Большинство автопроизводителей уже поставили в приоритет развитие электрического транспорта, причём работают они не одни, а в сотрудничестве с химиками и электротехниками. С каждым годом компании увеличивают ёмкость батарей, снижая их стоимость, повышают скорость зарядки от высокомощных электрозарядных станций, расширяют сети ЭЗС, совершенствуют электродвигатели. И чем дальше, тем больше мы увидим электромобилей с лучшим сочетанием цены и возможностей.
Автономность или дальность пробега современных гибридных автомобилей достигает 750 км и более. В ближайшем будущем она может достигнуть одной тысячи километров. Серийные полностью электрические автомобили, как правило, имеют автономность на уровне 250–300 км. Заявленная автономность топовой модификации Tesla Model 3 приближается к 500 км, а максимальная автономность Tesla Model S, согласно данным EPA (Агентство по охране окружающей среды США), превышает 600 км. Такая высокая автономность электромобилей Tesla достигнута в первую очередь за счет использования аккумуляторных батарей повышенной емкости, а также посредством оптимизации системы управления аккумуляторными батареями. Однако следует отметить, что американская компания Tesla уже неоднократно попадалась на завышении технических характеристик своих автомобилей.
В 2015 году Институт транспортных исследований Калифорнийского университета (ITS-Davis) провел сравнительное исследование автономности гибридных (PHEV) и электрических автомобилей (EV) (рис. 1.9).
полностью электрических автомобилей (EV)
Сравнивая эти цифры с данными, которые мы имеем к 2022 году, можно смело утверждать, что до сих пор не устранен основной недостаток электромобилей, связанный с их невысокой автономностью. Таким образом, недостаточная емкость, большое время заряда, малая удельная энергия аккумуляторов ограничивают уже много лет усилия конструкторов электромобилей. Кроме того, растущая популярность электромобилей требует использования все большего количества аккумуляторных батарей, являющихся компонентами сложных систем, которые должны работать оптимально, чтобы обеспечить безопасное и эффективное использование энергии. Вместе с тем, постепенно уходит в прошлое другой ключевой недостаток электромобилей, связанный со стоимостью аккумуляторов (см. рис. 1.10). Если в 2005 году аккумуляторы стоили в среднем 1300–1500 долларов за кВт·ч, то уже к 2015 году цена упала почти в 3 раза, до 500 долларов. Согласно оптимистичным прогнозам, в 2025 году цена может приблизиться к отметке 100 долларов за кВт·ч.
для электромобилей
При этом важно понимать, что конкурентоспособность электромобиля напрямую зависит от стоимости нефти. Так, при цене 240 долларов за кВт·ч, литий-ионные аккумуляторы конкурентоспособны при стоимости нефти в 75 долларов за баррель. При цене нефти 50 долларов за баррель стоимость батарей не должна превышать 150 долларов за 1 кВт·ч. Определенные основания для оптимизма дает совершенствование технологии аккумуляторных батарей. Если в 1980‑е годы никель-металлгидридные батареи имели удельную емкость до 120 Вт·ч/кг, то современные литий ионные батареи, применяемые на электромобилях, способны вмещать до 2,6 кВт·ч на килограмм собственного веса (табл. 1.5).
Главным вектором в развитии электрических автомобилей останется совершенствование батарей. Подсчитано, что если производители добьются увеличения их ёмкости на треть (при текущих размерах и массе), а цена аккумуляторов снизится наполовину, то машины с ДВС тут же проиграют BEV в конкурентной борьбе. А ведь могут ещё «выстрелить» совсем фантастические способы запасания электроэнергии — например, технология заправки жидкостных батарей «суперзаряженным» сменным электролитом. Почти как заправка топливом «самобеглых колясок» на заре автомобилизма
В Китае получили распространение электромобили со стандартизованными сменными батареями — это один из способов решить проблему долгой зарядки машины. BEV заезжает в бокс, где роботизированный механизм снимает с днища разряженную аккумуляторную батарею и ставит на ее место заряженную. Операция автоматическая, происходит без участия человека и длится не дольше полной заправки топливного бака обычного автомобиля. Не исключено, что такая концепция EV в будущем приживётся в странах с большими расстояниями.
Другое перспективное направление — бесконтактные зарядки, подобные тем, что уже используют для смартфонов. Для этого электромобиль и парковочные ячейки для электрического транспорта оборудуются мощными индукторами, которые могут включаться в автоматическом режиме.
Большинство автопроизводителей поставили в приоритет развитие электрического транспорта, причём работают они не одни, а в сотрудничестве с химиками и электротехниками. С каждым годом компании увеличивают ёмкость батарей, снижая их стоимость, повышают скорость зарядки от высокомощных электрозарядных станций, расширяют сети ЭЗС, совершенствуют электродвигатели. И чем дальше, тем больше мы увидим электромобилей с лучшим сочетанием цены и возможностей.
Инженеры прорабатывают и вариант бесконтактной передачи энергии на электромобили во время движения — от скрытой в дорожном полотне обмотки. Хотя такая технология может оказаться слишком затратной и недостаточно эффективной.