Текст книги "Современные электромобили. Устройство, отличия, выбор для российских дорог"

Во все времена из-за влияния экономических причин разработчики стремились максимально стандартизовать подвижной состав наземных трамваев и вагонов легкого метро (за рубежом). Это делалось, чтобы в случае необходимости использовать поезда метро в качестве трамваев. Тем была достигнута высокая стандартизация подвижного состава: колесных тележек, тормозов и т. д. Особенности разработок заключались в требованиях к допустимой крутизне наклона пути. Сложилась и система наименований. Вагоны одной серии обозначались одной и той же буквой – моторные прописной, а прицепные – строчной, к примеру Кип. Долго стандартным считался трехвагонный состав с конфигурацией N-n-nl, где использовались легкий и тяжелый прицепной вагоны. Питание вагонов серий U, U1, U11, а также серий V/v осуществляется от третьего рельса. Вагоны трамвая и одной из линий метро с питанием от контактного провода относятся к сериям Е6/с6 и Т в международной классификации. Поезда серии Т имеют низкий пол (18 см над уровнем земли). Они используются в вариантах Т-Т-Т-Т или Е6-с6-Т-с6-Е6. Среди трамваев этой серии есть сочлененные секции даже из 5–6 вагонов. Вот так «плавно» – с помощью увеличения скорости и вагонов – можно из трамвая проследить путь к метро.

Слово метрополитен греческого происхождения. В греческом языке слово «метрополис» означает «главный город», «столица». К слову, англичане часто называют метро underground, а американцы subway. В обоих случаях это переводится как «подземка». Примерно то же название – Untergrundbahn – подземная железная дорога – имеется и в немецком языке. Такое полное название используется в немецком разговорном языке редко. Практически официальным названием является U-Bahn (у-бан). Синий прямоугольник с большой белой буквой U обозначает входы в метро. Однако если мы посмотрим на карты или транспортные схемы больших немецких городов, например Кёльна или Бонна, то увидим на этих картах те же значки, хотя метро в нашем понимании в этих городах отсутствует. Оказывается, что термин U-Bahn используется также для обозначения подземного трамвая. Подземный трамвай в Германии отличается от метро и подвижным составом – это обычные вагоны трамвая, и питанием: напряжение подается с помощью контактного провода, а не от третьего рельса, как в обычном метро. И тем не менее мы не должны забывать, что русские инженеры активно участвовали в развитии железных дорог; в России были и есть свои изобретатели-железнодорожники, электротехники, имена которых нередко забывают обыватели, – прежде всего это братья Черепановы, Ярцев, Фролов. Ни одно изобретение не возникает из ничего, и предшественников любой технической новинки часто отыскать не очень трудно. Это тем более просто в тех случаях, когда спор идет о технических понятиях без использования точных определений. Из относительно современных примеров можно сказать и о том, что несколько лет назад в Петербурге объединение «Ижорские заводы» начало выпуск тележек с раздвижными колесами. Апробация быстрой адаптации колесных пар к разным колеям железной дороги прошла в Калининграде, единственном российском городе, к которому и подходит европейская колея. Этим было значительно сокращено время пути.

1.2. Электротранспорт для личных нужд

Сегодня, в 18-м году XXI века, на автомобильном рынке новых автомобилей в России продаются до десяти моделей этих перспективных транспортных средств. Наиболее активно они эксплуатируются в Москве, там же создана первая полноценная сеть зарядных станций. Первая, но не единственная. В Петербурге по состоянию на июнь 2017 года насчитывается 15 зарядных станций. Да, это немного на огромный мегаполис. Но несколько лет назад не было даже этого. Таким образом, отрасль развивается существенно.

Покупать электромобиль в развитых странах сегодня очень выгодно. К примеру, такой транспорт освобожден от ввозных пошлин и ежегодных налогов. В Европе производители активно развивают сети зарядных станций, а отказ от традиционного топлива позволяет ощутимо сэкономить.

Но не стоит забывать и про суровые зимы, во время которых потенциальный ресурс аккумуляторных батарей снижается на 30–40 %. Если добавить к этому включенную систему отопления, навигатор и мультимедийный комплекс, то показатели снизятся еще сильнее.

В России самый доступный электромобиль можно приобрести за 1,3 млн рублей. На первый взгляд, вроде неплохо. С другой стороны, в данном ценовом сегменте представлены более солидные кроссоверы и даже несколько внедорожников. С учетом плохого состояния большинства региональных дорог такой выбор кажется более актуальным. На российском рынке покупателям предлагают Nissan Leaf, Mitsubishi i-MiEV, Lada Ellada и Tesla Model S. Отечественная модель до сих пор считается перспективной разработкой, а не полноценным продуктом. Штучные экземпляры имеются и у китайских производителей.

В то же время отечественная компания АвтоВАЗ построила прототип электромобиля на базе Lada Vesta, который получил название Vesta EV. Правда, по состоянию на лето 2017 года данный концепт построен в единственном экземпляре, и речи о серийном производстве пока нет. В планах у компании создать в этом году несколько образцов для проведения испытаний и изучения спроса. Lada Vesta EV оснащена электромотором, который развивает мощность 82 л. с. (60 кВт) и имеет запас хода в 150 км. Для зарядки литиево-ионных батарей требуется около 9 часов от обычной электросети.

Впрочем, и АвтоВАЗ имеет опыт производства электромобилей. Два года назад компания выпустила электрический автомобиль Lada Ellada (рис. 1.3), который был построен на базе автомобиля Lada Kalina. Эта модель не поступила в серийное производство и была произведена небольшой партией на заказ.

Рис. 1.3. Внешний вид отечественного автомобиля «Лада Эллада»

Компания Tesla Motors открыла первый шоу-рум с подержанными электромобилями. Автосалон открылся в Калифорнии вблизи города Лос-Анджелес и позволяет желающим купить электромобили Tesla и сэкономить до нескольких десятков тысяч долларов.

Электромобили Tesla Model S 2012–2015 годов выпуска, имеющие разный пробег, выставлены в свободную продажу. Самый бюджетный электромобиль с аккумулятором в 60 кВт-ч оценивается в 55 тысяч долларов без стоимости доставки. На данный момент ценник на новые Model S начинается с отметки в 75 тысяч долларов. Электромобили, выставленные в шоу-руме, прошли необходимое техническое обслуживание и имеют гарантию 4 года, или 80 тысяч пробега.

1.3. Преимущества современных электромобилей в России

Почему электромобиль? Такой вопрос можно частенько услышать сегодня в автосалонах, в обсуждениях заинтересованных сторон и просто на автомобильных рынках. Электромобиль удобен не только как личное средство передвижения, но и может использоваться для доставки товаров и грузов. Производство электромобилей относится к «зеленым» технологиям и заботе об окружающей среде. Модели электромобилей, к примеру Nissan e-NV200, могут похвастаться не только отсутствием вредных выбросов, но и более низкими эксплуатационными характеристиками, по сравнению с бензиновыми и дизельными аналогами.

А в это время Минфин Российской Федерации выступил против отмены транспортного налога на электромобили, хотя такой законопроект о предоставлении льгот, в частности отмены транспортного налога для автомобилей на электричестве, был подготовлен вице-спикером Совета Федерации Евгением Бушминым. Как посчитали в Минфине, местные бюджеты могут не получить достаточно внушительных сумм после отмены транспортного налога на электромобили, и выступили против сокращения бюджетной части.

В России официально продается несколько электромобилей, наиболее популярный из которых – Mitsubishi i-MiEV (см. рис. 1.4).

Президент РФ Владимир Путин составил перечень поручений по новой стратегии развития автопрома. В данном перечне также идет речь о серийном производстве электромобилей, которое должно быть организовано в России. Новая стратегия развития автопрома будет действовать до 2025 года. В ней идет речь об ускорении процессов и импортозамещения. Так, Правительством должны быть проработаны вопросы, в том числе касающиеся электромобилей, а именно:

«б) приоритетные направления научно-технологического развития российского автомобилестроения и разработки перспективных образцов автомобильной техники с учётом мировых тенденций перехода к серийному производству электромобилей;» (Пр-66, п. 1).

Рис. 1.4. Самый популярный в России электромобиль

Беспошлинный ввоз электромобилей в Россию продлен до конца 2018 года. Данную информацию сообщили представители Минэкономразвития. «Нулевая» таможенная ставка на ввоз электромобилей из-за рубежа в Россию действует два года и истекает в конце декабря 2017 года. Ставка принята на всей территории единого таможенного пространства, в который помимо России входят Белоруссия, Киргизия, Армения и Казахстан.

По инициативе Российской Федерации Евразийский экономический союз (ЕЭС) может обнулить пошлины на импортные комплектующие для производства электромобилей. Вице-премьерами государств членов Союза был одобрен план по развитию и поддержке электромобильной индустрии в России, Белоруссии, Казахстане и Армении. Согласно данному плану, ввозные пошлины на электромоторы, редукторы, аккумуляторы и другую электронику могут быть обнулены. Данные меры позволят снизить цены на электромобили в странах ЕЭС.

Кроме того, предприятия и организации, которые размещают зарядные станции для электромобилей, получат льготы, а водители электромобилей смогут пользоваться выделенными полосами для общественного транспорта, бесплатной парковкой в городе и проездом по платным трассам.

1.4. Электромобили и производство в России

В России небольшими партиями собирается единственный отечественный электромобиль – Lada Ellada. Да, да, читатель, такие тоже имеют место. Кроме того, в окрестностях Астрахани налажен выпуск уникальных в своем роде электромашин – малых электрокаров (рис. 1.5). Размах технологий новых автомобилей не знает границ: аккумуляторами управляет микропроцессорная система контроля.

Рис. 1.5. Малый электрокар российского производства

В фирме «Браво моторе», которая с 2017 года выпускает малые электромобили в Астрахани, уточнили, что электромашины смогут работать без замены аккумуляторов около шести лет – в мире до сих пор не выдумали ничего подобного. К примеру, китайские аккумуляторы держат энергоемкость (с учетом ее постепенного падения) не более двух лет. «Бравомобиль» (как окрестили его создатели) успешно прошел испытание в Астрахани на опытно-экспериментальном предприятии Министерства внутренних дел. «Бравомобиль» – шестиместная машина для мини-путешествий в парках, на набережных, на презентационных мероприятиях. Главное преимущество – экологичность, такие автомобили могут ездить даже в заповедниках.

К Олимпийским играм в Сочи (2014) краснодарское отделение ФГУП «Почта России» получило 100 электромобилей марки Renault двух моделей – Kangoo Z. Е. и Twizy. Европейские цены на них начинаются от 15 и 7 тысяч евро соответственно. Большая часть закупок пришлась на коммерческий Kangoo на электротяге – 70 автомобилей. Остальная часть пришлась на компактный электрокар Twizy. Такой электромобиль проезжает на одной заправке 100 км. Полная зарядка батареи обошлась организации примерно в 60 рублей (22 кВ). Особый интерес – эксплуатация, испытания в зимнее время. Но для этого у нас пока недостаточно статистических данных.

Внимание, важно!

Электромобиль Renault Kangoo Z. Е. стоит в Европе от 15 тысяч евро. Электрический автомобиль Renault Kangoo Z. Е. не выделяет вредных веществ в атмосферу. Об этом говорят расшифровка и перевод аббревиатуры Z. Е. – Zero Emissions. В России цена электрокара – 620 тысяч рублей. Для сравнения, Mitsubishi i-MiEV продается за 1,8 млн рублей. Столь низкая стоимость достигается за счет того, что французы продают машину, а батарея – самая дорогая деталь электрокара – арендуется покупателем. Месяц аренды в Европе обходится в 72 евро. Стоимость аренды АКБ для России пока неизвестна. Цена такой батареи – около 200 тысяч рублей, а некоторые эксперты считают, что в соответствии с приведенными фактическими данными разница в цене между бензиновым и электромобилем окупится за два года.

Еще совсем недавно электромобили в России на дорогах официально не существовали: только 30 марта 2007 года был впервые зарегистрирован в ГИБДД и допущен к участию в дорожном движении электромобиль, переделанный автолюбителем Игорем Корховым из автомобиля с бензиновым двигателем. Конечно, до этого были экспериментальные и самодельные электромобили, но официального разрешения на движение по дорогам общего пользования они не имели.

Сейчас в России насчитывается несколько сотен электромобилей, подавляющее большинство которых ввезено владельцами из-за границы. В качестве эксперимента транспортный налог для электромобилей отменен в Калужской области.

Рассмотрим преимущества электромобиля в России по сравнению с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания (ДВС):

• уменьшение вредных выбросов в месте эксплуатации путем перевода их на более высокий уровень (сами электромобили не выделяют вредных веществ, но большая часть электроэнергии производится на тепловых электростанциях, КПД которых выше, чем КПД ДВС);

• низкий уровень шума (электродвигатель работает очень тихо, в основном шум идет от колес движущегося автомобиля и потоков воздуха, обтекающих его);

• электромобиль многократно дешевле в эксплуатации (к тому же электромобиль можно заряжать по ночному тарифу).

Эти плюсы уравновешены следующими недостатками:

• ограниченный запас хода (100–150 км для обычных электромобилей, 200–300 км для класса «люкс»; при использовании отопительных приборов он существенно сокращается);

• длительное время для подзарядки аккумуляторов (7–8 часов при зарядке от бытовой сети, около получаса – на станции экспресс-зарядки);

• высокая стоимость приобретения, основной составляющей которой является цена аккумуляторов.

Рынок электротранспорта в России находится в стадии формирования. Первой компанией, открывшей официальные продажи серийных электромобилей в России, стала Mitsubishi, которая привезла электрический компакт I-MiEV в 2011 году. В табл. 1.1 представлены технические характеристики электромобиля Mitsubishi I-MiEV.

Таблица 1.1. Технические характеристики Mitsubishi 1-MiEV

После отмены ввозных пошлин цены на электромобиль Mitsubishi I-MiEV подешевели до 999 тыс. рублей. Это сделало его вполне конкурентоспособным. Некоторые серийные модели электромобилей тоже появились на российском рынке:

• Nissan Leaf;

• Chevrolet Spark EV;

• Mitsubishi Outlander PHEV;

• BMW i3.

Мы будем говорить об их технических характеристиках далее.

В 2011 году на выставке «Роснанотехэкспо» был представлен электромобиль Lada Ellada, созданный на основе автомобиля Lada Kalina. В табл. 1.2 представлены технические характеристики электромобиля Lada Ellada. Его внешний вид представлен на рис. 1.3.

Таблица 1.2. Технические характеристики Lada Ellada

Интересна история продаж этого электромобиля в России. Этот электромобиль готовился под серийное производство для служб такси для Ставропольского края. Было выпущено 100 автомобилей, однако руководство Ставропольского края выкупило всего 5 автомобилей. Оставшиеся Lada Ellada были направлены дилерам по себестоимости производства (1 млн рублей), при изначальной заявленной цене 1,2 млн рублей. После отмеченного выше снижения ввозных пошлин судьба проекта неясна, так как он становится неконкурентоспособным по цене. Возможно, переход к более крупной серии позволил бы снизить цену, а привлечение технологий от Nissan, лидера рынка электрокаров, и Renault позволило бы повысить качество российского электромобиля.

Электрический автобус Тролза-52501 (внешний вид – на рис. 1.6) разработан производителем троллейбусов из г. Энгельс (Саратовская область). Он создан на базе низкопольного троллейбуса Тролза-5265, что упрощает его эксплуатацию в парках общественного транспорта. Целью создания электробуса стала задача модернизации транспортной городской сети за счет исключения недостатков как автобусов (вредные выбросы), так и троллейбусов (контактная сеть).

Потребление электробусом электричества снижено на 35–40 %, по сравнению с обычными троллейбусами, благодаря микропроцессорной системе управления тяговым приводом и рекуперативному торможению. Разработчики утверждают, что их электробус почти в 2 раза экономичнее троллейбуса, а автобуса – в 6 раз. Тролза-52501 использует отечественные аккумуляторные батареи производства ООО «Лиотех», которые обеспечивают его работу в течение смены без подзарядки (заряд батарей позволяет преодолевать до 250 км пути). При этом время подзарядки используемых литий-ионных накопителей не превышает 3 часов (от высоковольтной сети).

Рис. 1.6. Электробус Тролза-52501

В табл. 1.3 представлены технические характеристики электроавтобуса Тролза-52501.

Таблица 1.3. Технические характеристики электробуса Тролза-52501

Таблица 1.3. (окончание)

Разумеется, мы отразили в этом разделе только самые ходовые модели, продажи которых доступны всем желающим. Фактически же в России «под заказ» можно приобрести любой электромобиль из продающихся в Европе.

Интересна история попытки создания электромобилей в России под шифром ВАЗ-2102Э, ВАЗ-2702 и ВАЗ-2802. На их примере можно хорошо проследить и общую историю развития электромобилей на Волжском автомобильном советского периода. Вкратце история такова.

В 1974 году на ВАЗе было создано бюро по проектированию электромобилей, состоявшее поначалу из сорока человек. К 1980-му электромобилями на заводе занимался уже целый отдел, насчитывающий более ста человек. Таким образом, история создания электромобиля в СССР имела свои традиции.

Еще в 70-х годах XX века московские власти организовали на 34-м автокомбинате участок опытной эксплуатации развозных электромобилей – УАЗов, РАФов. Там проходили испытания и первые тольяттинские ВАЗ-2102Э. Но ни одна из конструкций электромобилей тех лет не могла по запасу хода и удобству эксплуатации составить конкуренцию бензиновым «монстрам» – во многом потому, что все электромобили были «конвертированными» из серийных, а не разработанными целенаправленно. И Волжский автозавод, набрав необходимый для такой разработки опыт на проектах ВАЗ-2102Э и ВАЗ-2802, выказал намерение решить проблему городского электромобиля. Разработав его с «нуля», с учетом всех тогдашних наработок и производственных возможностей.

На рис. 1.7 представлен отечественный электромобиль ВАЗ-2702.

Рис. 1.7. Отечественный электромобиль ВАЗ-2702

Проект ВАЗ-2702 мог стать не только первым серийным электромобилем, но и первой машиной малотоннажного класса для коммерческих перевозок. Но и этому не суждено было сбыться. В 1988 году, в связи с кризисом перестройки, разработку электромобилей на ВАЗе остановили, хотя производство приводов продолжало кое-как существовать. На этом история создания первого вазовского электромобиля не закончилась, а продолжалась примерно до 1993 года, когда уже окончательно стало ясно, что серийное производство в кризисных экономических условиях невозможно. Подробности об этой печальной отечественной истории можно прочитать в [3].

1.5. Электромобили в Финляндии

В соседней Финляндии проживает около 5 млн 650 тыс. человек, а зарегистрировано здесь примерно 6 млн машин (легковых автомобилей – 3,1 млн, и только 2,6 млн из них эксплуатируются). Это почти единственная в Европе «оригинальная» страна, где парк личных автомобилей относительно старый; средний возраст авто – примерно 13,5 лет, а средний возраст используемого автомобиля – 11,4 года. Здесь насчитывается примерно 2000 зарегистрированных электромобилей. Сравнение с соседней Россией говорит само за себя. Но при этом Финляндия сильно отстает от соседней Норвегии, которая является мировым лидером по числу электромобилей на душу населения. Общее их число в Норвегии уже приближается к 100 000.

Сравните показатели в России. И ответьте на вопрос о первенстве в передовых технологиях.

Интересно, что на особую программу по переходу своих граждан на электротранспорт государство выделит 100 млн евро. Эти средства пойдут на субсидирование покупок. Размер одной субсидии составит 4000 евро. При этом власти понимают, что не покроют своими дотациями весь запланированный прирост числа электрокаров, а лишь 10 %. К примеру, Nissan Leaf стоит почти 35 тысяч евро, новый Renault ZOE Life – от 32 990 евро до 34 990 евро, BMW 3i – 39 983 евро, Hyunday IONIQ electric – 35 537 евро, Mercedes-Bens В – 44 232 евро, Nissan е NV200 – 34 559 евро, Tesla – свыше 100 тыс. евро. При этом – в сравнении – цена на самые дешевые бензиновые автомобили в Финляндии зачастую не превышает 15 тысяч евро.

Такие компании, как Kia или Ford, постоянно проводят акции, где процентная ставка по кредитам на новый автомобиль не превышает 1 %. Поэтому на улицах финских городов все больше корейских автомобилей. Цена на немецкие автомобили в Германии в 1,5–2 раза ниже, чем в Финляндии.

Для электромобилей требуются электрозаправки, потому что работы аккумуляторов хватает максимум на 400 км. Согласно программе правительства, основанной на стратегии Евросоюза в области энергетической и климатической политики, к 2030 году в Финляндии должно появиться 25 тысяч мест для зарядки электромобилей. Сейчас их 1890. Сравните показатель в России.

В Хельсинки автозаправки для электромобилей в основном платные, хотя существует и несколько бесплатных. В центральной Финляндии и на севере страны электрических заправок почти нет. Следовательно, жители северных регионов страны пока что не могут себе позволить такую роскошь – иметь электромобиль.

Хотя в Хельсинки курсируют электротакси и электроавтобусы, но на линии по-прежнему подавляющее большинство обычных бензиновых и дизельных машин. Средняя цена бензина в Финляндии составляет 1,54 евро/литр, дизеля – 1,34 евро, а электроэнергия на заправках стоит 12,7 цента/киловатт. Цена пробега 100 км электромобиля составляет для электромобиля 2,53 евро, дизеля – 8,04, бензинового – 10,78 евро. Таким образом, поездка на электромобиле обойдется дешевле, чем на дизеле или на бензине.

Но, для того чтобы покрыть разницу в цене на автомобили в 15 000 евро, на электромобиле надо проехать на 182 тысячи километров больше, чем на бензиновом, и на 272 тысячи километров больше, чем на дизельном автомобиле [4].