Электромобиль — революция или эволюция?

Из выступления председателя Наблюдательного совета Bosch Германа Шолля 21 апреля 2010 года в Штутгартском университете

Вопрос о сравнительных преимуществах электрического и бензинового двигателей возник еще на заре истории автомобилестроения. Главными преимуществами электромотора считались простота и надежность: в первые двадцать лет автомобильной эры у ДВС были большие проблемы с зажиганием и карбюратором. Все же тогда эволюционное соревнование выиграл бензиновый двигатель. Это произошло в первую очередь благодаря высокой энергетической плотности бензина по сравнению батареями того времени и устранению упомянутых конструктивных проблем.

За прошедшие сто лет попытки вывести электропривод на новый уровень предпринимались снова и снова. Например, в сороковые и пятидесятые годы электромобили с огромными батарейными отсеками под погрузочной платформой развозили по Штутгарту ящики с пивом. В шестидесятые компания Bosch работала над электродвигателем для малолитражных автомобилей, в частности для проекта Goggomobil фирмы Glas. Тогда появилась возможность использовать полупроводниковые элементы, благодаря которым энергия могла поступать в электродвигатель без потерь в использовавшихся ранее балластных резисторах. В результате дальность поездки на одном заряде несколько увеличилась, но все еще оставалась неудовлетворительной.

В начале семидесятых компании Mercedes-Benz и MAN прилагали большие усилия для начала серийного производства городских автобусов с электроприводом: городские власти были очень заинтересованы в развитии экологически чистого общественного транспорт. Однако дело ограничилось несколькими опытными образцами.

 

Батарея как ключевой элемент электромобиля

В последующие десятилетия автопроизводители инициировали целый ряд проектов по созданию легковых электромобилей. Все они потерпели неудачу из-за недостаточной удельной энергоемкости свинцовых батарей, которая почти не менялась с течением времени. Появление литий-ионной аккумуляторной технологии придало развитию электропривода новый импульс. В гибридных приводах, приобретающих все большее распространение, используются никель-металлгидридные батареи, занимающие промежуточное положение между свинцовыми и литий-ионными по энергетической плотности.

В последние годы разработка электромобилей стимулируется двумя тенденциями:

1) С появлением мобильных телефонов, ноутбуков и портативных электроинструментов производители батарей добились больших успехов в повышении удельной энергоемкости благодаря применению новых материалов, прежде всего лития для электродов.

2) Политика, направленная на сокращение выбросов CO2 и защиту климата, также содействует более широкому использованию электроприводов.

Говорить об отсутствии выбросов CO2 у электромобилей имеет смысл толь-ко при условии, что электричество для батареи вырабатывается из возобновляемых источников энергии. Например, у угольных электростанций удельные выбросы CO2 выше, чем у бензиновых и тем более у дизельных двигателей.

Третий фактор - предполагаемое истощение запасов нефти в ближайшие 50-100 лет.

По прогнозам, в этом году в мире будет выпущено 68 млн автомобилей. Это на 7% меньше, чем в рекордном 2007 г. (73 млн).

Считается, что к 2020 годовой объем производства достигнет 90-100 млн автомобилей. Из них около 10 млн будут оснащены гибридным или электрическим приводом, что составит примерно 10% от общего числа.

 

 

ДВС останется главным автомобильным приводом и в 2020 г.

По прогнозам Bosch, в 2020 г. в мире будет выпущено около 3 млн автомобилей с полностью электрическим приводом. Следовательно, при общем объеме производства от 90 млн автомобилей не менее 87 млн из них будут оснащены двигателем внутреннего сгорания - это 14 млн больше, чем в 2007 г. Даже при условии, что в 2020 г. с конвейера сойдут 10 млн электромобилей, объем выпуска ДВС все же будет выше, чем в настоящее время.

Компания не прогнозирует широкого применения гибридного привода в будущем. В этом случае речь идет скорее о переходной технологии, нежели о революции в автомобилестроении. Наличие сразу двух приводов - ДВС и электромотора с батареей - обходится слишком дорого. Для автомобильной отрасли эта технология невыгодна, так в условиях конкуренции на рынке появляется все больше гибридных моделей.

Полного вытеснения двигателя внутреннего сгорания электрическим приводом не предполагает ни один из двух реалистичных сценариев развития:

1) В развитии аккумуляторных технологий не происходит качественного скачка, и дальность поездки на одном заряде батареи по-прежнему не превышает 150-200, максимум 250 км. Предположим, что через 15-20 лет стоимость батареи уменьшится на 25-30%. В этом случае можно прогнозировать, что от трети до половины автомобилей будет оснащаться полностью электрическим приводом. Такая дальность хода будет устраивать достаточное число покупателей, в особенности при наличии возможности быстрой перезарядки батареи. Особый интерес представляет рынок вторых автомобилей, которые в Германии сегодня имеются у 25-30% семей. Хорошие перспективы у электромобилей будут в крупных городах и мегаполисах, где их использование будет экономически поощряться или станет обязательным по экологическим соображениям.

2) В развитии аккумуляторных технологий произойдет качественный скачок, и удельная энергоемкость батарей вырастет с 5 кг до 1 кг на киловатт-час. В результате дальность поездки на одном заряде при массе батареи около 100 кг составит 700-800 км, то есть станет такой же, как у современных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. При условии снижения стоимости батареи на 25-30% можно в долгосрочной перспективе ожидать полного перехода легковых и, возможно, легкогрузовых автомобилей на электрический привод.

История промышленности показывает, что традиционные технологии умеют защищать себя от угрозы исчезновения перед лицом инноваций. Главными "защитниками" оказываются сотрудники инженерных подразделений, которые борются за сохранение своих рабочих мест и работают под постоянно возрастающим давлением. В Европе и в США вводятся все новые законодательные требования, предполагающие дальнейшее сокращение расхода топлива.
Автопроизводители знают, что не могут ответить на это более быстрым переходом на электрический привод, так как он нереализуем с промышленной точки зрения.

Потенциал развития двигателя внутреннего сгорания

Оба этих фактора - угроза вытеснения двигателя внутреннего сгорания и законодательные требования - стимулируют разработки, направленные на дальнейшее повышение экономичности бензиновых и дизельных двигателей.

В этой связи компания Bosch продолжает активно совершенствовать технологии бензинового и дизельного впрыска в целях дальнейшего сокращения расхода топлива и объема вредных выбросов. Поскольку мы играем ведущую роль в этом сегменте мирового рынка, автопроизводители в Европе, США, Южной Америке, Японии, Корее, Китае и Индии ожидают от нас новых разработок. Наши расходы на НИОКР в этой области по-прежнему будут составлять порядка 1 млрд евро в год. Большая часть средств вкладывается в адаптацию наших систем для новых или усовершенствованных моделей двигателей внутреннего сгорания. Около 200 млн евро в год расходуется на дальнейшее развитие самих систем впрыска.

Сопоставимые средства, также около 200 млн евро в год, мы вкладываем в разработку электрических приводов и тяговых батарей. Компания убеждена, что в долгосрочной перспективе электромобили будут составлять значительную долю в мировых объемах производства транспортных средств, но ожидать этого следует скорее к 2030 или 2040 г.