Мы живем во время бурного развития электротранспорта. За последние несколько лет на дорогах появились электромобили, электросамокаты, велосипеды и даже общественный транспорт. Интересно смотреть, как троллейбус без «рогов» продолжает свой путь дальше. Недавно ездил к родителям на дачу по трассе и был удивлен — троллейбус ехал 60 км/ч по загруженной трассе, возможно, его куда-то перегоняли. Давайте разберемся, как работают электромобили, а также окунемся в их историю.
История электрического транспорта стартовала намного раньше возникновения современных гигантов типа Tesla, которую по праву можно считать первым электромобилем. Первые опытные образцы электромобилей возникли еще в первой половине 19 века. В 1839 году шотландец Роберт Андерсон создал один из первых прототипов — электрическую повозку, снабженную батареей, позволявшей перемещаться на небольшие дистанции.
Более практичный электромобиль был сконструирован американским химиком Уильямом Моррисоном в 1879 году: его экипаж с улучшенными батареями и двигателем был показан на выставке в Чикаго. А в 1899 году мир потряс электрокар Jeantaud Duc, установивший рекорд скорости в 60 км/ч. Конец 19 и начало 20 столетия стали временем расцвета для электромобилей.
Они пользовались существенным спросом, особенно среди состоятельных и знатных персон, поскольку были бесшумными, чистыми и легкими в управлении, в отличие от шумных и коптящих бензиновых аналогов. Ведущие фирмы того периода, такие как Baker Electric и Detroit Electric Car Company, выпускали изящные и стильные модели, способные развивать скорость до 30 км/ч и обладавшие запасом хода около 80 километров.
В России свой вклад в историю внес инженер Ипполит Романов, который в 1899 году представил в Петербурге электромобиль на двух человек, прозванный «кукушкой». Он весил 750 килограмм, имел запас хода до 60 километров и мог разгоняться до 40 км/ч, оставаясь при этом компактнее и легче своих европейских собратьев.
Первый электробус Ипполита Романова в Гатчине перед Павловским дворцом:
Но этому благополучию не было суждено продлиться. Развитие электромобилей натолкнулось на серьезные трудности: небольшой запас хода, отсутствие развитой зарядной инфраструктуры и высокие производственные издержки. Решающий удар по индустрии нанес Генри Форд, организовавший конвейерный выпуск автомобилей с ДВС, которые стали массовыми и бюджетными. Существует также версия, что проект по созданию доступного электромобиля, над которым совместно трудились Форд и Томас Эдисон, был закрыт из-за давления нефтяных корпораций и загадочного пожара в лаборатории Эдисона, уничтожившего всю техническую документацию и опытные образцы. Таким образом, к 1920-м годам выпуск электромобилей практически сошел на нет, и мир на долгие десятилетия выбрал бензин.
Но технологии не стоят на месте — сейчас фиксируется отказ от двигателя внутреннего сгорания в пользу электричества. Конечно, полный переход на электрический транспорт пока невозможен — и дело не в малом количестве зарядных станций, а в климате. Например, на Севере электротранспорт не будет популярен из-за морозов: чем ниже температура, тем быстрее будет садиться батарея, а ведь отапливать нужно еще и салон.
Но как же работает электромобиль?
Ключевая схема работы электромобиля выглядит так: аккумуляторная батарея через силовую электропроводку и блок управления соединяется с тяговым электродвигателем, который, в свою очередь, передает вращающий момент на колеса. Это важное отличие от автомобиля с ДВС, где энергию для движения производит процесс сгорания топливной смеси.
Электрический двигатель служит сердцем машины, превращая электрическую энергию из батареи в механическую, заставляющую колеса вращаться. Его работа базируется на электромагнитных принципах: когда ток проходит через обмотку статора, возникает магнитное поле, воздействующее на ротор и заставляющее его вращаться. Существуют разные виды таких моторов: асинхронные, синхронные и двигатели постоянного тока, каждый со своими характеристиками.
Главные достоинства электрического двигателя — исключительно высокий КПД, достигающий 90-95% в сравнении с 22-42% у ДВС, мгновенная реакция и способность набирать высокие обороты. Весь вращающий момент доступен сразу, что дает электромобилю резкий и в то же время плавный разгон. Благодаря этому, многим электромобилям не нужна многоступенчатая коробка передач — достаточно подавать нужное напряжение на двигатель.
Аккумуляторная батарея представляет собой хранилище энергии — по сути, очень емкую и мощную перезаряжаемую батарею. Современные электромобили в основном применяют литий-ионные аккумуляторы, отличающиеся высокой емкостью, что обеспечивает запас хода от 200 до 600 километров на одном заряде. Конструктивно батарея состоит из множества элементов, собранных в единый модуль.
Процесс зарядки можно уподобить заполнению резервуара электричеством: он бывает медленным, от обычной домашней розетки (до 12 часов для полного заряда), или ускоренным, на специальных станциях, способных восстановить 80% заряда за 30-40 минут. Для увеличения срока службы батареи советуют не доводить ее до полного разряда и не оставлять надолго при критически низком уровне заряда.
Долгая зарядка — один из минусов электромобилей. Если заправить полный бак уйдет несколько минут, то «заправка» электромобиля довольно длительная процедура.
Электронная система управления исполняет роль интеллектуального центра автомобиля. Этот сложный компьютер регулирует и координирует все рабочие аспекты: от контроля мощности, подаваемой на двигатель, до управления состоянием батареи, включая ее температуру и циклы зарядки – разрядки.
Именно эта система отвечает за рекуперативное торможение — функцию, которая при торможении или сбросе газа переводит двигатель в режим генератора, преобразуя кинетическую энергию движения назад в электричество и направляя его в аккумулятор. Это не только увеличивает общую эффективность, но и дает возможность реже применять стандартную тормозную систему: торможение, по факту, идет двигателем.
Сюда же можно добавить то, что современный электромобиль представляет собой комфортный транспорт. Компьютер может управлять практически всем — от подогрева сидений до регулировки зеркал. И на всё хватает мощности батареи!
Но, как уже написано выше, не только электромобили вошли в нашу жизнь, а также электрический общественный транспорт.
Одним из самых любопытных гибридов, сочетающих черты классического троллейбуса и современного электробуса, стал троллейбус с системой динамического питания, или, иными словами, троллейбус на аккумуляторах.
Данный транспорт объединяет в себе плюсы двух подходов. С одной стороны, он задействует имеющуюся контактную сеть, получая от нее питание во время движения и постоянно подпитывая свои батареи. С другой стороны, наличие аккумуляторов позволяет ему отсоединяться от проводов и преодолевать значительные расстояния — до 30 километров и больше — в полностью автономном режиме.
Это решает одну из ключевых проблем традиционных троллейбусов — их зависимость от традиционных проводов. Теперь троллейбус может легко объехать дорожные пробки, выполнить рейс по историческому центру, где прокладка проводов недопустима, или обслуживать новые районы без масштабных и затратных работ по установке контактной сети.
С экономической точки зрения подобные троллейбусы часто оказываются экономичнее полностью аккумуляторных электробусов. Как демонстрируют подсчеты стоимости жизненного цикла, электробус представляет собой самый дорогой вид наземного общественного транспорта. Он требует продолжительных простоев для подзарядки, а его батареи дороги в замене. Троллейбус же, имея постоянный источник энергии в виде сети и менее емкую батарею, которая работает в щадящем режиме, показывает меньшую стоимость одного километра пробега. Эта технология не является просто концепцией. К примеру, низкопольный троллейбус ПКТС-6281 «Адмирал» с системой динамического питания уже ездит на городских маршрутах.
Ну так же все видят огромное количество СИМ — «средства индивидуальной мобильности»: электровелосипеды, электросамокаты, моноколеса и прочий транспорт. Принцип их работы примерно такой же, как у электромобиля — различий на самом деле мало, разве что контроллер и компьютер проще, чем у обычного электромобиля.
Что будет дальше?
В крупных городах с хорошим климатом электротранспорт будет развиваться активно. Будут появляться зарядные станции и прочая инфраструктура для электромобилей. Но есть нюанс — государства, особенно те, кто владеют нефтяными ресурсами, будут всячески «зажимать» такой транспорт, повышая налоги и пошлины для ввода подобных автомобилей.
СИМ также будут развиваться — курьерская служба уже без них попросту невозможна. Возможно, в будущем будет развиваться воздушный электротранспорт — беспилотные такси. И здесь можно подвести итог — многие считают, что электротранспорт экологичен. Да, в городе он будет экологичен, но те затраты ресурсов и выбросы парниковых газов во время производства электродвигателей колоссальные, поэтому вряд ли здесь будет какая-то экология на уровне планеты.
У кого есть электромобиль?
Чтобы не пропустить ничего важного, подписывайтесь на наш канал в мессенджере MAX