Электромобили: светло ли будущее?

«Mitsubishi обещает к 2010 году выпустить в серийное производство представленный на выставке в Токио электромобиль Colt MIEV, цена которого не будет превышать 13 000 долларов» — это цитата из статьи про электромобили, опубликованной на сайте 3DNews в декабре 2005 года. Минуло почти семь лет. И вот я еду за рулём электромобиля Citroen C-Zero, который представляет собой точную копию упомянутого Mitsubishi i-MiEV, ставшего, как и предполагалось, серийным. Только с ценой вышла заминка: $13 000 превратились в $30 000 (во Франции за C-Zero) и $58 000 (за i-MiEV в Москве). Но так или иначе триада Citroen C-Zero/ Peugeot iOn/ Mitsubishi i-MiEV явила миру первую по настоящему крупносерийную конструкцию электромобиля, предназначенную не для специальных целей, а для всех и каждого. (Формально Nissan Leaf появился немного раньше, но старт его производства затянулся.)

И я на нём еду.

Мне повезло: выпал случай опробовать электромобиль не в рафинированных с точки зрения энергодоступности условиях большого города, а в части кругосветного пробега на Citroen C-Zero, организованного двумя молодыми французами — Ксаве Дегоном и Антонином Ди.

Дело было так.

Ксавье и Антонин предложили «Ситроену» поучаствовать в авантюрном проекте — первом кругосветном путешествии на электромобиле. «Ситроен» согласился, ещё не зная, что весной 2012 года C-Zero исчезнет из каталогов фирмы ввиду нерентабельности. Под пробег совместными усилиями нашли спонсоров, и ребята (одному 27 лет, другому 29) в феврале стартовали из Страсбурга в сторону Атлантики, имея бюджет в 25 тыс. евро на полгода. Они проехали США, Японию, Сингапур, Китай и Индокитай, Казахстан. И в конце августа пересекли границу России. Первым городом на их пути стал Челябинск, где я в компании с двумя другими московскими журналистами присоединился к пробегу. Представительство Citroen в России выдало нам Berlingo как вторую машину; в нашу задачу входило сопровождение французов от Челябинска до Набережных Челнов, то есть на протяжении 700 км. В реальности получилось даже больше — «благодаря» ошибкам в ориентировании, вместе мы проехали почти 900 км. Разумеется, каждый из журналистов мог опробовать C-Zero на любом из участков. Я за рулём электро-«Ситроена» проехал почти 300 км, от города Сатка до Уфы, с двумя остановками на подзарядку. И вот чем могу поделиться.

Главный прибор в C-Zero — расходомер электричества. Если хочешь хоть куда-нибудь доехать, то стрелку эконометра нужно держать строго в зелёной зоне, что соответствует скорости 55-60 км/ч.

Про обгоны забыть можно сразу: на одном таком манёвре C-Zero потеряет до 10 км потенциального пробега! Поэтому удел путешественников на электрокарах — виновато держаться обочины, давая возможность другим обогнать тебя. Это не всегда удаётся, порой за нами собирались колонны из десятков автомобилей. Воспитанные дальнобойщики терпеливо ждали перехода сплошной линии разметки в пунктирную, но гусары на тонированных «десятках» не уставали гудками показывать своё неудовольствие. Приходилось жаться вправо, совсем сходя с дороги. А это дополнительное сопротивление качению и повышенный расход энергии. Так что длинные межгородские перегоны на электромобиле — это не только испытание техники и способности водителя прогнозировать энергозатраты, но и проверка нервной системы на стрессоустойчивость.

Особая статья — рекуперация, возврат энергии в аккумуляторы на торможениях и спусках. Принято считать, что рекуперация даёт электромобилю 10% дополнительной энергии. Возможно, для городской эксплуатации это не сильно значимая величина, но на Урале, где спуск сменяется подъёмом и на протяжении сотен километров нет ни одного ровного участка, рекуперативный подзаряд пришёлся весьма кстати. Однако с ним тоже всё непросто: если отпустить педали и катить под уклон, то много энергии машина не соберёт и довольно быстро остановится: тормозной момент электродвигателя велик. Путём проб и ошибок мы вычислили оптимальный алгоритм рекуперации: отпускать «газ», разогнавшись на спуске до 90-100 км/ч. В этот момент количество «тормозного электричества» становится максимальным. Но как только скорость под уклон снижается до 40 км/ч, то следует опять начинать потихонечку «газовать», дабы влететь на подъём, а не вползти на него. Если «вползать», то энергобаланс «спуск-подъём» становится сильно отрицательным.

Основную зарядку электро-«Ситроену» делали, разумеется, ночью, благо в гостиницах отказывали в электричестве редко. Но этого заряда не хватало для перегона между намеченными пунктами, поэтому один-два раза в день приходилось останавливаться на промежуточную подзарядку, на четыре-пять часов. Получается, что расстояние, которое на обычном автомобиле мы могли покрыть за 2-3 часа, на C-Zero мы проезжали за 12-14 часов.

Заряжались на трассе в самых разных местах — на АЗС, в кафе, даже на автомойке. Отказывали в электричестве не очень часто, как правило, поломавшись, позволяли «воткнуться». Денег не брали — французы оценили русскую щедрость. Только в одном месте с нас содрали за пять часов зарядки почти 700 рублей, но это, скорее, комичное исключение.

Теперь позвольте высказать несколько практических замечаний на тему эксплуатации электромобилей в современных условиях.

Первое и главное: на нынешнем витке эволюции, когда энергии на борту не хватает a priori, электромобиль вынужденно меняет психологию водителя. Акценты смещаются: из удовольствия езда превращается в игру, где ставка — конечная цель маршрута. Приёмы экономии и рекуперации энергии принципиально противоречат приёмам активного вождения, поэтому все прежние привычки летят к чертям. Можно перефразировать известную максиму в такой вид: автомобиль — это роскошь вождения, электромобиль — это средство передвижения. А сохранение прежних привычек выливается в следующую арифметику: если в идеальных условиях пробег Citroen C-Zero на одной зарядке составляет 160 км (это данные производителя; наша машина могла проехать 145-150 км), то активная езда в городских условиях с кондиционером или отопителем сокращает этот показатель почти в десять раз. Я ориентируюсь на показатели разряда совершенно конкретного Citroen C-Zero, на котором проводил в том числе и упражнения в расточительстве энергии. Я вообще езжу резко, агрессивно, с частыми обгонами, перестроениями, аварийными торможениями. Так вот, пересчёт данных эконометра на ёмкость АКБ неутешителен: я смогу проехать в городских условиях не более 25 км. Что в среднем вчетверо меньше моего реального дневного пробега на обычном автомобиле.

Я уже писал в одной из заметок, что каждая новая технология может сменить предыдущую только тогда, когда она не будет ничего отнимать у потребителя, а только давать, причём давать больше, чем предыдущая. С этой точки зрения противники электромобилей могут расслабиться: несовершенство этой технологии пока слишком велико; электромобили пока больше отнимают, чем дают.

Далее вступает в действие экономика. Приведу самые радужные расчёты эффективности использования Citroen C-Zero/ Mitsubishi i-MiEV в Москве по состоянию на сентябрь 2012 года. Не буду мучить промежуточными цифрами, выдам сразу итоговые. Они таковы: у моего «Форд-Фокус» (2,0 л, 150 л/с) один километр пробега на 95-ом бензине (без учёта прочих расходов) стоит примерно 3,2 руб. А при зарядке электромобиля по дневному тарифу на электричество 1 км пробега стоит 57 коп. При ночном тарифе получается вообще 10 копеек. А полностью зарядить АКБ ночью в Москве стоит 10 руб.

Считаем дальше: разница в цене «Фокуса» и i-MiEV в Москве составляет 1 050 000 руб. Заряжая электромобиль ночью и проезжая в день по 100 км, пользователь «отобьёт» эту разницу за… неполные девять лет. Очевидно, что девять лет аккумуляторы электромобиля не проживут, поэтому реальная арифметика, с учётом их замены, будет другой. Но порядок исчисления назван. При этом владелец лишает себя азарта и удовольствия, меняя их на трезвый расчёт. Кому-то это по характеру. Мне — нет.

Отмечу, что вышеприведённые данные по стоимости электроэнергии существенно скорректируются при вводе специализированных зарядных станций. Там будут совсем другие тарифы, ведь строительство инфраструктуры и её обслуживание тоже не должно быть убыточным. Следовательно, эти затраты лягут на потребителя.

Следующий аспект сравнения — экологичность. Это самая неоднозначная тема, в которой очень легко манипулировать данными, подвёрстывая их к собственным убеждениям, чем и занимаются сторонники и противники электромобилей. Попробуем разобраться непредвзято.

Современные ДВС, отвечающие нормам Евро-5, практически решили проблему токсичности — и по угарному газу, и по оксидам и диоксиду азота, и по альдегидам и несгоревшим углеводородам. Основная проблема нынешних ДВС — выбросы СО₂, углекислого газа, вызывающего (якобы) парниковый эффект. Ладно, давайте без «якобы»: углекислоты действительно выбрасывается в атмосферу избыточно. В этом смысле электромобиль не вносит вклад в глобальное потепление, ибо сам по себе ничего в атмосферу не выбрасывает. За него это делают производители электричества.

Давайте вспомним, что генерирующие мощности электроэнергетики России состоят в основном из тепловых станций, где сжигается то же ископаемое топливо, что и в ДВС, — мазут, природный газ. А ещё уголь. Понятно, что эффективность сжигания угля и мазута много ниже, чем бензина, а вот газа — много выше. Поэтому невозможно высчитать среднюю величину токсичности тепловых электростанций по стране, они все разные, где-то стоит современное оборудование, где-то обходятся послевоенным. В первом приближении работу стационарных котлов и турбин по КПД можно сравнить с КПД бензинового двигателя автомобиля. Вот несколько цифр: эффективность бензинового ДВС — 35-36%, КПД тепловой генерации — 55-57%, но с учётом потерь на магистралях он снижается до 30-35%. Так что примерный паритет. А поскольку КПД и выбросы СО₂ взаимоувязаны, будем считать, что и «вредят» они одинаково. Но электростанции расположены точечно, их вред природе локализован в пространстве. Автомобили же вредят распределённо, покрывая планету тонким слоем… ну вы поняли.

Существуют данные по разнице в эффективности в пересчёте на условное топливо. Для Mitsubishi i-MiEV расход УТ составляет 6,5 кг на 100 км пробега, а у соплатформеннного бензинового Mitsubishi Colt (75 л/с) — 10,73 кг. Соответственно, в той же пропорции находятся и выбросы углекислоты. Тут у электромобиля преимущество обозначается более-менее однозначно.

Важно отметить, что генерирующие мощности в России используются в среднем на 60%. Это «в среднем» получается из двух показателей — пиковой дневной нагрузки на сети и сильного спада потребления ночью. Вот данные по Москве по состоянию на среднестатистические зимние сутки: днём потребление в пике достигает 17 ГВт, а ночью опускается до 10 ГВт. Но ведь электростанции и ночью продолжают «молотить», вырабатывая электричество и сжигая драгоценные углеводороды! Да, есть режимы горячего и холодного резерва (при которых станция работает не на полную мощность), но сетевое оборудование вынуждено находиться при этом в так называемых переходных режимах, что сильно снижает его ресурс. Вспомним, что часть электричества вырабатывается атомными и гидростанциями, которым вообще всё равно, день на дворе или ночь, там турбины не заставишь вращаться медленнее. Так вот, ночная зарядка парка электромобилей позволяет выровнять нагрузку на сети, значит, природные энергоресурсы станут использоваться более эффективно.

Очень интересной выглядит идея создания некой распределённой сети из подзаряжающихся электромобилей. Представьте несколько миллионов машин со своими аккумуляторами, соединённые вместе — это же гигантский буферный накопитель, который может не только потреблять, но и отдавать! Это и резервный источник, и возможность сгладить региональные неравномерности по производству энергии.

Далее пуристы от экологии воскликнут: а как же производство и утилизация, которые тоже связаны с затратами энергии и выбросами токсинов и СО₂? Согласимся, производство электромобилей и их компонентов довольно энергоёмко. Но при общих техпроцессах с классическим автомобилестроением грешно их разделять, там разница должна быть несущественной. Однако Mitsubishi Motors провела свои расчёты и утверждает: с учётом всего цикла, от добычи руды до момента утилизации всех компонентов, суммарные выбросы СО₂ в электромобильной отрасли на 70% ниже, чем у автостроения. Даже с учётом того, что самый сложный и дорогой этап — утилизация отслуживших аккумуляторов. Кстати, современные технологии позволяют минимизировать химический вред планете при уничтожении АКБ до абсолютно ничтожных величин, но это выходит очень дорогим мероприятием. При массовом производстве электромобили неизбежно подорожают на стоимость утилизации. Ибо дотировать можно переработку десятков, сотен машин. Но не миллионов же!

В таком режиме можно плодить доводы «за» и «против» очень долго, и всё равно получится средневзвешенный паритет. Очевидно, что технология ДВС ещё не исчерпала резервов развития, а электромобилестроение не вышло даже из коротких штанишек. Мы не знаем, какими будут электромобили через 10-12 лет — именно столько понадобится времени для покрытия территории России сетью зарядных станций, если начать прямо сейчас. Но процесс электромобилизации запущен, нравится нам это или нет. Остановить его уже малореально. Другое дело, что замещение обещает быть очень плавным, растянутым на поколения. Возможно, только наши внуки сумеют отказаться от ДВС полностью, на наш век бензинового драйва хватит. Потому и теоретические выкладки по КПД и экологичности не имеют смысла в планетарных масштабах — прогресс не скорректируешь. Остаётся смириться и начать готовиться к светлому электромобильному послезавтра.