Электромобили: история и будущее

Электромобили не новы, и Tesla — лишь один из многих брендов, которые преследовали мечту об электромобильности.

Электромобиль или EV — это любое транспортное средство, использующее электрическую энергию для движения. Эта энергия может поступать из самых разных источников, если она электрическая.

Использование электричества делает автомобили более легкими в управлении, более экологичными, менее шумными и в целом более комфортными для всей семьи.

В этом посте более подробно рассматриваются электромобили, их значение для человечества и будущее.

Первые электромобили

Электромобили восходят к 19 веку, когда двигатель внутреннего сгорания еще не достиг той высокой эффективности, которую мы знаем сегодня. Самый ранний зарегистрированный электродвигатель принадлежит венгерскому священнику. Аниос Джедлик в 1827 году, а первое использование электричества для питания автомобиля произошло в 1835 году.

Локомотивы также оказались в центре внимания к 1838 году. 5-метровая лодка Le Téléphone, изобретенная французом Гюставом Труве, достигла максимальной скорости 5.6 миль в час в 1818 году, а к началу 1900-х годов массовое производство электромобилей стало реальностью.

Однако они были ограничены в скорости и дальности полета, но в то время электричество было гораздо лучшей альтернативой, чем паровой двигатель, которому часто требовалось более получаса для прогрева в холодные дни.

Свинцово-кислотные и колибри

Главную причину успеха электромобилей можно проследить до изобретения свинцово-кислотной батареи французским ученым Гастоном Планте в 1859 году. По мере развития технологии автомобили с электрическим приводом стали очень практичными, потому что вы могли заряжайте их перед использованием.

В Лондоне, например, в 1897 году появился парк такси с батарейным питанием, и их ласково называли «колибри» за их тихий жужжащий звук. Электромобили стали настолько успешными, что к 1900 году 38 % автомобилей в Соединенных Штатах приводились в движение электричеством, 40 % — паром и только 22 % имели двигатель внутреннего сгорания (бензиновый).

Тем не менее, их часто называли женскими автомобилями, потому что женщины больше всего выигрывали от простоты их использования. Их ограниченный диапазон и ограниченная доступность зарядных станций также означали, что они были наиболее полезны в качестве городских автомобилей.

Model T и падение электромобилей

Все это время двигатель внутреннего сгорания также развивался. И по мере того, как дороги расширялись за пределами городов и превращались в автомагистрали, ДВС могли путешествовать быстрее и дальше, в то время как EV часто ограничивались максимальной скоростью 20 миль в час и запасом хода в 40 миль.

Это развитие начало склонять чашу весов в пользу ДВС. Итак, когда Генри Форд представил свою систему массового производства и создал Model-T, все начало меняться.

Автомобили с двигателем внутреннего сгорания дешевели, в то время как развитие электромобилей застопорилось, и к 1913 году бензиновый автомобиль стоил примерно вдвое дешевле электромобиля. Вот так электромобили постепенно исчезли с массового рынка, в основном благодаря Ford.

Новое начало

Новые исследования в области технологий электромобилей снова начались примерно в 1960-х и 70-х годах. В этот период у многих компаний возникали разные яркие идеи, но ни одна из них не имела коммерческого успеха.

Энергетический кризис 70-х и 80-х годов также помог усилить давление на поиск альтернативных решений в области энергетики и мобильности. К 1990-м годам эти усилия были направлены на повышение эффективности использования топлива и снижение выбросов двигателей. Электромобили все еще производились то здесь, то там, но ни один из них не имел большого коммерческого успеха.

Литий-ион и Тесла

Tesla Motors начала разработку Tesla Roadster в 2004 году и поставила первые автомобили в 2008 году. Они работали на литий-ионных батареях — технологии, изобретенной в 1980-х годах и используемой в основном в электронных гаджетах.

Этот родстер Tesla также может проехать до 200 миль (320 км) на одной зарядке. Он был оснащен аккумуляторной батареей емкостью 53 кВтч и трехфазным двигателем переменного тока мощностью 185 кВт мощностью 3 лошадиных сил. Это помогло ему разогнаться с 248 до 0 за 60 секунды, хотя оно было ограничено 2.9 секундами и достигло максимальной скорости 5.7 миль в час.

Люди любили родстер. Это выглядело круто, современно и модно. Итак, Tesla продала их тонну, достигнув 2,450 единиц в 2012 году, а остальное уже история.

Проблема с электромобилями

Единственная самая большая проблема с электромобилями — перенос энергии. То есть система производства или хранения энергии, которая достаточно компактна, чтобы поместиться практически везде, но при этом производит достаточно энергии для сотен, если не тысяч миль.

Двумя основными приложениями здесь являются генератор водородных элементов и аккумуляторная батарея. Обе технологии имеют свои преимущества и недостатки друг перед другом.

Были продемонстрированы топливные элементы, работающие на водороде и производящие достаточно энергии для движения автомобилей, но они пока не применимы на практике. Их основным недостатком является высокая стоимость генератора на топливных элементах, для производства которого требуются редкие и дорогие материалы. Это делает будущее топливных элементов мрачным по сравнению с аккумуляторными батареями. Однако водородные поезда и другие специализированные варианты использования могут оказаться более практичными.

Что касается аккумуляторов, возрождение перезаряжаемых электромобилей произошло благодаря усовершенствованию технологии хранения. Но, несмотря на многочисленные усовершенствования и разработки литий-ионных аккумуляторов, все еще есть несколько проблем.

Замена батареи, например, по-прежнему невозможна для большинства электромобилей, учитывая их размер. Литий-ионные аккумуляторы также склонны к перегреву, особенно при повреждении в результате аварии. А это может привести к пожарам.

В-третьих, в то время как около 90% запасенной энергии батареи преобразуется в механическую энергию, эта энергия по-прежнему составляет около 60% от общей энергии сети, используемой для перезарядки батареи. Так что есть еще куда расти.

Общие термины для электромобилей

Вы часто будете встречать определенные термины, связанные с электромобилями, которые используются в отношении электромобилей, и некоторых это может сбить с толку. Итак, вот основные из них и что они означают.

HEV – Гибридный электромобиль. Этот автомобиль использует жидкое топливо для выработки энергии, которая заряжает аккумулятор и приводит в движение колеса. Вы не можете подключить его или зарядить его извне.
PEV - Подключаемый электромобиль. Этот термин относится к любому транспортному средству, которое вы можете подключить для подзарядки. Неважно, использует он по-прежнему жидкое топливо или нет.
PHEV - Подключаемый гибридный электромобиль. PHEV сочетают в себе жидкое топливо и подключаемые источники для выработки энергии. Это делает их более универсальными и увеличивает их дальность действия, так как вы можете легко переключиться на жидкое топливо, как только батарея разрядится.
АЕВ - Полностью электрический автомобиль. Это любое транспортное средство, которое полностью зависит от электричества. Это включает в себя автомобили с подключаемым модулем и те, в которых вы можете просто поменять аккумуляторы.

Другие электромобили

Электрическая мобильность не ограничивается только автомобилями. Таким образом, термин «электромобиль» также обозначает другие средства передвижения. Вот неавтомобильные электромобили:

Велосипеды - Электровелосипеды - это зрелая технология, учитывая их относительно простую конструкцию и потребности в энергии. Они постоянно набирают популярность и доступны во всех стилях, от горных, крейсерских, грузовых, складных и так далее.
Лодки – Электрические лодки и корабли также доступны уже более века. Но, учитывая отсутствие зарядных станций в море, их лучше всего использовать у берегов и на короткие расстояния. Электрические лодки на дальние расстояния возможны только с солнечными батареями.

Троллейбусы также возможны, если, например, паром имеет фиксированный маршрут. Таким образом, он может получать энергию от провода, протянутого через реку.
самолеты – Электрические летательные аппараты неуклонно развиваются на протяжении десятилетий, при этом строятся и испытываются как пилотируемые, так и беспилотные самолеты. Однако им мешают проблемы с плотностью энергии батарей, поскольку даже для самолетов на солнечных батареях требуются батареи.

Таким образом, чтобы электрические коммерческие самолеты стали реальностью, миру нужна более легкая батарея, чем литий-ионная, которая может хранить такое же или большее количество энергии при заданных размерах, но стоит столько же или даже дешевле.
Мотоциклы – В последнее время бренды от Piaggio до BMW и Harley Davidson представили электрические скутеры и велосипеды. Harley LiveWire оснащен двигателем мощностью 78 кВт и развивает максимальную скорость 95 миль в час (153 км/ч). В то время как Vespa Electtrica предлагает запас хода 62 мили (100 км).

Однако одним известным брендом электронных велосипедов является Zero Motorcycles. Он использует литий-ионные блоки питания в 102-вольтовой системе для питания своих бесколлекторных трехфазных двигателей переменного тока. Они предназначены для уличного использования, уличных гонок и гонок по мотокроссу.
Формула E - Электрическая версия гонок Формулы-1. Машины выглядят одинаково, но их двигатели не ревут, а скулят.
Поезда и трамваи – Электропоезда и трамваи существуют уже много десятилетий. В основном используются для общественного транспорта, у них есть специальный источник питания. Немецкий ICE, французский TGV и Transrapid maglev — прекрасные примеры высокоскоростных электропоездов.
Автобусы — Вы также найдете электрические автобусы с выделенными линиями электропередач в некоторых городах мира, таких как Цюрих, Швейцария. Однако в последние годы Китай лидирует в производстве электробусов для общественного транспорта: в стране работают сотни тысяч автобусов с батарейным питанием.

Будущие модели электромобилей

Большинство автопроизводителей, похоже, предупредили неизбежность полностью электрического будущего и поэтому предпринимают гигантские шаги. Ниже приведены известные грядущие супергрузовики, за которыми следуют другие интересные электромобили.

Тесла КиберГрузовик - Поклонники в восторге от этого. Ожидаемый к Рождеству 2021 года, он обещает пуленепробиваемый внешний вид и корпус из сверхпрочной нержавеющей стали. Есть 100 куб. Футов хранения, 7,500+ фунтов буксировочной способности и дальности действия 250 миль.
Хаммер Е.В. – GMC также подхватила идею и обещает полностью электрический супергрузовик Hummer. Этот может ходить по диагонали, заряжается на 100 миль за 10 минут, имеет дальность 350 миль, функцию автокрейсера, 1,000 лошадиных сил и разгоняется до 0 миль в час за 60 секунды. Да, ты читаешь это правильно.
Ford F-150 – Ford также обещает полностью электрическую версию своего грузовика F-150. Он должен поставляться с двумя двигателями, иметь большой багажник (передний багажник) и в равной степени стать самым мощным грузовиком Ford на сегодняшний день. Производство и продажи должны начаться в 2022 году.
Аспарк Сова - Японский электромобиль ограниченного производства с четырьмя двигателями и убийственным дизайном. Он обеспечивает мощность 1,984 лошадиных силы, запас хода 280 миль, максимальную скорость 249 миль и болезненную цену в 3.2 миллиона долларов.
BMW i4 – Менее экзотический дизайн, чем у i3, но все же очень стильный. Он будет заряжаться до 80% своей батареи емкостью 80 кВтч за 35 минут и, как ожидается, будет развивать мощность до 500 лошадиных сил.

Другие будущие автомобили включают Cadillac Lyriq, Cadillac Celestiq, Mercedes-Benz EQA, Genesis Essentia, Hyundai Ioniq 5, Jeep Wrangler Magneto, внедорожник Lexus EV, Mazda MX-30, Porsche Macan EV, Volvo XC40, Bollinger B1, Faraday FF91, и многое другое.

Заключение – что нас ждет в будущем

Хотя никто не может точно сказать, что ждет нас в будущем, электромобили, скорее всего, никуда не денутся. Кроме того, они всегда могут стать лучше.

Необходима дальнейшая работа, чтобы сократить время зарядки, повысить эффективность и запас хода на одной зарядке, повысить безопасность, разработать больше зарядных станций и стандартов, а также снизить общую стоимость электромобильности.