака), или при ДТП и тогда возгорание машины со взрывом неизбежно.
А на серьезное замедление химических реакций при уменьшении температуры окружающего воздуха, что приводит к уменьшению емкости АКБ, плюс вынужденый расход энергии на обогрев салона, приводит к реальной цифре пробега, дай бог, в 100 км. В отличии от заявленных 400, 600 и даже более, я даже не буду акцентировать внимание, потому, что главное не в этом.
4. Вот мы и подошли к самому главному недостатку литий ионных батарей:
ИХ НЕВОЗМОЖНО ПОТУШИТЬ!!!
Возгоранием заканчивается большинство неисправностей в системе контроля за батареями: за их перегревом, перезарядкой, слишком быстрой зарядкой, а также просто при коротком замыкании в какой-нибудь из ячеек.
И тогда применить можно только один метод тушения литий ионных батарей, который пожарные называют: «Метод полного выгорания». Это происходит потому, что при горении элементов такой батареи выделяется кислород. Самое главное охлаждать соседние ячейки этой батареи, которые от перегрева тоже начинают взрываться и расход воды для тушения одного легкового автомобиля может достигать 20 тысяч литров, в то время как для тушения легкового автомобиля с классическим ДВС достаточно 500 литров. Таким образом и для противопожарных служб литий ионные батареи создают большие проблемы.
Ну и как вишенка на торте – современные электромобили не только дорогие. Если вспомнить, что стоимость электроэнергии все время растет, то стоимость эксплуатации этих машин тоже будет расти, хотя и на сегодняшний день содержание этих суперэкологичных авто очень не дешево. А если все так плохо, зачем брать в семью такого электромонстра? Особенно, если знать об опасности, что машина может превратиться в орудие самоубийства…
Вот и получился ответ на вопрос из первой статьи серии об экологии. Кому интересно, можете прочитать её здесь. Может ли быть светлым будущее человечества, если электромобили несут в себе реальную угрозу жизни, каждому кто содержит или эксплуатирует такую машину, в случае малейшего нарушения правил эксплуатации?
Однако не хотелось бы заканчивать статью на грустной ноте. Все-таки в 21 веке живем и бороться за экологию в автомобилестроении надо. И для этого придуман водо-водородный двигатель. Который не только пожаробезопасен. При всей простоте своей конструкции, он дешевый в изготовлении, надежен в эксплуатации и не требует больших финансовых затрат при ТО и ремонте. А еще во время работы водо-водородный двигатель абсолютно не выделяет СО в атмосферу. Впрочем также как и других вредных для атмосферы газов. Почему? Да потому, что вместо дизельного топлива или бензина для своей работы он использует химический источник энергии - концентрированную перекись водорода. Концентрированная перекись водорода при разложении на катализаторе выделяет большое количество тепла, водяной пар и даже кислорода немного. Кто - то, знакомый с особенностями боевой перекиси водорода может указать на большой её недостаток - нестабильность при хранении.
Однако проблемы при хранении создает перекись водорода концентрацией до 95%. При использовании водо-водородным, роторным двигателем достаточно перекиси водорода, имеющей меньшую концентрацию - 60-70%. А при такой концентрации перекись становится стабильной.
На этом, пожалуй закончу. Кому понравилась статья, ставте лайки. А если возникнут вопросы, задавайте их в комментариях. Я отвечу на все.