Электроавтомобили - продолжение

Пост "Экологичные электрические автомобили" вызвал активнейшую дискуссию, что совершенно неудивительно. После публикации этого поста мне написал читатель Павел Карташов, который работает в крупнейшем независимом испытательном центре по двигателям и автомобилям в Европе.

Публикую это письмо - разумеется, с его любезного разрешения.

Последняя запись про электромобили прямо касается меня и моей компании - я работаю в крупнейшем независимом испытательном центре по двигателям и автомобилям в Европе APL GmbH. Конечно, я и мои коллеги кругом повязаны внутренними файерволами и NDA, но одних только стендов для испытания аккумуляторов и электротрансмиссий более сорока, а моторных стендов больше трехсот. Такое большое хозяйство занято по сути только получением независимых достоверных результатов для отрасли - свойств масел, топлив, самих двигателей и т.д..

1) Эффективность домашних зарядных станций далека от 100%, характерной будет давняя статья в Авторевю о зарядке чуть ли не первой Теслы в России, купленной ее главредом Михаилом Подорожанским. Измерительный трансформатор показал, что для разряженной "в ноль" батареи емкостью 85 кВт*ч понадобилось потратить 115 или 125 кВт (не помню точно). Эту статью можно найти на сайте. Современные зарядные устройства домашнего класса имеют КПД до 98%, но в отдельных режимах. Открытых и надежных данных по КПД зарядки в разных условиях нет. Быстрая зарядка значительно менее эффективна - батарея сильно греется, на что идут киловатты. Также греется сама зарядная станция и быстрая станция - весьма значительно. Независимых данных по эффективности таких станций тоже нет.

2) Система жидкостного охлаждения батарей сама потребляет электричество, примерно 1 квт на 5 кВт тепловой энергии (это общая условно-примерная цифра для систем охлаждения). Чем быстрее разгон или больше потребляемая мощность, тем в целом больше нагрев батареи и больше тепла теряется, в т.ч. на работу систему охлаждения. Самый выгодный режим движения - медленно ехать и медленно разгоняться.

3) КПД дизельного двигателя автомобильного до 45% (особенно больших), судового/стационарного - до 57-58% с учетом утилизации тепла, бензинового двигателя - до 35%. Да, разумеется, это режимы наиболее высокого КПД, на малых скоростях он сильно падает. У электродвигателей КПД также сильно колеблется в зависимости от оборотов и нагрузки. Не существует двигателей с ровным КПД во всех условиях и по законам физики, в общем, быть и не может. Открытых данных по КПД электропривода в разных режимах нет - технологии у всех разные и вообще это большой секрет каждого автопроизводителя.

4) Батареи утилизировать теоретически несложно, если это делает производитель ячеек батарей, которых в ней будет до нескольких тысяч. Кстати, ячейки производят одни компании, а сами батареи на основе - другие. Однако литий (и натрий) мгновенно возгорается при контакте с воздухом и влагой, так что для производства нужны герметичные камеры с атмосферой чистых азота или аргона, равно как и для разборки. Потушить металлический литий невозможно, пока он весь с кислородом и водой не прореагирует. Разряженная батарея теоретически сравнительно безопасна, но какое-то количество металлического лития в ней обычно есть. А заряженная это пороховая бочка, нарушена герметичность ячеек - пожар гарантирован.

5) Отопление в машине с ДВС  потребляет много тепловой энергии, уже сброшенной двигателем в систему охлаждения, т.е. это по сути дармовая энергия. Электромобиль или электробус имеет просто нагревательные элементы. Теоритически можно интегрировать систему охлаждения батареи в отопитель, но это покроет лишь часть расхода тепла на обогрев.

6) Мало кто задумывается, что переход на электромобили кардинально меняет финансовый цикл владения автомобилем. Авто с ДВС проходит через нескольких хозяев, постепенно теряя в цене, и заканчивает жизнь где-то в третьих странах. В развитых странах можно сдать на утилизацию, но прямо или косвенно за это платит или сам потребитель, или государство нашими с вами налогами. Срок службы батарей сравнительно невелик, а стоимость их замены бессмысленна, она сравнима со стоимостью нового авто. С экономической точки зрения вкладывать в отработавший свое актив столько или больше чем он сейчас стоит, бессмысленно. Недавно была довольно известная история в США, где владелец Теслы получил официальную стоимость замены батареи в 23 000 долларов, а местные "неофициалы" выставили 5000 явно за батарею "ноунейм". Т.е. сделать можно, но опасно, такая батарея сомнительной надежности. Таким образом, автомобиль вы купили за большие или те же деньги, а остаточной стоимости у него практически нет.

7) Электричества только для одних легковых автомобилей нужно огромное количество. По данным европейской ассоциации автопроизводителей АСЕА, на 12.2019 в Европе было 271 млн. легковых авто и 30 млн. минивэнов и малых автобусов. В год средний пробег 13,5 тыс. км, также можно посчитать расход с учетом потерь. Я такой расчет сделал для журнала Нефть и Капитал, получилось очень интересно...

А легковые авто, кроме курьерских, такси, полиции и т.п., имеют малые пробеги и малое потребления топлива. Парк тяжелой и муниципальной техники с большими ежедневным пробегом - вот крупнейший потребитель энергии на транспорте, не говоря уж о судах. Большие контейнеровозы легко в день съедят 200 тонн топлива, а рейс Шанхай-Роттердам это 35 дней, Шанхай - Калифорния - 40 дней.