Електромобілі: історія та майбутнє

Електромобілі не є новинкою, і Tesla є лише одним із багатьох брендів, які втілюють мрію про електромобільність.

Електромобіль або EV – це будь-який транспортний засіб, який використовує електричну енергію для руху. Ця енергія може надходити з широкого діапазону джерел, за умови, що вона електрична.

Використання електроенергії робить автомобілі легшими в управлінні, більш екологічними, менш шумними та загалом більш комфортними для всієї родини.

У цьому дописі докладніше розглядається електромобілі, їхнє значення для людства та майбутнє.

Перші електромобілі

Електромобілі походять з 19 століття, коли двигун внутрішнього згоряння ще не досяг такого високого ККД, який ми знаємо сьогодні. Найдавніший електродвигун, про який згадується, належить угорському священику Аньос Джедлік у 1827 році, тоді як перше використання електрики для приведення в дію автомобіля відбулося у 1835 році.

Локомотиви також потрапили в центр уваги до 1838 року. 5-метровий човен Le Téléphone, винайдений французом Гюставом Труве, досяг максимальної швидкості 5.6 миль/год у 1818 році, а на початку 1900-х років масове виробництво електромобілів стало реальністю.

Однак у них була обмежена швидкість і радіус дії, але електрика тоді була набагато кращою альтернативою, ніж парова машина, якій часто потрібно було більше півгодини, щоб розігрітися в холодні дні.

Свинцева кислота та колібрі

Основну причину успіху електромобілів можна простежити з винаходу свинцево-кислотної батареї французьким вченим Гастоном Планте в 1859 році. У міру розвитку технології автомобілі з електричним приводом стали дуже практичними, тому що ви могли зарядіть їх перед використанням.

Наприклад, у 1897 році в Лондоні з’явився цілий парк таксі на акумуляторних батареях, і їх люб’язно називали «Колібрі» за тихий, дзижчачий звук. Електромобілі стали настільки успішними, що до 1900 року 38% автомобілів у Сполучених Штатах працювали на електриці, 40% — на парі, і лише 22% мали двигун внутрішнього згоряння (бензиновий).

Проте їх часто називали жіночими автомобілями, оскільки жінки найбільше вигравали від їх простоти у використанні. Їх обмежений діапазон і обмежена доступність зарядних станцій також означали, що вони були найбільш корисними як міські автомобілі.

Модель Т і падіння електромобілів

Двигун внутрішнього згоряння весь цей час так само розвивався. І коли дороги розширювалися за межами міст і перетворювалися на автомагістралі, ДВС могли подорожувати швидше й далі, тоді як електромобілі часто обмежувалися максимальною швидкістю 20 миль/год і запасом ходу 40 миль.

Цей розвиток почав схиляти терези на користь ICE. Отже, коли Генрі Форд представив свою систему масового виробництва та створив Model-T, все почало змінюватися.

Автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння ставали дешевшими, а розвиток електромобілів стагнував, і до 1913 року бензиновий автомобіль коштував приблизно половину ціни електромобіля. Ось так електромобілі повільно зникли з масового ринку, здебільшого завдяки Ford.

Новий початок

Нові дослідження технологій електромобілів почалися знову приблизно в 1960-70-х роках. Багато компаній придумали різні яскраві ідеї в цей період, але жодна не мала комерційного успіху.

Енергетична криза 70-х і 80-х років також допомогла створити більший тиск на пошук альтернативної енергії та мобільних рішень. До 1990-х років ці зусилля були спрямовані на підвищення ефективності палива та зниження викидів двигунів. Електромобілі все ще виготовлялися тут і там, але жоден із них не мав великого комерційного успіху.

Літій-іонний і Тесла

Tesla Motors розпочала розробку Tesla Roadster у 2004 році та поставила перші одиниці у 2008 році. Вони працювали на літій-іонних батареях, технологія, винайдена у 1980-х роках і використовувалася переважно в електронних гаджетах.

Цей родстер Tesla також міг проїхати до 200 миль (320 км) на одній зарядці. Він мав акумуляторну батарею ємністю 53 кВт/год і 185-фазний двигун змінного струму потужністю 3 кВт, який виробляв 248 кінських сил. Це допомогло йому розігнатися від 0 до 60 за 2.9 секунди, хоча його обмежили 5.7 секундами, а максимальна швидкість — 130 миль/год.

Людям сподобався родстер. Це виглядало круто, сучасно та модно. Отже, Tesla продала їх тонну, досягнувши 2,450 одиниць у 2012 році, а решта вже історія.

Проблема з електромобілями

Найбільша проблема електромобілів – це переносимість енергії. Тобто система генерації або зберігання енергії, яка є досить компактною, щоб розміститися майже скрізь, але все ще виробляє достатньо енергії для сотень, якщо не тисяч миль.

Двома основними застосуваннями тут є генератор водневих елементів і зберігання акумуляторів. Обидві технології мають свої переваги та недоліки одна перед одною.

Паливні елементи, які працюють на водні та виробляють достатньо енергії для руху автомобілів, були продемонстровані, але вони ще не практичні. Їх основним недоліком є ​​висока вартість генератора на паливних елементах, для виготовлення якого потрібні рідкісні та дорогі матеріали. Через це майбутнє паливних елементів виглядає похмурим у порівнянні з накопиченням акумуляторів. Однак водневі поїзди та інші спеціальні випадки використання можуть виявитися більш практичними.

Для акумуляторів відродження акумуляторних електромобілів відбулося завдяки вдосконаленню технології зберігання. Але, незважаючи на численні вдосконалення та розвиток літій-іонної батареї, є ще кілька проблем.

Наприклад, заміна батареї все ще неможлива для більшості електромобілів, враховуючи їх розмір. Літій-іонні батареї також схильні до перегріву, особливо якщо вони пошкоджені під час аварії. А це може призвести до пожеж.

По-третє, хоча близько 90% накопиченої енергії акумулятора перетворюється на механічну енергію, ця енергія все ще зводиться до приблизно 60% загальної енергії мережі, яка використовується для зарядки акумулятора. Отже, ще є місце для вдосконалення.

Загальні терміни щодо електромобілів

Ви часто зустрічаєте певні терміни, пов’язані з електромобілями, які використовуються навколо електромобілів, і це може збентежити когось. Отже, ось основні з них і їхнє значення.

• ГЕМ – Гібридний електричний автомобіль. Цей транспортний засіб використовує рідке паливо для отримання енергії, яка заряджає акумулятор і приводить в дію колеса. Ви не можете підключити його або зарядити ззовні.
  
  
• ПЕВ – Електромобіль, що підключається до електромережі. Цей термін стосується будь-якого автомобіля, який можна підключити для підзарядки. Не має значення, використовує він все ще рідке паливо чи ні.
  
  
• PHEV – Гібридний електромобіль, що підключається до мережі електроживлення. PHEV поєднують рідке паливо та підключаються джерела для генерації енергії. Це робить їх більш універсальними та розширює їх радіус дії, оскільки ви можете легко перейти на рідке паливо, коли акумулятор розрядиться.
  
  
• AEV – Повністю електричний автомобіль. Це будь-який автомобіль, який повністю залежить від електроенергії. Це включає в себе транспортні засоби, що підключаються до електромережі, і ті, у яких можна просто замінити акумулятори.

Інші електромобілі

Електромобільність не обмежується лише автомобілями. Отже, термін «електромобіль» означає також інші засоби пересування. Ось неавтомобільні електромобілі:

• Велосипеди – Електрові велосипеди є зрілою технологією, враховуючи їх відносно простішу конструкцію та потребу в електроенергії. Вони постійно набирають популярність і доступні у всіх стилях, починаючи від гірських, круїзерних, вантажних, складаних і так далі.
  
  
• Човни – Електричні човни та кораблі також доступні вже понад століття. Але враховуючи відсутність зарядних станцій у морях, їх найкраще використовувати поблизу узбережжя та на короткі відстані. Далекі електричні човни можливі тільки з сонячними панелями.
  
  Також можливі тролейбуси, наприклад, якщо пором має фіксований маршрут. Тож він може отримувати енергію від дроту, переплетеного через річку.
  
  
• літаки – Електрична авіація стабільно розвивалася протягом десятиліть, створювали та випробовували як пілотовані, так і безпілотні літаки. Однак їм заважають проблеми з щільністю енергії батарей, оскільки навіть літаки, що працюють на сонячних батареях, потребують батарей.
  
  Отже, щоб електричні комерційні літаки стали реальністю, світу потрібна більш легка батарея, ніж літій-іонна, яка може накопичувати таку ж або більшу кількість енергії за заданими розмірами, але коштуватиме так само або навіть дешевше.
  
  
• Мотоцикли – Нещодавно бренди від Piaggio до BMW і Harley Davidson представили електричні скутери та велосипеди. Harley LiveWire оснащений двигуном потужністю 78 кВт і розвиває швидкість до 95 км/год. Тоді як Vespa Electtrica пропонує запас ходу в 153 милі (62 км).
  
  Однак одним із відомих брендів електровелосипедів є Zero Motorcycles. Він використовує літій-іонні блоки живлення в 102-вольтовій системі для живлення безщіткових 3-фазних двигунів змінного струму. Вони створені для вуличного використання, вуличних перегонів і мотокросу.
  
  
• Формула Е – Електрична версія гонок Формули-1. Транспортні засоби виглядають схожими, але їхні двигуни не ревуть, а скиглить.
  
  
• Потяги та трамваї – Електропоїзди та трамваї існують уже багато десятиліть. Здебільшого використовуються для громадського транспорту, вони мають спеціальне джерело живлення. Німецький ICE, французький TGV і Transrapid maglev є чудовими прикладами високошвидкісних електропоїздів.
  
  
• автобусів – Ви також знайдете електробуси з виділеними лініями електропередач у деяких містах світу, наприклад у Цюріху, Швейцарія. Проте в останні роки Китай лідирує в електричних автобусах для галузі громадського транспорту, оскільки в країні працюють сотні тисяч автобусів на акумуляторах.

Майбутні моделі електромобілів

Більшість виробників автомобілів, схоже, помітили неминучість повністю електричного майбутнього і тому роблять гігантські кроки. Нижче наведено помітні майбутні супер вантажівки, а потім інші цікаві електромобілі.

• Tesla CyberTruck – Фанати в захваті від цього. Очікується до Різдва 2021 року, він обіцяє куленепробивний зовнішній вигляд із надзвичайно міцною конструкцією з нержавіючої сталі. Є 100 куб. Футів місця для зберігання, 7,500+ фунтів буксирувальної здатності та запас ходу 250 миль.
  
  
• Hummer EV – GMC також стрибнула на перемогу та обіцяє повністю електричну супервантажівку Hummer. Цей може ходити крабом по діагоналі, заряджається на 100 миль за 10 хвилин, має запас ходу 350 миль, функцію автоматичного крейсера, 1,000 кінських сил і розганяється 0-60 миль на годину за 3 секунди. Так, ви правильно прочитали.
  
  
• Ford F-150 – Ford також обіцяє повністю електричну версію своєї вантажівки F-150. Він повинен мати подвійні двигуни, мати великий кузов (передній багажник) і стати найпотужнішою вантажівкою Ford на сьогоднішній день. Виробництво і продажі повинні початися в 2022 році.
  
  
• Аспаркова сова – японський електромобіль обмеженого виробництва з чотирма двигунами та вбивчим дизайном. Він забезпечує 1,984 кінські сили, запас ходу 280 миль, максимальну швидкість 249 миль і болісну ціну в 3.2 мільйона доларів.
  
  
• BMW i4 – Менш екзотичний дизайн, ніж i3, але все одно надзвичайно стильний. Його батарея ємністю 80 кВт/год заряджатиметься на 80% за 35 хвилин і, як очікується, буде видавати понад 500 кінських сил.

Інші майбутні автомобілі включають Cadillac Lyriq, Cadillac Celestiq, Mercedes-Benz EQA, Genesis Essentia, Hyundai Ioniq 5, Jeep Wrangler Magneto, позашляховик Lexus EV, Mazda MX-30, Porsche Macan EV, Volvo XC40, Bollinger B1, Faraday FF91, і багато іншого.

Висновок – що готує майбутнє

Хоча ніхто не може точно сказати, яке майбутнє чекає напевно, електромобілі, швидше за все, залишаться. Крім того, вони завжди можуть стати кращими.

Потрібна подальша робота, щоб скоротити час заряджання, підвищити ефективність і запас ходу на зарядці, підвищити безпеку, розробити більше зарядних станцій і стандартів, а також знизити загальну вартість електричної мобільності.