«Электричка» целое десятилетие была любимой темой для спорщиков по всему миру и за это время обросла множеством устойчивых представлений, которые, однако, довольно слабо связаны с реальностью. Интересно, что они возникли и у тех, кто за новый вид транспорта, и у их оппонентов. Рассказываем о мифах об электромобилях.
Зарядка электромобиля в 1912 году. В ту эпоху электромобили проиграли гонку ДВС – литиевых батарей еще не было. driving.co.uk
Миф № 1. Зимой не поедет
Этот миф особенно популярен в России: зимой для литиевых батарей слишком холодно, поэтому их дальность падает до незначительной, а значит, смысла в их эксплуатации у нас нет. И вообще – «попробуйте на них покататься по Аляске».
На практике даже в –30 емкость батареи электромобиля падает не более чем на 30 %. И это в полной мере относится только к электромобилям без жидкостной терморегуляции, как у Tesla и ей подобных. Если такая терморегуляция есть, машина в сильный мороз автоматически прогревает батарею раз в несколько часов, не давая ее емкости сильно упасть. Конечно, это повышает расход энергии и возможно в случае, если она оставлена хотя бы на слабосильную зарядку.
Но и для тех «электричек», что лишены такой системы терморегуляции, падение действительно не превышает 30 %. Именно поэтому Tesla массово колесят по Аляске зимой, и даже Nissan Leaf первого поколения активно ездит в Сибири при –43 – в условиях, когда обычный ДВС-авто без особых мер в принципе не стронется с места. Более того, их владельцы даже считают, что такие машины удобнее ДВС-аналогов именно в зимних условиях.
Если говорить об Аляске, то Tesla стандартных комплектаций вполне ездит там зимой по 300 километров на одной зарядке – взгляните на соответствующее видео. При этом среди главных причин падения пробега – вовсе не емкость литиевых батарей. По мере движения они прогреваются, и в принципе вы можете заправиться на зарядке почти как летом. Основных сложностей две: электрическая печка салона потребляет немало тепла. И, кроме того, при –30 воздух на 20,58 % плотнее, чем при +25. Поскольку сопротивление воздуха при движении с ростом его плотности растет нелинейно, аэродинамические потери на движение зимой много выше, чем летом. Кстати, это же касается и ДВС-машин. Те, кто не знают этого, склонны списывать повышенный расход топлива зимой на зимнюю резину, но в дальней поездке в сильный мороз основной причиной роста трат на горючее будет именно возросшая плотность воздуха.
Миф № 2. Электричества на электромобили не хватит – придется удвоить число электростанций
Как известно, США расходуют за год 678 миллиардов литров бензина и солярки. Tesla Model 3 расходует в среднем 16 киловатт-часов на 100 километров (да, мы знаем, что стандартная модель тратит 15, но «накинем для ясности»). Средний ДВС-мобиль такого же класса на практике тратит в среднем не ниже 8 литров на 100 километров. Получается, на замену одного литра топлива нужно два киловатт-часа энергии.
Для электрофур типа Tesla Semi разница с дизельными грузовиками еще больше, потому что ее коэффициент аэродинамического сопротивления лишь 0,36, а обычных грузовиков – от 0,5 до 0,9, что снижает затраты на энергию на движение на 10 %. Но сделаем поблажку ДВС: предположим, что электрогрузовику тоже нужно два киловатт-часа на замену литра дизтоплива (фактически же речь об 1,8 киловатт-часа).
Получается, что если перевести весь американский автопарк на электричество, то для замены 678 миллиардов литров бензина и солярки Штатам понадобится 1,354 триллиона киловатт-часов. «От души» накинем на эту цифру потери в проводах на зарядках еще 146 миллиардов киловатт-часов. Получится, что «электромобильные США» увеличат свое потребление электричества лишь на 1,5 триллиона киловатт-часов – то есть менее чем на 37 %.
Стоит напомнить: электромобили заряжают в основном ночью, на маломощных зарядках придомовых парковок. Ночью электростанции во многом простаивают. То есть на практике часто даже не придется строить новые электростанции или подстанции: в городах будет достаточно существующих мощностей. Ну, и в любом случае полная замена ДВС-машин займет десятки лет. За это время нарастить выработку на менее чем 37 % – не проблема. Для России эти расчеты будут намного более щадящими, потому что потребление бензина и солярки здесь всего примерно 100 миллиардов литров в год. То есть при полном «электропереходе» наша страна нарастит потребление электричества лишь на 20 % (сейчас она потребляет сильно больше триллиона киловатт-часов в год).
Миф № 3. Электричество дешевле бензина – но после электромобилизации станет дороже
Идея о том, что после перехода на электромобили «власти поднимут уровень цен на электричество, так что те будут равны бензиновым», страдает сразу двумя логическими ошибками. Просто прикинем размеры такого повышения: нужно, чтобы киловатт-час стал стоить как пол-литра бензина – то есть минимум треть доллара (в России), а то и 1–2 доллара (некоторые страны Европы).
А из этого следует, что любая попытка такого перехода в современном мире обречена на провал. Десятки процентов от потребления автотранспорта приходятся на фуры. Следовательно, львиная доля заправок электроавто будут «корпоративными». Любая крупная компания, которой кто-то поднимет цену электричества в несколько раз, немедленно осознает, что ей проще и дешевле самой построить электростанцию, чем покупать электричество в сети.
Причем заработать на акцизах на электричество государство в такой ситуации не сможет: нельзя обложить косвенным налогом то, что юридическое лицо никуда не продает, поскольку потребляет этот продукт само. Именно поэтому «акцизное» задирание цен на нефтепродукты реально, а на электричество, выше определенного порога – нет. Нефтяную вышку где угодно не поставишь, а газовую мини-ТЭС или солнечные батареи на крышу (в случае западных стран) – запросто.
Миф № 4. Электричество для электромобилей берется на ТЭС – то есть загрязнений меньше не становится
Действительно, основную массу электричества и на Западе, и в Китае получают с ТЭС. Но это не означает, что электромобили не уменьшают загрязнение воздуха. Дело в том, что нефтепродукты, сгорающие в ДВС, вообще выбрасывают намного больше микрочастиц, чем ТЭС, дающая тот же объем энергии. Причин две: во-первых, нефть и ее продукты переработки выбрасывают очень много микрочастиц. Во-вторых, на автомобиле нельзя установить такую же эффективную систему очистки и фильтрации продуктов сгорания, как на ТЭС. Именно поэтому автомобили своими микрочастицами убивают по 50 тысяч человек в год только в США. Столько же умерщвляют и местные ТЭС – но есть нюанс.
Выработка электричества в США по источнику Иллюстрация: EIA wikimedia.org
Дело в том, что на ТЭС в Штатах вырабатывают четыре триллиона киловатт-часов, а для замещения всех ДВС-мобилей на электромобили понадобилось бы лишь 37 % американской электрогенерации (см. расчеты из мифа № 2). Следовательно, полная электромобилизация там спасла бы 50 тысяч жизней и унесла бы 17,5 тысячи жизней – оставив положительным баланс выше 30 тысяч человек в год. Сходная картина – и для остальных стран мира.
Миф № 5. Автомобили не экологичны, потому что их постройка требует значительного количества металлов – лития и кобальта
Литиевая батарея действительно содержит литий – порядка 12 килограммов для типичной «теслы» – и сопоставимое количество кобальта. Правда, следует отметить, что ряд моделей электромобилей кобальта в электродах не имеют, а заменяют его соединениями железа и фосфора. Но для простоты мы забудем об этом и посчитаем, что все электромобили потенциально могут загрязнять окружающую среду литием и кобальтом. Разве это не огромная экологическая угроза?
На самом деле - нет. Да, десяток килограммов лития, 16 килограммов кобальта и 20 килограммов марганца в случае попадания в окружающую среду – брошенными на свалке – могут начать корродировать, и со временем металлы из них попадут в грунтовые воды. Основная часть массы батарей электромобиля – это алюминий, пластики и другие весьма малотоксичные компоненты. Однако стоит помнить: современные электромобили уже отказываются от свинцовых «стартовых» батарей. А ведь каждая из них содержит не менее десятка килограммов свинца. В теории, его должны собирать те, кто скупает отработанные аккумуляторы вдоль дорог.
На практике цены, которые они предлагают, невелики, и даже в развитом мире многие выбрасывают свинцовые аккумуляторы как обычный мусор. И это далеко не безобидно: по современным представлениям от отравления свинцом погибает полмиллиона человек в год – что больше, чем от отравления всеми остальными чистыми химическими элементами вместе взятыми. Свинец заметно более ядовит, чем кобальт – для почвы ПДК у него 30 мг/кг, а у кобальта – 50 мг/кг.
Марганец и вовсе имеет ПДК 1500 мг/кг, то есть на фоне свинца практически безопасен. Литий формально достаточно вреден, но отравлений им предельно мало. И вот почему: в отличие от свинца или кобальта это исключительно легко вступающий во все виды химических реакций металл. На воздухе он горит негасимым (даже водой) пламенем и в итоге окисляется. Соединения лития радикально менее опасны, чем он сам, поскольку активные атомы самого легкого металла таблицы Менделеева там уже связаны. Еще важнее другой момент. Свинцовые аккумуляторы б/у скупщики оценят в несколько долларов за штуку. Аккумулятор электромобиля только по материалам стоит тысячи долларов. Именно поэтому производители уже сейчас обязуются принимать отработавший электромобиль на переработку: им где-то надо брать те же литий и кобальт для своих новых машин, а цены на эти металлы и так кусаются.
Миф № 1. Электромобили уже сравнялись в цене с обычными
Это не только не так, но и вряд ли станет так в этом столетии. Почему? Очень часто пишут, что аккумуляторы подешевели до очень малых значений в последние десять лет, и это правда. Но не вся: реальная стоимость даже очень крупных батарей (а чем она крупнее, тем дешевле на киловатт-час емкости) все равно высока. Tesla Megapack на 3000 киловатт-часов стоит более миллиона долларов – больше 300 долларов на киловатт-час. Близка к этой цифре и реальная цена электромобильной батареи. Кому-то она обходится дешевле – допустим, Tesla по себестоимости за 200 долларов за киловатт-час – кому-то дороже, но в любом случае для «дальнобойного» варианта все еще стоит столько же, сколько бюджетный ДВС-мобиль.
Tesla Megapack. Фото: Tesla, autoevolution.com
И очень сомнительно, что эта разница когда-нибудь исчезнет. Дело в том, что аккумулятор весом от полутонны – это сложное с технической точки зрения изделие, которое в принципе не может стоить меньше, чем обычный автомобиль на единицу массы. В принципе – потому что если стандартная машина состоит в основном из стали, металла дешевого, то аккумулятор электроавто сделан из пластика, алюминия, электролитов и кобальта, марганца и лития. Следовательно, в цене «электрички» батарея на полтонны всегда будет составлять надбавку, равную стоимости не менее чем 500 килограммов автомобиля «обычного». На деле – даже бо́льшую, потому что сложное электрохимическое изделие, которым остается литиевая батарея, по определению изготовить сложнее, чем штампованные стальные листы.
Везде, где машины с запасом электрохода 400 км и более продают дешевле 40 тысяч долларов, в ходу субсидии. Глава GM не просто так обозначила: электромобили дешевле 40 тысяч долларов пока не прибыльны. Со временем эта цифра уменьшится, но ждать «электрички» с дальностью 400 км дешевле 25–30 тысяч долларов не стоит ни в каком обозримом будущем.
Миф № 2. Они будут стабилизировать энергосистемы, поглощая «ночные провалы».
80 % владельцев электромобилей заряжают их ночью, когда потребление электричества минимально. Из-за этого многие ожидают, что такие авто помогут стабилизировать энергосистему. В теории это звучит прекрасно, но на практике есть сомнения.
Активнее всего электромобили внедряют страны Запада, которые пытаются переходить на солнечную (СЭС) и ветровую (ВЭС) энергии. У СЭС ночью вообще нет выработки, а в ВЭС она в любой момент может прерваться – что днем, что ночью. Такую сеть не стабилизировать ночными потребителями в принципе. Никто не будет избегать зарядки только потому, что ночь выдалась безветренной: утром-то все равно на работу. Особенно актуально это зимой, когда заряд электромобиля расходуется быстрее всего, а самые холодные ночи – в безветренные морозные антициклоны.
Солнечная электростанция в Дании Фото: Flemming Lauridsen dronestagr.am
В теории, Китай с его угольными ТЭС мог бы стабилизировать электромобилями свою сеть. Но есть нюанс: она и так устойчива. Это не Германия или Дания с их большой долей ВЭС и СЭС энергосистемы: там мало резких колебаний, вызванных тем, что наступила ночь или безветрие. Та же ситуация – с Россией и вообще почти всеми странами незападного мира.
Миф № 3. Электроавто заряжать всегда дешевле, чем бензиновые
В Калифорнии в 2023 году электричество для розничного покупателя стоит дороже 26 центов за киловатт-час. Электромобиль тратит по 16 киловатт-часов на 100 км пробега, то есть заправлять машину бензином в России стоит примерно столько же, сколько электричеством в Калифорнии.
Разумеется, можно сказать, что в России электричество намного дешевле калифорнийского. Это правда, но правда и то, что зарядок для электроавто у нас пока так мало, что заводить здесь электромобиль непросто. А там, где зарядок много, как правило, очень модна зеленая повестка – то есть электричество стоит в разы больше, чем в России.
Почти единственное исключение здесь – Китай. Там много электромобилей, но электричество дешевое, поскольку задачу зеленого перехода решать не спешат. Вот там – да, заряжать «электричку» много дешевле, чем заправлять бензиновую машину. Но Поднебесная – далеко не весь мир.
Миф № 4. Наступление эры новых автомобилей сделает нефть ненужной и «уронит» экономики нефтеэкспортеров
Эта очень модная мысль имеет несколько уязвимых мест. Начнем с истории: в 1950-х мир начал попытки уходить от угля. Благо Лондонский смог 1952 года, в короткое время убивший огромное количество людей продуктами горения угля, наглядно показал всем, что с ним не так. Кстати, и сегодня от воздействия угля умирает много сотен тысяч человек в год: его микрочастицы вызывают инфаркты и инсульты.
Причина проста: от угля ушли только там, где есть дешевый газ или, как во Франции, успели построить много АЭС. Масса стран мира: Китай, Индия и так далее – собственного газа не имеют, а значит, он там дорог. АЭС для них надо так много, что столько просто не успели построить.
Электромобили – совершенно на той же линии. Они слишком дороги для третьего мира без субсидий, а та же Индия просубсидировать всех желающих их купить не сможет. Поэтому там ДВС-мобили окажутся в роли угля: их число будет расти еще очень долго. Кроме этого, на получение килограмма пластика уходит два килограмма нефти. Сейчас пластиков делают мало: 360 миллионов тонн в год. Но производство это растет невероятно быстро: к 2037 году пластиков произведут более 0,7 миллиарда тонн, а к середине века – и миллиард. Причем в основном это все не упаковка, а полимерные трубы, сырье для химпрома и прочие вещи, от которых не избавиться запретами на пластиковые пакеты. В конце концов, даже антикоррозийная защита солнечных батарей содержит пластики. К концу 2030-х только производство пластиков будет забирать почти полтора миллиарда тонн нефти в год. К середине века – два миллиарда, или 38 миллионов баррелей нефти в сутки. С учетом того, что легковушки сегодня примерно столько и потребляют, – надеяться на снижение спроса на нефть преждевременно.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
