Электромобиль изменял скорость движения в девяти градациях от 1,6 до 37,4 км/час.
Энциклопедия Брокгауза Ф. А. и Ефрона И. А. описывает электромобили следующим образом:
| Самым многообещающим типом автомобиля в будущем можно считать электрический, но пока он ещё недостаточно усовершенствован. Электрические двигатели не дают ни шума, ни копоти, они, бесспорно, удобнее и совершеннее всех других, но А. должен вести свой источник энергии: аккумуляторную батарею, которая пока ещё слишком тяжела и непрочна. Поэтому невозможно возить с собою запас энергии на длинный путь, а вновь заряжать аккумуляторы и заменять истощённые другими возможно лишь при езде в городах или от одной специально устроенной станции до другой. Существуют уже более лёгкие аккумуляторы Эдисона , но они ещё не получили распространения, так как, вероятно, ещё недостаточно усовершенствованы своим изобретателем. Электрические А. были пущены в обращение Jeantaud и многими другими с самого начала автомобилизма: на конкурсе 1904 г. в Париже были даже, по-видимому, парадоксальные А. Жанто и Крижера: газолиново-электрические , действовавшие недурно. В нём газолиновый мотор приводил в движение динамо-машину, которая давала ток для электрического двигателя; оказалось, что такая электрическая трансмиссия поглощает процентов на 20 меньше энергии, чем обыкновенная механическая и удобна для регулирования скорости. |
Вторая половина XX века
Возрождение интереса к электромобилям произошло в 1960-е годы из-за экологических проблем автотранспорта, а в 1970-е годы и из-за резкого роста стоимости топлива в результате энергетических кризисов .
22-23 мая 2010 года переделанная в электромобиль Daihatsu Mira EV, творение Японского клуба электромобилей, проехала 1003,184 километра на одном заряде аккумулятора.
24 августа 2010 года электромобиль «Venturi Jamais Contente» с литий-ионными аккумуляторами, на солёном озере в штате Юта, установил рекорд скорости 495 км/ч на дистанции в 1 км. Во время заезда автомобиль развивал максимальную скорость 515 км/ч .
27 октября 2010 года электромобиль «lekker Mobil» конвертированный из микровэна Audi A2 совершил рекордный пробег на одной зарядке из Мюнхена в Берлин длиной 605 км в условиях реального движения по дорогам общего пользования, при этом были сохранены и действовали все вспомогательные системы, включая отопление. Электромобиль с электродвигателем мощностью 55 кВт был создан фирмой «lekker Energie» на основе литий-полимерного аккумулятора «Kolibri» фирмы «DBM Energy». В аккумуляторе было запасено 115 кВт·ч, что позволило электромобилю проехать весь маршрут со средней скоростью 90 км/ч (максимальная на отдельных участках маршрута составляла 130 км/ч) и сохранить после финиша 18 % от первоначального заряда. По данным фирмы DBM Energy электропогрузчик с таким аккумулятором смог непрерывно проработать 32 часа, что в 4 раза больше, чем с обычным аккумулятором. Представитель фирмы «lekker Energie» утверждает, что аккумулятор «Kolibri» способен обеспечить суммарный ресурсный пробег до 500 000 км .
29 ноября 2010 года победителем конкурса Европейский автомобиль года впервые объявлен электромобиль модели Nissan Leaf , получивший 257 очков .
В октябре 2011 года в России начал продаваться первый электромобиль - Mitsubishi i-MiEV. За первые три месяца был продан 41 электромобиль. Министерство энергетики США назвало i-MiEV самым экономичным автомобилем (http://www.fueleconomy.gov/feg/topten.jsp). Mitsubishi i-MiEV получил «Экологический знак качества» общероссийской общественной экологической организации «Зеленый патруль».
Сравнение с другими транспортными средствами
Электромобили отличаются низкой стоимостью эксплуатации. Ford Ranger потребляет 0,25 кВт·ч на один километр пути, Toyota RAV4 EV - 0,19 кВт·ч на километр . Средний годовой пробег автомобиля в США составляет 19 200 км (т. е. 52 км в день). При стоимости электроэнергии в США от 5 до 20 центов за кВт·ч стоимость годового пробега Ford Ranger составляет от $240 до $1050, RAV-4 - от $180 до $970.
Преимущества
Недостатки
Аккумулятор электромобиля
- Аккумуляторы за полтора века эволюции так и не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости, несмотря на значительное усовершенствование конструкции. Имеющиеся высокоэнергоёмкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения драгоценных или дорогостоящих металлов (серебро , литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрий-серного аккумулятора - более 300 °С). Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом. Одним из перспективных направлений стала разработка никель-металл-гидридных аккумуляторов с оптимальным соотношением энергоёмкости и себестоимости, однако из-за патентных ограничений на NiMH-аккумуляторы на электромобилях вынуждены применять свинцово-кислотные АКБ. Впрочем, энергоёмкость таких АКБ увеличилась за XX век в 4 раза (до 40-45 Вт·ч/кг) и они не требуют обслуживания в течение всего срока службы. Значительно повысить отдачу от аккумуляторов позволило применение электронных систем оперативного контроля за состоянием и зарядкой-разрядкой АКБ . Возможно выходом из этой ситуации будет применение топливных элементов, в частности дешевеющих PEM-элементов.
- Аккумуляторы хорошо работают при движении электромобиля на постоянных скоростях и при плавных разгонах. При резких стартах тяговые АКБ теряют много энергии. Для увеличения пробега электромобиля необходимы специальные стартовые системы, например, на конденсаторах , а также применение систем рекуперации энергии (экономия до 25 %).
- Проблемой является производство и утилизация аккумуляторов , которые часто содержат ядовитые компоненты (например, свинец или литий) и кислоты.
- Часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребителей (например, свет или воздушный компрессор). Предпринимаются усилия, чтобы решить эту проблему с использованием топливных элементов , ионисторов и фотоэлементов .
- Для массового применения электромобилей требуется создание соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов («автозарядные» станции).
- При массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой сети возрастают перегрузки электрических сетей «последней мили», что чревато снижением качества энергоснабжения и риском локальных аварий сети.
- Длительное время зарядки аккумуляторов по сравнению с заправкой топливом .
- Малый пробег от одного заряда. Литиевая батарея ёмкостью 24 кВт·ч при средних условиях движения (60-90 км/ч, ближний свет фар (фары на светодиодах), без отопления салона, без кондиционера) позволяет электромобилю проехать около 160 км. Использование кондиционера, отопителя салона, движение с частым разгоном/торможением, движение со скоростью более 90-100 км/ч, загрузка электромобиля пассажирами или грузом уменьшают пробег от одного заряда до 2-х раз (до 80 км).
- Высокая стоимость литиевых батарей, или высокий вес достаточно ёмких свинцовых батарей. Литиевая батарея ёмкостью 24 кВт·ч стоит порядка 6000-9000 $ (даёт около 160 км пробега). Свинцовые батареи весом порядка 400 кг позволяют иметь пробег всего около 80 км, к тому же свинцовые батареи очень не любят глубокого разряда. Использование большего количества свинцовых батарей приводит к перегрузке электромобиля, а использование литиевых батарей большей ёмкости сильно удорожает электромобиль. Другие типы батарей в электромобилях практически не используются.
- Ухудшение характеристик (ёмкости, при заряде и при расходе энергии) батарей на холоде.
- Деградация литиевых и других батарей с возрастом. В лучших моделях литиевых батарей через 5-8 лет остается менее 80 % емкости.
- Мощность вырабатываемая всеми современными электростанциями значительно меньше, чем мощность всех современных автомобилей. Вырабатываемой энергии не хватит на одновременную зарядку очень большого количества электромобилей. Однако следует учесть, что выработка бензина также требует электричества(до 5кВт*ч на литр), поэтому по мере уменьшении мирового потребления бензина мощности электростанций будут перераспределяться в сторону энергообеспечения электромобилей.
- Для стран с холодным климатом, особенно России, очень остро стоит следующая проблема. Для эффективного отопления салона машины средних размеров [Что? ] нужно минимум около 2 кВт тепловой мощности, в то время как в среднем при езде с равномерной скоростью на передвижение её же требуется всего нескольких сот ватт [источник? ] . Это соотношение хорошо согласуется с реально достигнутым КПД двигателя внутреннего сгорания при обогреве салона печкой от антифриза нагретого тяговым двигателем, и никак не влияет ни на топливную экономичность, ни на гарантированный пробег машины на определенном количестве топлива. [источник? ] При попытке эксплуатации электромобиля в тех же условиях и отоплении салона от тягового аккумулятора, пробег сокращается вчетверо, при этом достигнутые коммерчески приемлемые значения пробега на одной зарядке в 100-200 км - замерены без отопления салона. Разработчики электромобилей [кто? ] честно признаются, что электрического решения проблемы пока не существует, и ведут разработку электромобилей с автономным отопителем салона на жидком топливе (подобно устанавливавшимся ранее на машинах с воздушным охлаждением двигателя, например, на «Запорожцах »).
Сравнение с гибридными автомобилями
Преимущества
- Общая простота конструкции и управления в сравнении с гибридными автомобилями.
- Меньшее количество механических элементов и деталей.
- Более высокая надежность .
- Простота ремонта и обслуживания , а как следствие и более низкие затраты при эксплуатации .
- Меньшее загрязнение окружающей среды.
- Отсутствие необходимости в топливе . Однако стоит заметить, что некоторые гибриды тоже могут обходится без топлива (технология PHEV или Plug In Hybrid).
- Существенная экономия на 1 км пути в смешанном или загородном цикле.
- Более простая электроника, управляющая тяговой установкой, так как нет необходимости управлять отдельно разнородными двигателями.
- В большинстве случаев более низкая стоимость.
- Отсутствие трансмиссии в отличие от механических гибридов.
- Аккумуляторы электромобиля работают очень активно, а следовательно достаточно высоко нагреваются. Аккумуляторы же гибрида работают в более щадящем режиме и мало греются. Следовательно при низких температурах окружающей среды ёмкость аккумуляторов у гибридного автомобиля будет существенно снижаться.
Недостатки
- Большая масса аккумуляторов.
- Длительная зарядка аккумуляторов, однако существуют способы «быстрой зарядки» до неполной ёмкости батареи.
- В большинстве случаев низкие динамические показатели.
- В некоторых гибридах вообще отсутствуют электрические аккумуляторные батареи.
- Наиболее крупные автомобилестроительные компании после 2000-х уделяют мало внимания электромобилям в пользу гибридов.
- В некоторых моделях гибридных автомобилей возможна реализация тяги отдельно от ДВС и ТЭД. То есть при выходе из строя одного из них возможно движение только на другом.
Различные варианты реализации электромобиля
Электромобили оснащенные аккумуляторными батареями
Аккумуляторные электромобили являются самым первым и простым видом электромобилей. Первые работоспособные модели были построены ещё в конце XIX века. Активно использовались в США вплоть до 20-х годов XX века. В течение 30-40 гг. наиболее активно применялись в Германии. С 1947 г. широко используются в Англии.
Технико-экономические параметры данного типа электромобилей прежде всего зависят от характеристик применяемых аккумуляторных батарей. Величина желаемого пробега электромобиля на один заряд батареи (запас хода) прямо пропорциональна отношению веса аккумуляторной батареи к полному весу электромобиля. Зависимость веса батареи от грузоподъемности электромобиля значительно выше, чем зависимость веса карбюраторного двигателя от грузоподъемности автомобиля.
Батареи располагаются на шасси электромобиля чаще всего таким образом, чтобы имелась возможность: осуществлять быструю замену батарей аккумуляторов, легкого доступа к выводным штырям и отверстиям для заливки электролита. Для этого чаще всего батареи располагают в двух ящиках по бокам электромобиля.
Электромобили оснащенные топливными элементами
Характерной особенностью электромобилей оснащенных ТЭ является то, что масса энергосиловой установки не изменяется при изменении ее энергоемкости , а увеличение запаса хода может быть достигнуто за счет увеличения массы топлива в топливных баках (как в автомобилях с ДВС) .
Таким образом, с одной стороны ТЭ (топливные элементы) позволяют существенно повысить запас хода электромобиля, но с другой стороны топливо для них имеет высокую стоимость, а также может быть токсичным и при переработке в ТЭ выделять в атмосферу вредные вещества.
Комбинированные энергоустановки
В конце 60-х и начале 70-х годов был разработан ряд опытных образцов электромобилей с энергосиловыми установками типа «Аккумуляторные батареи - Топливные элементы» :
- В Англии на базе DAF 44 был создан электромобиль со смешанной системой питания от аккумуляторных батарей и от гидрозийно-воздушных ТЭ с удельной мощностью 160 Вт/кг. При разгоне основная нагрузка ложилась на батареи, в остальных режимах - на топливные элементы, подзаряжающие аккумуляторную батарею.
- В США на базе Austin A-40 был изготовлен электромобиль с комбинированной системой, включающей щелочные водородно-воздушные элементы и свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Запас хода достигал 320 км.
Электромобили использующие другие источники энергии
Электромобили на солнечных батареях
Существует множество конструкций электромобилей на солнечных батареях, так называемых «солнцемобилей», однако их общей проблемой является низкий КПД батарей (обычно порядка 10-15 %, передовые разработки позволяют добиться 30-40 %), что не позволяет запасать значительное количество энергии за день, сокращая суточный пробег; к тому же, солнечные элементы бесполезны ночью и в пасмурную погоду. Вторая проблема - дороговизна солнечных батарей.
Среди примеров солнцемобилей можно назвать прототипы Venturi Astrolab , Venturi Eclectic (дополнительно оснащённый ветровой установкой), концепт-кар ItalDesign-Giugiaro Quaranta (впрочем, энергии, которую накапливают солнечные батареи, хватает в нём разве что на питание бортовой электроники), итальянский Phylla , а также SolarWorld GT , который в 2012 году совершил кругосветный марафон . Последний оборудован двумя мотор-колёсами Loebbemotor номинальной мощностью 1,4 кВт каждое (пиковая мощность - 4,2 кВт каждое, или в сумме - 11,42 лошадиные силы). Благодаря малой массе (карбоновый кузов позволил добиться веса 260 кг, сам кузов весит 85 кг) и аэродинамически совершенной форме кузова (Сх = 0,137), удалось добиться максимальной скорости 120 км/ч. Круизная скорость - 50 км/ч (при работе моторов на номинальной мощности), на ней SolarWorld GT может проехать 275 км - больше, чем многие современные электромобили. Этот пробег обеспечивает 21-килограммовая литий-ионная батарея ёмкостью 4,9 кВч .
Также существуют гибридомобили, которые приводятся в движение как солнечной энергией, так и педалями. В основном это самодельные машины, однако существуют проекты по серийному выпуску подобного транспорта, в частности, SolarLab rickshaw и венгерский Antro Solo .
Для поощрения производства солнцемобилей и их популяризации существуют соревнования вроде трансавстралийского ралли «Всемирный солнечный вызов (англ. )». На подобных соревнованиях обычно состязаются студенты технических ВУЗов, создающие подобные модели в качестве дипломных работ.
Производство и эксплуатация
Инфраструктура зарядки электромобилей
Современное применение
2011 Chevrolet Volt
Электромобиль Reva NXR (Индия) ~9,995 евро
Электромобиль для коротких (до 40 км) поездок - NEV от Dynasty IT
Электроцикл украинского производства
Помимо этого, небольшие электромобили упрощённой конструкции (электрокары , электропогрузчики и т. д.) широко применяются для перевозки грузов на вокзалах , в цехах и больших магазинах , а также как аттракцион . В данном случае все недостатки в виде малого запаса хода и скорости, высокой собственной стоимости батарей и массы, перекрываются преимуществами: отсутствием вредных выхлопов и шума, что принципиально важно для работы в закрытых людных помещениях. Формально к электромобилям такие машины относить не принято из-за специфичности их применения.
Основной фактор, сдерживающий массовое производство электромобилей - малый спрос, обусловленный высокой стоимостью и малым пробегом от одной зарядки . Существует точка зрения, что широкое распространение электромобилей сдерживается дефицитом аккумуляторов и их высокой ценой. Для разрешения этих проблем многие автопроизводители создали совместные предприятия с производителями аккумуляторов. Например, Volkswagen AG создал совместное предприятие с Sanyo Electric , Nissan Motor с NEC Corporation , и т. д.
Имеющееся серийное производство
Электромобили производят множество автомобилестроительных компаний (Nissan, BMW, Mitsubishi, Сhevrolet и др.). Здесь представлены только компании, выпускающие преимущественно электромобили:
- Европа
- Lightning car
- Болгария
- БГ Кар
- Канада
- ZENN Motor Company
Модели электромобилей
Наиболее известными серийно выпускающимися моделями электромобилей можно считать: Toyota RAV4 EV , ZENN , ZAP Xebra , General Motors EV1 , Chevrolet Volt , Volvo C30 BEV , Tesla Roadster , Modec , Reva NXR, Renault серия Z.E., Nissan LEAF , Tazzari ZERO.
Лидеры рынка на конец 2011 года: Mitsubishi i MiEV , совокупные продажи в Японии и Европе достигли 15000 по состоянию на сентябрь 2011 года, в том числе 4000 единиц марки, как Peugeot ion и Citroën C-ZERO во Франции, Nissan LEAF , продажи достигли 15 000 единиц к сентябрю 2011 года.
Интеграция дома и электромобиля
Разрабатываются различные концепции интеграции электромобилей и жилых домов (анг. Vehicle-to-Home (V2H)). Например, старые аккумуляторы электромобиля могут несколько лет проработать в роли стационарных накопителей электроэнергии. Собранные вместе, снабжённые инвертором и сетевым фильтром 5-10 аккумуляторов от электромобиля Chevrolet Volt могут обеспечить несколько коттеджей или малый бизнес резервным питанием во время аварийных отключений на несколько часов .
Перспективы
Разрабатываются электрические автобусы на воздушно-цинковых (Zinc-air) аккумуляторах .
В России производители гибридов пока не видят больших перспектив развития рынка электромобилей. Аргументируют это отсутствием правительственной поддержки, большими географическими границами и акцентом на сырьевую экономику.
Планы автопроизводителей
| Компания | Страна | год | планы |
|---|---|---|---|
| Tesla Motors | США | 2013 |
начало продаж Model S начало производства Model X |
| Renault | Франция | начало продаж Renault Zoe | |
| Nissan | Япония | |
серийное производство начало производства e-NV200 в Испании |
| Detroit Electric | Китай - США | увеличить производство до 270 тысяч в год . | |
| BMW | Германия | начало продаж в США | |
| Dongfeng Nissan | Китай - Япония | начало продаж в Китае | |
| Ford | США | |
Коммерческий грузовик Микроавтомобиль Автомобиль С-класса |
| Toyota | Япония | начало производства iQ | |
| Honda | Япония | 2012 2012 |
начало продаж в Китае Fit EV начало продаж в США Fit EV |
| Chrysler | США | 2012 | Начало производства . |
| General Motors | США | 2013 | Начало производства Cadillac Converj |
| Автоваз | Россия | 2012 | Начало продаж Lada ELLada |
| SEAT | Испания | 2016 | Начало производства Altea XL Electric Ecomotive |
| Kia | Ю. Корея | 2012 | Начало производства Ray EV . |
| BYD Daimler New Technology Co. Ltd. | Китай - Германия | 2013 | Начало производства Denza |
| Mercedes-Benz | Германия | 2014 | Начало продаж электромобиля B-класса . |
| Mitsubishi Motors | Япония | 2015 | Начало продаж в России 7 моделей электромобилей, в том числе с увеличенным запасом хода. |
| GM Korea | Ю. Корея | 2013 | Начало производства Chevrolet Spark . |
Правительственные планы
Европа
Германия
Франция
Правительство Франции планирует к 2012 году вывести на дороги страны более 100 тысяч электромобилей .
Ирландия
Азия
Япония
Китай
Правительство Китая планирует начать испытания до 2012 года в 11 городах страны 60 тысяч автомобилей, включая электромобили, гибриды и автомобили на водородных топливных элементах .
Министерство Науки и технологий Китая разрабатывает 12-ый пятилетний план для электромобилей на 2012-2016 годы. В план могут войти положения:
Южная Корея
Правительство Южной Кореи поставило цель автомобилестроительным компаниям начать массовое производство электромобилей до второй половины 2011 года и произвести 1 миллион электромобилей к 2020 году .
Индия
В Индии принят National Electric Mobility Mission Plan 2020 (NEMMP 2020), согласно которому, к 2020 году планируется увеличить парк электрического транспорта до 6 - 7 миллионов штук .
Энергетика
Уравнение баланса энергии:
E·G б = ω·L (G a + G э + G б + G п)·10 3 где е - удельная энергоемкость батареи, Вт*ч/кг; ω - удельный расход энергии при движении в режиме, для которого задан запас хода, Вт*ч/(т*км); G a - масса экипажной части, кг; G э - масса электропривода , кг; G п - , кг; G б - масса батареи, кг.
Полная масса электромобиля, кг:
G = G а +G э +G п +G б
Вес аккумуляторной батареи (в первом приближении) :
G б = ω·G·L·γ ω - удельный расход энергии на 1 т*км полного веса при заданной скорости движения, кВт*ч/(т*км); L - запас хода, км; γ - удельный вес аккумуляторной батареи, кг/кВт*ч.
Удельная энергия батареи:
ω б = K·L/(G б /G) = K·L/α где К - расход энергии, отнесенный к 1 км*кг, Вт*ч/(кг*км); α - относительная масса батареи.
Максимальная мощность обеспечения механического движения :
Р д = ±Р к +Р т ±Р а ±Р н где Р к - мощность затрачиваемая на ускорение электромобиля; Р т - мощность затрачиваемая на преодоление сил сопротивления качению; Р а - мощность затрачиваемая на преодоление аэродинамического сопротивления; Р н - мощность затрачиваемая на преодоление подъема.
Полная мощность батареи:
Р э = Р д /(η м ·η э)+Р всп где η э - потери энергии на преобразование электрической энергии в механическую; η м - потери механической энергии при передаче на тяговые колеса; Р всп - мощность затрачиваемая на вспомогательные нужды.
См. также
Примечания
- (занимает 5-6 часов)
- Щетина В.А., Морговский Ю.Я. и др. Электромобиль. Техника и экономика. 1987 г.
- Петербургские студенты изобрели первый в России солнечный электромобиль
- Рекорды и опыты открывают дорогу литиевым машинам будущего
- Venturi Streamliner Sets New World Speed Record 25 Aug 2010
- 600 км без подзарядки: новые перспективы развития электромобилей
- назвали «Автомобиль года»
- В Москве вводится многозоновый тариф на электроэнергию // РБК
- О. А. Ставров. Электромобили. Изд-во «Транспорт», 1968 г. УДК 629.113.65
- - Учебник по двигателям внутреннего сгорания
Первый электромобиль идентифицировать очень сложно. Множество изобретателей в ХIХ веке строили свои модели, но достаточно массовым их выпуск стал лишь в начале двадцатого века, когда уже вовсю развивался и совершенствовался двигатель внутреннего сгорания - главный конкурент элетромоторов и сегодня. Перечислим же основные вехи истории электромобилей.
Первое упоминание о том, что электричество приводит в движение некую модель относится к 1828 году, когда венгр Аньос Джедлик создал крошечный автомобиль, больше похожий на скейтборд, с самым первым вариантом электромотора. Конечно, настоящую машину такой мотор передвигать бы не мог, но это был первый шаг.
Между 1828 и 1839 годами (точная дата, к сожалению, неизвестна) шотландец Роберт Андерсон изобрел первый экипаж на электрической тяге. Также небольшой автомобиль был разработан и построен голландцами Стратином Гронингеном и его помощником Кристофером Беккером в 1835 году.
Более совершенные модели были созданы около 1842 года, американским кузнецом Томасом Давенпортом и тем же Робертом Андерсоном. Новшеством в этих автомобилях было первое практическое использование идеи о неперезаряжающихся электрических ячейках. В 1847 году в городе Питсбург работал локомотив, который «питался» электрическим током от рельсов.
Следующий шаг состоял в улучшении аккумуляторной батареи, позволявшей автомобилям преодолевать большие расстояния без подзарядки. Здесь надо отметить французов Гастона Платье (1865) и Камиля Форе (1881). В 80-х годах XIX века Ральф Уорд запустил в Лондоне линию движения электрических омнибусов (предтеча современных автобусов). Неудивительно, что именно Франция и Великобритания были первыми странами, которые на государственном уровне занялись популяризацией электромобилей.
На рубеже веков - в 1899 году именно на построенном бельгийцем Камилем Женатци автомобиле La Jamais Contente был установлен рекорд скорости планеты на суше - 68 миль в час.
Удивительно, но до 1895 года США не уделяли пристального внимания разработке электромобилей. Впрочем, энергичная американская нация быстро компенсировала свое отставание в этом вопросе. В 1895 году некто A. L. Ryker построил первый электрический велосипед, а четырьмя годами ранее William Morrison разработал шестиместный пассажирский вагон, способный передвигаться на электричестве. В 1897 году первое коммерческое использование электроавтомобилей зафиксировано в Нью-Йорке - там их использовали в качестве такси. В Филадельфии же с помощью электричества осуществлялись вагонные пассажирские перевозки.
Ярким образцом технической мысли Америки того времени является экипаж Вуда. Стоил он $ 2000 (немало с учетом тогдашних цен) и мог передвигаться со скоростью 14 миль и запасом хода 18 миль. Позже, в 1916, Вуд построил и гибридный автомобиль, оснащенный как электромотором, так и двигателем внутреннего сгорания.
Развитие электромобилей достигло высшей точки на переломе столетий. В то время электрические авто имели массу преимуществ перед бензиновыми - в стоимости эксплуатации, в отсутствии вибрации, шума и запаха. Кроме того, надо учесть, что переключение передач на ранних бензиновых машинах было довольно трудным делом, а на их электрических собратьях этого не требовалось. Да и вообще, в электромобилях ручного труда для их запуска почти не требовалось, что, конечно, являлось их несомненным преимуществом. Третий участник «соревнования», паровые машины, тоже не требовали переключать передачи, однако на морозе требовалось довольно значительное (до 45 минут) время для их запуска. Кроме того, паровые машины нуждались в воде и имели таким образом еще меньший запас хода, чем их электрические «конкуренты». Хорошие дороги в то время были только в городах, что предопределяло довольно низкую мобильность населения - что полностью соответствовало возможностям электромобилей.
Хотя средняя стоимость автомобилей того времени составляла около $ 1000, ранние модели, создававшиеся для очень состоятельных людей, нередко были украшены роскошными деталями. Стоимость таких моделей доходила до $ 3000.
Пик производства электромобилей приходится на 1912 год, в 20-х годах двадцатого века они использовались очень широко, в основном для пассажирских перевозок. Существует несколько причин, объясняющих то, почему электромобили на несколько десятилетий ушли с автомобильной сцены мира:
1. К 1920-м годам в США (да и в других развитых странах мира) были построены дороги вполне приличного качества. Соответственно, потребовались транспортные средства, способные преодолевать большие расстояния без дозарядки или дозаправки.
2. Открытие в Техасе месторождений нефти снизило цены на бензин, что сделало автомобили с бензиновым двигателем более доступными.
3. В 1912 году Чарльз Кеттеринг изобрел электрический стартер, который избавлял от необходимости крутить ручку.
4. Генри Форд своим массовым производством автомобилей сбил цену до вполне приемлемого уровня в $500-$1000 за штуку. Электрические же автомобили, напротив, продолжали расти в цене. В 1912 году электрический родстер был продан за $1750, а аналогичную бензиновую - всего за $ 650.
| См. также: | См. также: |
| См. также: | См. также: |
Первые электромобили намного старше своих аналогов, работающих от двигателя внутреннего сгорания. Рождение электрокара официально относят к 1841 году. Однако первый экземпляр, который представлял собой небольшую тележку с водруженным на нее электродвигателем, датируется еще 1828 годом. По размеру и виду конструкции он был больше похож на современный скейтборд с моторчиком, нежели на автомобиль. Тем не менее, невзрачный вид данного агрегата совсем не смущал его изобретателя Аньоса Джедлика из Венгрии.
С этого момента началось развитие машин, передвигающихся под воздействием электрического тока. Первый электроэкипаж реального размера был изобретен в период с 1828 по 1839 года Робертом Андерсоном, проживающим в Шотландии. Примерно в то же время, в 1835 году голландские изобретатели Стратин Гронинген и Кристофер Беккер также создали автомобиль на электрической тяге.
К 1841-1842 годам электромобили стали более совершенными. Роберту Андерсону и Томасу Давенпорту пришла идея о том, чтобы питание поступало к двигателю от неперезаряжающихся батарей. 1847 год стал знаменательным для города Питсбург, потому как здесь заработал локомотив, получающий электрическое питание от рельсов, по которым он двигался.
Ближе к 1880-м годам была разработана концепция того, как можно было продлить время и дальность езды на электрокаре без подзарядки батареи. Это стало заслугой французских изобретателей Камиля Форе и Гастона Платье. Примерно в это же время англичанин Ральф Уорд первым запустил в столице Великобритании целую линию так называемых омнибусов, работающих от электродвигателей. Омнибусы являются предшественниками современных автобусов. Данные события привели к тому, что Англия и Франция стали странами, которые первыми начали активно разрабатывать и выпускать электромобили.
История электромобилей в России
Что же касается России и Америки, то здесь вплоть до конца XIX века об электромобилях упоминалось лишь в публикациях журналистов. Только в 1898 году Ипполит Романов, русский инженер-изобретатель, представил на обозрение свой двухместный электромобиль, который мог ехать со скоростью до 37,4 км/ч. В 1899 году им был разработан четырехместный электромобиль, а также омнибусы, рассчитанные на 17 и 24 пассажира.
Легковые машины предоставляли возможность регулирования скорости от 1,5 до 35 километров в час с помощью девятиступенчатого контроллера. Романов уделял значительное внимание снижению веса своих электромобилей и их управляемости. Он решил уменьшить толщину пластин в батареях, а сам аккумулятор расположил горизонтально. Его труды принесли свои плоды. В сравнении, например, с популярным французским электрокаром «Жанто», весившим 1440 кг, разработанный Романовым экземпляр обладал массой всего 720 кг.
История электромобилей в США
Американцы же оказались несколько проворней. Начав с изобретения электровагона на шесть пассажиров в 1891 году и электрического велосипеда в 1895 году, они также пришли к осознанию потенциала электродвигателей. В 1897 году в Нью-Йорке уже действовала целая линия такси из нескольких десятков тысяч электромобилей. А Филадельфия стала известна нововведением в качестве электрического железнодорожного транспорта для перевозки пассажиров.
Наиболее известным изобретателем в США стал Уолтер Бейкер. Его экипажи и автомобили были достаточно удобными, хоть и тяжеловесными. Они могли конкурировать с машинами Паккарда, Форда и Олдеа, которые работали на бензине. Свои электромобили он оснащал мягкой подвеской на четырех рессорах. Благодаря емкому аккумулятору заряда хватало на 6-8 часов езды. К 1901 году электромобили Бейкера выдавали скорость до 30 километров в час, а заряда аккумулятора хватало на расстояние до 80 км.
Электромобиль-рекордсмен
Первый мировой рекорд по скорости передвижения по суше выше 100 км/ч был установлен в 1899 году 1 мая благодаря бельгийцу Камилю Женатце и его электрокару La Jamais Contente, который развил скорость в 68 миль/ч. До этот момента максимальная скорость езды на электрокаре была зафиксирована на отметке 92,78 км/ч. Достиг ее некий граф де Шаслу-Лоб 4 марта 1899 года. Новый электромобиль-рекордсмен был похож на торпеду, сделанную из сплава алюминия, магния и вольфрама, и имел вес примерно 1000 кг.
На нем было установлено два достаточно мощных электродвигателя, общая мощность которых составила 67 лошадиных сил. Установив данный рекорд, компания Женатце, которая выпускала грузовики и легковые автомобили на электродвигателе, доказала свое лидерство в сфере автомобилестроения и привлекла массу клиентов.
Начало XX века
В начале XX века появилась идея о том, чтобы внедрить электродвигатели в сферу пожаротушения. Таким образом, появились автомобили, которые перемещались своим ходом на ограниченные расстояния. Они были достаточно тяжелыми, однако внесли большой вклад в обеспечение безопасности горожан. Первую линию пожарных машин, работающих от аккумуляторов, выпустила компания «Юстус Кристиан Браун» в Германии в 1901 году.
Наиболее крупными компаниями, которые производили электрокары и электроэкипажи, были «Бейкер Мотор Винкл Компани» (США), «Жанго» (Франция), «Берсей» (Великобритания), «Лорнер» (Австралия). На американском рынке соотношение производимых автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и работающих на электричестве говорила о широкой популяризации последних. Так в первые годы XX века из 2,5 тысяч выпущенных автомашин 1,5 тысячи были оснащены электродвигателем.
Одним из наиболее известных в США и мире стал экипаж Вуда, который свидетельствовал о немалом прорыве в области электродвигателей. Данный транспорт обеспечивал стабильную скорость в 14 миль/ч с запасом до 18 миль/ч. Его оценивали в 2 тыс. долларов США, что в то время было колоссальной суммой для многих американцев. Со временем к 1916 году появился и также прославился автомобиль Вуда, который был настоящим гибридом и мог работать на электродвигателе и двигателе внутреннего сгорания.
Временный закат электроавтомобилестроения и его причины
На стыке XIX и XX веков конкурировали между собой электромобили, а также автомобили, работающие на пару и от двигателя внутреннего сгорания. Паровые авто были достаточно экономичными с точки зрения капиталовложений, однако несли неудобства в зимний период времени. Чтобы завести такую машину в минусовую температуру, требовалось потратить полчаса, а иногда и целый час времени. К тому же, паровые автомобили не могли вмещать достаточный объем топлива, т.е. воды, чтобы конкурировать по дальности езды. В связи с этим наиболее острая конкуренция началась между автомобилестроителями, которые выпускали авто, работающие на электричестве и горючем топливе.
Средняя стоимость электрокара в начале XX века составляла 1000 американских долларов. Однако, спросом среди богачей пользовались и машины, украшенные дорогими и эксклюзивными элементами. Цена такого электромобиля могла достигать 3000 долларов США.
1912 год можно считать наиболее успешным с точки зрения массового выпуска электромобилей. Однако вскоре мода на них иссякла и в 1920-х годах их производство в мире заметно сократилось. Если в начале 1900-х годов доля электромобилей из всего самоходного транспорта составляла около 50 %, то к 1920-м она уменьшилась до 1 %.
Дело в том, что использующиеся на тот момент электрокары были достаточно медлительны. Это удовлетворяло условия пассажирских перевозок до того момента, пока не были построены более качественные дороги. С улучшением качества дорог появилась возможность ездить на большей скорости, которую тогда не могли выдать электродвигатели. Неудобства доставляло также то, что электромобили начала XX века были тяжелыми и заводились с помощью специальной ручки. Куда проще было завести авто, работающее на бензине и имеющее электростартер. В связи с этим, мир на несколько десятков лет практически забыл о данном виде транспорта.
Другой очень весомой причиной стало давление со стороны владельцев нефтедобывающих установок. Оно стало возможным благодаря открытию нескольких крупных месторождений нефти и резкому падению цен на горючее топливо. К 1912 году Генри Форд, выпускающий линию известных на весь мир автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, сосредоточился на их массовом производстве. Это позволило ему значительно понизить цену своих машин. По стоимости электромобили не шли с ними ни в какое сравнение. Например, родстер с электродвигателем стоил на тот момент 1750 долларов США, а ни в чем не уступающий форд с двигателем внутреннего сгорания можно было приобрести за 650 долларов.
В 1916 году компанию Бейкера поглотила «Оуэн Магнетик», которая занималась созданием автомобилей, работающих на бензине. К этому времени по всему миру с компаниями, выпускающими электрокары, наблюдалась та же тенденция. Они продавались и переоборудовались на производство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания.
Одна из наиболее известных американских компаний Detroit Electric, которая начала производство электромобилей в 1907 году, в лучшие годы выпускала до 2000 экземпляров в год. Однако, со временем количество заказчиков резко сократилось и к 1940-м годам выпуск данных авто стал символическим. Выпуск был остановлен в 1942 году.
Возрождение электромобилей
1960-е годы стали этапов возрождения сферы машиностроения, основанного на электродвигателях. Первой причиной тому явилась сильная загрязненность городов, которая стала заметна, как только спала озабоченность людей Второй Мировой Войной. Здоровье городского населения сильно подрывалось из-за загазованности.
Затем, цены на нефть резко вырасли, что сказалось на стоимости производства автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Это побудило производителей вновь обратиться к электромобилестоению.
Возрождения данной отрасли началось с выпуска автомобиля Henney Kilowatt, которым занималась компания National Union Electric Company. В 1959-1960 годах этот автомобиль был усовершенствован. Его скорость выросла с 64 до 97 км/ч, а дальность пробега на одном заряде аккумулятора с 64 до 97 километров.
Соединенные Штаты стали главным двигателем прогресса в области производства автомобилей с электродвигателем. В 1960-1970-х годах компании Sebrin-Vanguard и Elcar Corporation занимали лидирующие позиции в данной отрасли. Они специализировались на выпуске небольших двухместных электромобилей для передвижений по городу на расстояние в среднем до 80 км.
В 1970-х годах американская фирма Battronic выпустила 20 единиц городских автобусов, работающих на электротяге. А в 1975 году American Motor Company продала 350 электроджипов почтовой компании США.
Электромобили 90-х годов
В 1990-х годах отрасль электромобилестроения стала набирать обороты за счет того, что некоторые из стран ввели жесткие ограничения на использование авто, выделяющих выхлопные газы. Штат Калифорния стал первым в США, где вступило в силу постановление об увеличении количества экологически чистых автомобилей до 2 %, а к 2003-му году их количество должно было составлять не менее 10 % от общего числа автотранспорта штата.
В это время был разработан прекрасный спортивный автомобиль с открытым верхом, который завладел сердцами многих. Renaissance Tropica выдавал до 100 км/ч и мог без подзарядки проехать до 130 километров.
Электромобили XXI века
С этого момента известнейшие автостроительные компании направили и ускорили свои разработки в сфере экологически чистого автотранспорта. В частности к этому прибегли концерны Ford, Toyota, General Motors, Honda и другие. Лидирующую позицию с 1997 года заняла компания Toyota. Ее наиболее популярной моделью стала Prius. На сегодняшний день выпущена не одна сотня этих авто.
Сегодня рынок электромобилей насчитывает несколько десятков моделей различных марок. Лидирующую позицию занимает компания Nissan со своим электромобилем модели Leaf. Этот электрокар имеет долю на общемировом рынке более 25 % и продолжает устанавливать рекорды по продажам в разных странах пятый год подряд.
Сегодня рынок завоёвывают гибридные автомобили и электрокары, а между тем первый русский электромобиль был создан инженером Ипполитом Романовым в ещё в 1899 году. Автомобиль был достаточно комфортабелен, а его двигатель по мощности превышал мощность существовавших в то время бензиновых аналогов.
Появление первого русского электромобиля связано с занятной историей. В 1896 инженер Яковлев и предприниматель Фрезе впервые в России построили машину, которая должна была заменить все конные пролётки. Но судьбу автомобиля сломали лошади. Оказалось, что они очень пугаются рёва двигателя. Да это и понятно – грохот мотора первого российского автомобиля мог заглушить полковой оркестр на плацу. Заслышав такие звуки, лошади становились просто неуправляемыми. И однажды в Москве при встрече с автомобилем кони, волокущие за собой конку из ворот Шереметьевской больницы, сорвали её в рельс, смяли торговые ряды у Сухаревой башни, разворотили уличный туалет. После этого и в Москве, и в Петербурге автомобиль запретили.
Вспомнили о проекте только через три года, когда инженер-железнодорожник Ипполит Романов принёс Фрезе чертежи электрического кэба, который работал от аккумуляторов. И хотя идея была не нова, аккумуляторы и были главной особенностью 2-местного электромобиля.
Аккумуляторные батареи, предложенные Романовым, отличались более тонкими пластинами, чем батареи того времени. При этом расположить их предполагалось не вертикально, а горизонтально. К тому же они были гораздо легче более ранних аналогов – их вес был равен 30% от общей массы, а не 66%, как ранее.
Батареи располагались под салоном в специальном отсеке, водительское место находилось над ними. Электричество от аккумулятора поступало на 2 двигателя, которые приводили в движение ведущие колёса. Конструкцию двигателей придумал сам Романов. Совокупная мощностью двигателей была около 100 л.с., что значительно больше, чем у бензиновых авто того времени. Запас хода электромобиля составлял около 65 км, а заряд батареи держался четверо суток.
Оригинальная подвеска обеспечивала плавность хода. Все колёса при этому были деревянными. Впрочем, в автомобиле до мелочей было продумано всё.
Но внедрение автомобиля оказалось невозможным, поскольку в тележных сараях, где хранились экипажи, не было электричества, а проводить его запрещали пожарные. Так русскому элекромобилю и не пришлось стать массовым транспортом.
Вероятно, в ближайшем будущем, а точнее, как говорят эксперты, примерно к 2019 году, количество электрических автомобилей на планете станет рекордным. Но, несмотря на растущий интерес к деятельности компании Тесла Моторз и ее владельцу Элону Маску, на самом деле концепция использования электрических транспортных средств является лишь реанимацией старой идеи, ведь ее настоящие авторы жили еще в начале 19 века. И вот как раз их изобретения в свое время были теми идеями, которые опережали время. Просто тогда, на заре автомобилестроения изобретатели боролись друг с другом за использование в машинах электричества и ископаемых источников энергии, и то ли к счастью, то ли, к сожалению, но в этой борьбе в итоге «победила» нефть.
Знаете ли вы, что первое транспортное средство, питаемое электричеством, изобрел еще в 1832 году шотландский инженер-изобретатель по имени Роберт Андерсон?
Один из электроавтомобилей Роберта Андерсона
Конечно, его машина имела массу неудобств, главным из которых являлись одноразовые электрические блоки питания. То есть, по сути, машина Роберта Андерсона ездила на батарейках, и данная концепция не завоевала у потребителей особой популярности. Однако, вдумайтесь, идее создания электромобилей скоро стукнет 200 лет, и ее «отцом» был никак не Элон Маск.
Уже спустя пару лет, в 1834 году идею электромобиля подхватил более известный нам изобретатель, американец Томас Девенпорт, которого в среде специалистов и называют автором электромобиля, поставившего его создание на промышленные рельсы. И вот уже в его «локомотиве» был установлен настоящий электрический двигатель.
Электрический двигатель Девенпорта
Пока еще тоже не совершенный, но вполне рабочий. Правда, на тот момент Девенпорту не удалось запатентовать свое изобретение - чиновники отказались рассматривать его двигатель по причине…собственных незнаний электричества вообще. А газеты описывали его творение, как явное действие оккультизма и магнетизма, то есть приписывали Девенпорту чародейство, а вовсе не инженерный гений.
Между тем, уже в 1859 году во Франции физик Гастон Планте изобрел первую в мире электрическую, заряжаемую аккумуляторную батарею. А в 1881 году его соотечественник Камиль Форе усовершенствовал ее, запатентовав и назвав батареей FULMEN. Вот эта батарея была уже рабочей и удобной для установки в автомобили.
И в 1890 году, используя данные наработки, дорогами США проедет первый электромобиль, распугивая своим равномерным урчанием птиц, зверей и людей. Его построил Уильям Моррисон, а Министерство энергетики США назвало его машину «электрическим вагоном», рассчитанным на перевозку шести человек, и способным развивать скорость до 14 миль/ч (22,5 км/ч).
Электроавтомобиль Уильяма Моррисона
Кстати, первый штраф в мире за превышение скорости на дороге также получил водитель, управляющий электрическим, а не бензиновым транспортным средством.
В 1897 году в некоторых столицах мира появились городские такси, и они были электрическими. А самой крупной компанией по серийному выпуску электромобилей в те годы являлась американская компания «Pope Manufacturing Company» из Коннектикута.
Большой вклад в развитие электромобилей внес и всемирно известный автомобильный гигант «Porsche», построивший в 1898 году машинку, которую назвали Lohner Porsche. В 1900 году эта же компания сумела создать первую в мире гибридную модель автомобиля, сочетая в нем электрическую установку и двигатель внутреннего сгорания. Даже Томас Эдисон долго занимался разработкой своей энергоемкой аккумуляторной батареи, считая, что научно-технический прогресс человечества будет базироваться исключительно на электричестве.
К 1900 году, согласно официальным документам, в Америке и странах Европы одна треть всех существующих автомобилей являлась электрическими. К примеру, в 1911 году газета «Нью-Йорк Таймс» даже назвала их идеальными средствами передвижения для женщин, посчитав, что для управления бензиновыми автомобилями представительницам прекрасного пола не хватит физической силы. Ко всему прочему, электрические автомобили выигрывали по сравнению с бензиновыми своей бесшумностью и отсутствием выхлопных газов. Они были легкими в использовании и с полным зарядом батареи преодолевали бОльшие расстояния.
Но, в 1912 году Генри Форд представил обществу концепцию массового производства автомобилей на нефти. При этом, являясь ярым приверженцем бензиновых двигателей, он резко снизил цены на такие транспортные средства. Для сравнения, бензиновый автомобиль тогда начал стоить порядка $ 650, а электрические «повозки» обходились потребителям в три раза дороже - ориентировочно в $ 1750.
Один из первых автомобилей Генри Форда (конечно, бензиновый)
И, к 1935 году электрические машины на планете Земля практически исчезли. Потребовались десятилетия, прежде чем человечество заговорило о них снова.
Так что же стало причиной их «вымирания»? Гораздо меньшая цена бензинового автомобиля по сравнению с электрическим была существенным, но не единственным фактором. Где-то в 20-е годы 20-го века человечество начало все больше осваивать применение сырой нефти и газа. Нефтеторговцы хотели «присадить» все большее количество людей на использование их продукта. Для этого они начали повсеместно строить на дорогах заправочные станции, а люди с появлением хороших дорог с качественным покрытием желали исследовать мир и вести свой бизнес между городами и странами. Но, станций для подзарядки электромобилей было по-прежнему мало, потому что электричество в те годы локализовалось главным образом в крупных городах, а за их пределами оно практически отсутствовало. И в итоге электричество проиграло бензину бой за ценовую доступность и простоту.
Следующим годом «рождения» электромобилей можно назвать 1959-ый, когда Хенни Киловатт разработал свою модель авто, способную проезжать до 40 миль (64 км) пути на полном заряде батареи и развивать скорость свыше 60 км/ч.
Электромобиль Хенни Киловатта
Позже ему удастся построить автомобиль, который преодолевал 96 км дороги на полном заряде батареи, но все равно его машины не приобрели популярность. И из 100 его электрокаров раскупили только 47.
Но идея использования электричества в качестве топлива для передвижения не умерла тогда полностью. А начиная с 70-х годов, во многих странах мира появились общественные и государственные течения, призывающие производителей переориентировать выпускаемый транспорт на электричество.
Электромобиль CitiCar, выпускаемый в 1974 году
Это произошло по причине поднятия мировых цен на нефть и зависимости от нее экономик разных государств. Немаловажным фактором для человечества становилась и экология. Однако, электрозаправок опять таки никто не строил, электромобили обходились дорого, и человеческая практичность снова победила прогресс.
Лишь в конце 90-х годов японский автопроизводитель Toyota созданием своей гибридной модели Toyota Prius возобновила интерес человечества к электроэнергии, а уже 2000-е годы по праву стали эрой электромобилей.
В 2006 году на рынок производства транспортных средств вышла компания Tesla Motors со своим Tesla Roadster, к которой позже начали присоединяться и остальные производители.
Но, несмотря на сегодняшние успехи многих из них, электрические машины до сих пор составляют лишь небольшой процент от тех машин, которые находятся на наших дорогах. И причиной для этого многие эксперты называют очередное падение мировых цен на нефть и газ, которые явно тормозят развитие промышленности электрокаров.
Нам же с вами остается надеяться, что это в очередной раз не убьет стремление человечества двигаться в ногу со временем. Однако, теперь вы однозначно будете знать: электромобили изобрели сотни лет назад, а их настоящим «отцом» является вовсе не Элон Маск, а мало известный шотландский инженер по имени Роберт Андерсон.
