Юрий Новиков - Экология, окружающая среда и человек

Страна, которая первой выйдет на мировой рынок с электромобилем, не уступающим автомобилю с бензиновым двигателем, окажется лидером в гонке за транспорт XXI в.

Опередив в очередной раз остальные страны, Япония вступает в эру электромобилей. В Осаке постоянно действует первая на планете сеть скоростных подстанций, которым необходимо всего лишь 30 мин, чтобы «заправить» экологически чистый автомобиль.

В России только Волжский автомобильный завод, не считая мелких опытно-конструкторских фирм, выпускает электромобили. В его арсенале «Ока-электро», длиннобазная «Нива» ВАЗ-21313, «Пляжнуй «Эльф» и показанный на Парижском автосалоне 1999 г. оригинальный электромобиль «Рапан». Электрическая «Ока» весьма уверенно чувствует себя в плотном городском потоке, свободно разгоняясь до 100 км/ч. Запаса хода полностью заряженной машины хватает на 100 км при движении по городу. Главная проблема — в несовершенстве аккумуляторных батарей. Создано и :>ксплуатируется несколько десятков аккумуляторов, в том числе никель-кадмиевые, никель-серные, серебряно-цинковые и др. Большинство имеет короткий срок службы, незначительную энергоемкость и высокую стоимость, сопоставимую порой со стоимостью всего автомобиля. Кроме того, для их подзарядки требуется немало времени. Та же «Ока-электро», оснащенная никель-кадми-евой батареей, заряжается не менее 6—7 ч.

Перезарядка воздушно-алюминиевых батарей не требует использования электросети, а сводится к механической замене отработанных алюминиевых анодов новыми, на что уходит не более 15 мин. Еще проще и быстрее происходит замена электролита для удаления из него осадка гидроокиси алюминия. На заправочной станции отработанный электролит подвергают регенерации и используют для повторной заправки электромобилей, а отделенный от него гидроксид алюминия направляют на переработку. Автомобильная энергоустановка 92ВА-240 выпускается пока в опытных партиях.

В 2001 г. в Москве начали использоваться аккумуляторные электромобили «Муравей», предназначенные для уборки тротуаров и пешеходных зон. Эти экологически чистые машины работают только от электроэнергии и заряжаются от обычной розетки в 220В в течение 8 ч. Продолжительность их работы без перезарядки — около 4-5 ч.

Эти машинки высотой около полутора и длиной два метра были созданы конструкторским бюро «Тетр». Электромобиль «Муравей» получил бронзовую медаль на Первом международном салоне инноваций и инвестиций.

Недавно российские ученые предложили принципиально новый подход к решению проблемы: вырабатывать электроэнергию на борту электромобиля непосредственно из бензина (без теплового двигателя и генератора). Компактные электромоторы установлены прямо в колесах (рис. 2). Это так называемый механотронный узел, который не только экономит электроэнергию, но и во много раз снижает вес электромобиля. Компьютер управляет всеми колеса-

ми: тут и антиблокировочная система и система курсовой устойчивости. Под днищем машины установлены блоки топливных элементов — автономные электростанции суммарной мощностью 40 кВт. Дополнительно в цепь включен буфер из суперконденсаторов — для мгновенного повышения мощности. Заправиться можно бензином на обычной бензоколонке, но эффективнее использовать метанол, который можно синтезировать из угля или природного газа. Подойдут водород и даже спирт. Расход топлива для автомобиля класса «Волга» составляет 3,5 л метанола на 100 км.

Механотронные узлы на электромобилях — дело будущего. Наука еще не подошла к созданию миниатюрных и достаточно мощных узлов. Для этого нужно решить проблему сверхпроводимости.

В июне 2004 г. на саммите «большой восьмерки» на острове Си-Айлен (США) главы держав передвигались на электромобилях. Машинки в качестве официальных средств передвижения представил концерн «Daimler—Chrysler», точнее, его подразделение GEM (Global Electric Motorcars), выпускающее подобные автомобили с 1998 г. В США их уже более 28 тыс. Машинки стоимостью от 7000 долларов чаще всего встречаются на территориях университетов, в военных городках, на полях для гольфа и в центрах городов, где проезд обычным автомобилям запрещен. На них полицейские патрулируют национальные и частные парки. Максимальная скорость электромобиля для саммита — чуть более 40 км/ч. Модели, ездящие по трассам, разгоняются до 55 км/ч. По международным стандартам такие машины классифицируются как автомобили с нулевой эмиссией, т. е. бесшумные и абсолютно безвредные для окружающей среды.

В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным перевод автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах. Предполагается, используя усовершенствованные источники тока, создать и передать в эксплуатацию электромобили, способные экономически и технически конкурировать с обычными автомобилями. Последующие этапы развития электромобилей связывакЬт с их серийным и массовым производством и постепенным увеличением доли в автомобильном транспорте. В 2025 г. электромобили могут составлять 15% общего числа автомобилей мира.

Альтернативные виды топлива. Во всем мире ученые ищут и пытаются освоить альтернативные виды топлива. Особенно это важно для регионов с неблагоприятной экологической обстановкой. К подобным видам топлива относится газо-хол-бензин, или дизельное топливо с 10—20%-ной добавкой этилового спирта, вырабатываемого из отходов растениеводства и лесопереработки, ранее вывозившихся на свалку. Если к середине 70-х годов было всего 5 стран, использовавших такое топливо, то к 1998 г. их стало 30.

Первые пробы нетрадиционного топлива были сделаны в Бразилии. В 1968—1973 гг. там была разработана правительственная программа «Проалколь», рассчитанная на 10—15 лет. Она предусматривала «оснащение» нефтеспиртовым топливом не менее 2/ 3всего автотранспорта страны.

Многие рассматривают метанол, или древесный спирт, как перспективное автомобильное топливо, альтернативное бензину. С экологической точки зрения наиболее перспективно углеродное топливо. Оно сгорает «чище», образуя главным образом диоксид углерода и воду. Кроме того, давление паров метанола в несколько раз ниже, чем паров бензина, поэтому испарение метанола практически не загрязняет окружающую среду. В выхлопных газах автомобиля, работающего на метаноле, содержится в 5 раз меньше двуокиси углерода и в 10 раз меньше различных углеводородов по сравнению с современными автомобилями с бензиновыми двигателями. В выхлопах работающих на метаноле автомобилей практически нет твердых веществ (сажи) и токсичных веществ, за исключением формальдегида.

Главный недостаток метанола — более низкое энергосодержание: в единице его объема заключено примерно в два раза меньше энергии, чем в единице объема бензина или дизельного топлива. Это значит, что топливный бак для метанола больше и тяжелее. Преимущества метанола — высокое октановое число, низкие потери при сгорании и способность к конверсии (превращению) в газ с высоким энергосодержанием.