Епоха електромобілів невблаганно приходить, але досі ніяк не може настати. Масово пересісти на електрокари людству заважають незручність їх підзарядки, малий запас руху і висока ціна. Над розв'язанням цих проблем працюють найкращі автоконцерни світу
Олексій Бондарєв
К оли Ілон Маск наприкінці 2000-х почав просувати ідею електромобілів, його часто висміювали, зокрема на сторінках провідних світових видань. Річ у тім, що електромобілі до Маска були маленькими і потворними. Про масовість мова не йшла.
Революція почалася у 2012 році, коли стартував продаж преміального седана Tesla Model S. Геніальність Маска полягала в тому, що він почав захоплювати ринок зверху, а не знизу — популяризація ідеї електромобіля почалася із багатих людей, а потім вже пішла в маси. За лічені роки Model S стала бестселером ринку у преміальному сегменті.
Користувачі оцінили безшумний, швидкий і комфортний автомобіль, що немов прилетів із майбутнього. Model S чітко дала зрозуміти, що за електромобілями майбутнє.
Але якщо електромобілі у всьому перевершують машини з двигунами внутрішнього згоряння, то чому революція, яка змінює авторинок і життя людей, постійно відкладають?
Це запитання регулярно ставлять експерти всіх мастей, а діапазон відповідей вкрай широкий. Від конспірологічних теорій про те, що розвитку електромобілів заважають нафтові шейхи, до вельми прагматичних міркувань про банальну недосконалість технологій.
Конспірологію залишимо осторонь, а ось недосконалість багатьох технологій, які є головними для ринку електромобілів, багато експертів дійсно розцінюють як перешкоду (можливо, непереборну) на шляху до світлого майбутнього автотранспорту без вихлопних труб.
Н езважаючи на те, що електромобілі давно стали модним трендом, їх продаж у більшості країн світу все ще перебуває на рівні статистичної похибки. За даними спеціалізованого порталу EVvolumes, у грудні 2018 року частка електрокарів на світовому ринку становила 2,1%.
Це означає, що продаж тільки двох світових бестселерів — Toyota Corolla і Honda Civic у сумі перевищує продаж усіх електромобілів разом узятих.
Якщо хтось знає рішення [як скоротити час зарядки електрокарів], поділіться, нам допомога не завадила б
Ілон Маск,
генеральний директор компанії Tesla
Згідно з опитуванням авторитетного видання Motor Trend, у США (де бал править Tesla і електрокари не потребують реклами) понад 60% опитаних не готові пересісти на електромобіль через банальні страхи, що це вплине на їхній спосіб життя.
Малий запас руху, тривалий час зарядки, недостатня кількість зарядних станцій навіть в індустріально розвинених регіонах — ось основні претензії, які висувають до електромобілів користувачі.
Бензиновий або дизельний автомобіль можна заправити за кілька хвилин і знову вирушити в дорогу. Дальні подорожі на електрокарі часто супроводжують муки пошуку зарядних станцій, рух на малій швидкості з вимкненим кондиціонером тощо.
І це далеко не повний перелік претензій до технології, яку якось за замовчуванням вже вважають такою, що відбулася і перемогла.
П ретензія номер один до електромобілів — малий запас руху, вважає американський оглядач Джеймі Дітон. Більшість із них можуть проїхати без підзарядки приблизно 150–200 км. Деякі дорожчі моделі можуть похвалитися 300 км, а топові моделі Tesla — приблизно 400 км.
Однак навіть ці максимальні показники не вражають, якщо порівнювати з бензиновими або дизельними машинами. Сучасні автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння мають більший запас руху на повному баку (500–600 км у бензинових, до 1.000 км у деяких дизельних).
Сама собою ця обставина вже багато значить, констатує Дітон, але вона грає ще яскравішими барвами у світлі іншого важливого чинника. Заправити спорожнілий бак можна за кілька хвилин на одній з численних паливних заправок, які розташовані навіть у малонаселених місцевостях планети. Зарядити порожній акумулятор електрокара — проблема іншого штибу.
Будь-який електромобіль має можливість зарядки від звичайної мережі 220В, але це означає довгі години очікування. Навіть у випадку з найменшими акумуляторами це щонайменше 8–10 годин. У випадку ж із топовими електромобілями, оснащеними великими батареями, час зарядки "до повного" може перевищувати добу.
Потужні спеціальні зарядні станції працюють значно ефективніше. І все-таки в середньому мова завжди йде про кілька годин часу. Топові зарядні станції, так звані суперчарджери (50 КВт і вище), спеціально створювані виробниками для своїх електрокарів (наприклад, Tesla й Audi), здатні скоротити час зарядки до однієї години. Як правило, мова йде про співвідношення 80% за перші півгодини, і решту заряду за другі півгодини.
Але таких станцій мізерно мало навіть у США і Німеччині. І навряд чи можна говорити про те, що в осяжному майбутньому вони з'являться на кожному розі, аж надто вони дорогі.
Малий запас руху і тривалий час зарядки створюють велику проблему, підкреслює Дітон. Навіть, якщо ваш середньодобовий пробіг відчутно менший ніж 150–200 км, які може забезпечити недорогий електромобіль, ви все одно можете зіткнутися із необхідністю незапланованої поїздки. І на неї вам уже не вистачить заряду акумулятора. До того ж у вас може не виявитися зайвої години часу для підзарядки.
Чи є у цієї вельми значної проблеми вирішення? Очевидного вирішення немає — це визнає сам Маск. Торік, почувши запитання про єкність акумуляторів і час зарядки в одному з інтерв'ю, він заявив: "Якщо хтось знає рішення, поділіться, нам [компанії Tesla] допомога не завадила б".
Так думають не всі. Генрік Фіскер, відомий автомобільний дизайнер, який працював над вдосконаленням Aston Martin і створив кілька стартапів, вважає, що майбутнє за твердотільними акумуляторами, і стверджує: його компанія вже за крок від їх реального застосування.
Головна відмінність між звичними літій-іонними батареями і твердотільними полягає в тому, що перші використовують рідкий електроліт (суміш речовин, які забезпечують протікання струму між анодом і катодом всередині батареї), а другі — твердий електроліт.
Твердотільні акумулятори мають меншу вагу і більшу єкність, ніж традиційні, вони довше працюють і не схильні до ризику перегріву і вибуху.
Про створення революційної технології твердотільних акумуляторів заявив торік і Майкл Ціммерман, американський винахідник і творець компанії Ionic Materials, що спеціалізується на розробці твердих полімерів. За його словами, батареї нового типу не схильні до перегріву, мають удвічі більшу єкність за тієї ж ваги і не містять кобальту. Цей вельми дорогий метал потрібен саме для запобігання перегріву в літій-іонних батареях. Ціммерман пропонує замість кобальту використовувати дешевші цинк і марганець.
Втім, в основі його розробки лежить інше революційне рішення. Ціммерман винайшов полімерний вогнестійкий матеріал, який здатний проводити електрони за кімнатної температури (звичайні пластики не мають таких властивостей).
Батарея Ціммермана не боїться не тільки перегріву, а також ударів, розрізів і проколів, що дуже перспективно для автомобільної промисловості. Історії про спалах Tesla після ударів є хітами YouTube, і їх часто використовують як аргумент проти електрокарів.
Ціммерман вважає, що на доведення його технології до пуття буде потрібно не більше кількох років. І потім технологія буде придатна для масового застосування.
Щ о стосується батарей, то електромобілі проходять той самий шлях, що і мобільні телефони. Перші гібриди й електромобілі постачали з нікель-металгідридними акумуляторами, важкими і не дуже ефективними. Сучасні електрокари перейшли на літій-іонні акумулятори, як і смартфони.
Таким чином, всі сучасні гаджети, як ті, що подорожують у вашій кишені, так і ті, що влаштувалися у вас у гаражі або на парковці, об'єднує одне: вони не можуть існувати без цінних природних копалин, які видобувають у кількох бідних країнах, констатує американський оглядач Себастьян Тома.
Якщо нікель і алюміній більш-менш доступні, то кобальт і літій — це ціла проблема. І річ не тільки в тому, що їх видобуток і обробка пов'язані з необхідністю використання токсичних хімікатів і величезної кількості електрики, яку виробляють аж ніяк не за допомогою сонячних електростанцій. Ці метали вкрай дорогі, їх видобувають переважно за допомогою рабської праці у країнах третього світу, а їх видобуток контролюють диктатори або місцева мафія.
З усіх країн, в яких добувають ці метали, цивілізованістю і відповідальністю перед загальнолюдськими цінностями й екологією відрізняється тільки Австралія, на відміну від лідерів із видобутку літію Чилі, Аргентини, Зімбабве, Китаю і Росії.
Є ще один нюанс. Подібно нафті, літій є "кінцевим" ресурсом, зазначає Тома. Його запаси великі, але не безмежні, тому його вартість із часом зростатиме. І в якийсь момент світ, що остаточно пересів на зелені електромобілі, просто перестрибне з нафтової голки на літієву.
Але і це не найстрашніше. Справжня біда полягає в тому, що утилізація цих важких металів — завдання не менш клопітне, ніж утилізація ядерних відходів. А зростання попиту на електромобілі веде до зростання попиту на батареї до них, а отже, — до масштабної проблеми утилізації.
Бум електромобілів очікують приблизно до 2025 року, зазначає Тома. Саме до цього часу наберуть чинності заборони на двигуни внутрішнього згоряння у пасажирському транспорті у багатьох країнах світу. З огляду на середній термін служби акумуляторів, можна припустити, що вже до 2035–2040 років планета зіткнеться із проблемою утилізації величезної кількості літій-іонних батарей.
Теоретично їх можуть повторно переробити, але це досі незвідана територія, зазначають експерти. Утилізація дорога, пов'язана з токсичними процесами, і яка її ефективність, досі незрозуміло.
Деякі компанії вже сьогодні використовують акумулятори з металами вторинної переробки, однак поки що це одиничні випадки.
ФІСКЕР І ЙОГО FISKER: Відомий автомобільний дизайнер Генрік Фіскер працює над створенням електрокара, який може стати прямим конкурентом Tesla Model Y і працюватиме на твердотільному акумуляторі
П рипустимо, інженери зможуть збільшити ємність твердотільних акумуляторів, а також придумають ефективні способи їх утилізації. Однак залишається проблема швидкості зарядки.
Якщо у вас великі пробіги або ви часто їздите на далекі відстані, необхідність годинами чекати, поки ваш новомодний електрокар зарядиться, сприймається як різко негативний фактор.
Як потенційне вирішення цієї проблеми розглядають нові види зарядки. Насамперед бездротова індукційна зарядка. Технологію, вже знайому багатьом власникам смартфонів, тепер деякі виробники електромобілів серйозно розглядають як спосіб спростити життя користувачам. Так, станцію бездротової зарядки для електромобілів вже тестує BMW.
Логіка тут проста: зарядка розміщується на паркувальному місці. Щойно автомобіль зупиняється на цьому місці, стартує процес зарядки, який триває або до від'їзду автомобіля, або до повної зарядки акумулятора. Тестований гаджет здатний зарядити електрокар BMW i3 за 3,5 години. Це не так уже й швидко, зате процес відбувається автоматично і непомітно для користувача.
Є й інші аналогічні проекти. Експерти пророкують, що з часом бездротові зарядки можуть стати масовим явищем. Наприклад, ними будуть оснащувати всі парковки в бізнес-центрах, аеропортах тощо. Фактично електромобіль, який стоїть, завжди буде на зарядці, що позбавить користувачів необхідності спеціально відвідувати зарядні станції.
Є й революційніша технологія, здатна змінити майбутнє електричного транспорту. Йдеться про траси, які будуть заряджати електромобілі безпосередньо під час руху. Є кілька таких розробок, об'єднаних загальним принципом: полотно траси приховує елементи, здатні заряджати рухомі електрокари, а також акумулятори, що живляться від сонячних панелей, встановлених на узбіччі.
Перші тестові ділянки таких трас уже проходять випробування у Франції і Швеції.
Тим часом компанія Amazon запатентувала технологію підзарядки електромобілів за допомогою дронів. В основі лежить та ж ідея, що й у випадку з дозаправкою літаків у повітрі. Патент описує систему, яка працює в такий спосіб. Тільки-но рівень заряду акумулятора в електромобілі падає до певного рівня, система автоматично викликає найближчий "дрон-заправник". Безпілотний апарат з акумулятором прилітає до місця, де перебуває електрокар, і приземляється на його дах. Зарядку здійснюють за допомогою спеціальної док-станції, яка має бути встановлена на електрокарі.
Поки незрозуміло, наскільки великим має бути безпілотник, щоб мати можливість транспортувати ємні акумулятори. Так само, як незрозуміло, з якою швидкістю може відбуватися зарядка. Однак експерти визнають, що сама собою технологія є дуже перспективною. Принаймні як альтернатива евакуатору для розрядженого електромобіля.