Одним из ключевых компонентов плана по доведению нашей цивилизации до нулевого уровня к 2050 году является перевод автомобильного парка полностью на электромобили (EV). Это достойная цель, поскольку она позволит отказаться от использования бензина при транспортировке. На самом деле это необходимо, если мы хотим приблизиться к чистому нулю. Правительства и автомобильная промышленность реагируют на это стимулирующими мерами в отношении электромобилей, некоторыми нормативными актами, предусматривающими постепенный отказ от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), и инвестициями в размере миллиардов, даже триллионов долларов для замены производственных линий, обеспечения безопасности источников сырья и строительства зарядных станций.
Но у электромобилей есть свои критики. И некоторые эксперты отмечают (с чем я полностью согласен), что мы должны учитывать оптимальный путь к нулевому результату, а не только пункт назначения. К 2050 году электромобили станут еще более совершенной технологией, чем сейчас, а плотность энергии аккумуляторов будет как минимум в 4-5 раз выше. Возможно, у нас также появятся конструкции аккумуляторов, в которых будет использоваться более распространенное и менее проблемное сырье. Кроме того, к тому времени должна быть создана надежная инфраструктура зарядных станций и «зеленая» энергетическая сеть для их поддержки. Таким образом, легко представить себе мир 2050 года с транспортной инфраструктурой, полностью оснащенной электромобилями, которая будет максимально приближена к нулевому потреблению электроэнергии.
Я также должен сказать, что у меня есть Tesla, и это лучшая машина, которая у меня когда-либо была. Впечатления от вождения отличные – как только привыкаешь к рекуперативному торможению, управление становится проще. Ускорение происходит мгновенно. Заряжать аккумулятор дома каждый вечер очень просто, и вам не нужно посещать заправочную станцию. Техническое обслуживание практически не требуется – ни замены масла, ни настройки, ни износа деталей двигателя. Тормозные колодки служат намного дольше, потому что вы редко пользуетесь тормозными колодками. По крайней мере, на восточном побережье длительные поездки не являются проблемой.
Но каков оптимальный путь к полноценному использованию электромобилей? И речь идет не только о быстром достижении этой цели. Электромобили, возможно, не для всех являются лучшим вариантом на данный момент. Оптимальный путь может пролегать через использование технологий, в первую очередь подключаемых гибридов. Каковы недостатки электромобилей?
Вот статья, которую мне недавно прислали из Daily Mail – я не считаю ее надежным источником объективной информации, и статья очень тенденциозна, но основные факты, по сути, верны. Предвзятость заключается в том, что авторы подчеркивают, а что опускают. Суть в том, что электромобили более дорогие и углеродоемкие в производстве, поэтому они не такие экологичные, как может показаться людям. Однако, это старая новость. По иронии судьбы, они включают в себя тот факт, но не указывают на его истинную значимость, что в среднем вам приходится проезжать 50 000 миль, чтобы за счет сокращения выбросов компенсировать дефицит углекислого газа, возникающий в результате производства. Это будет зависеть от автомобиля и от того, где вы будете заряжать свой автомобиль, но это средние показатели. (У меня есть солнечные батареи, поэтому мой энергетический баланс намного выше среднего).
О чем они не упоминают, так это о том, что средний срок службы автомобиля на дороге сегодня составляет 200 000 миль, и что электромобили (из-за низкой стоимости обслуживания), по прогнозам, прослужат в среднем 300 000 миль. Даже если мы используем меньшую цифру, это 150 000 миль езды без вредных выбросов после того, как вы оплатите дефицит углекислого газа. Если мы возьмем цифру в 300 000 миль, то получим 250 000 миль езды без выбросов углекислого газа. И затем вы должны учесть более низкие общие производственные затраты, связанные с более долговечным автомобилем. Кроме того, необходимо учитывать снижение затрат на техническое обслуживание. Если проанализировать срок службы электромобилей, то они намного превосходят аналогичные автомобили с ДВС. Это бесспорно.
И это при современных технологиях и текущем соотношении энергоресурсов. Это сравнение будет только лучше для электромобилей, поскольку технологии производства аккумуляторов неизбежно совершенствуются, а наш энергетический баланс становится более экологичным. Усовершенствования в области аккумуляторных технологий не являются выдачей желаемого за действительное – постоянные читатели знают, что я люблю следить за новостями о батареях. В производстве (на данный момент для авиации) уже находится литий-ионный аккумулятор с кремниевым анодом, плотность энергии которого в два раза выше, чем у существующих аккумуляторов, и к 2030-м годам она может снова удвоиться. Эта разработка уже запущена в производство. Прибавьте к этому прогрессу 20 лет и подумайте о том, где мы будем к 2050 году.
Но есть некоторые закономерные проблемы, с которыми нам необходимо разобраться. Технология LiIon-аккумуляторов великолепна, но в каждом аккумуляторе используется большое количество лития, никеля, магния и кобальта. Наращивание производства аккумуляторов для электромобилей приводит к сужению каналов поставок, и есть обоснованные опасения, что это станет препятствием для производства. Кроме того, в последние годы Китай монополизировал эти каналы поставок и, похоже, намерен продолжать это делать, обеспечив себе новый источник лития в Афганистане. Западные страны изо всех сил стараются создать свои собственные источники, но в течение следующего десятилетия это будет серьезной проблемой. В этом есть свои плюсы: компании изучают возможность получения лития и других минералов из океанской воды (запасы которых практически безграничны), а на дне океана есть полиметаллические конкреции, в которых есть все необходимое для производства аккумуляторов. Но по-прежнему остаются вопросы охраны окружающей среды и экономической эффективности. Это не устоявшиеся линии поставок.
В новых конструкциях аккумуляторов могут использоваться железо и фосфор, которые дешевле и более распространены, и в разработке находятся другие конструкции аккумуляторов. Но, опять же, любое новое решение, подобное этому, относится к следующему десятилетию. По сути, это означает, что мы полностью избавлены от любого из этих кардинальных решений на протяжении всего срока службы автомобиля. Автомобили, которые люди покупают сейчас, они будут использовать в среднем в течение следующих 12 лет. Это возвращает нас к рассмотрению пути.
Я думаю, что здесь следует подчеркнуть два важных момента, оба из которых освещены в этой вдумчивой статье в Washington Post. С концептуальной точки зрения, в нашем нынешнем подходе к электромобилям есть две потенциальные проблемы – проблема чистоты и проблема дальности действия. Под “чистотой” я подразумеваю необходимость использовать 100% электроэнергии без использования ископаемого топлива. Хотя, опять же, это должно быть целью, нам нужно подумать о том, что даст нам наибольшую отдачу в краткосрочной перспективе. Это также интересным образом связано с беспокойством по поводу дальности полета, боязнью, что у вас закончатся электроны вдали от станции подзарядки, или что поездки будут прерываться из-за длительного времени подзарядки.
Американцы, по крайней мере, одержимы электромобилями с большим радиусом действия. Я и сам признаю это предубеждение. Просто приятнее осознавать, что полностью заряженный автомобиль способен проехать 350 миль, и это определенно облегчает дальние поездки. Но давайте посмотрим на это в перспективе.
Большинство людей проезжают менее 30 миль в день, а 90% поездок составляют 31 милю или меньше. Средние показатели не всегда отражают всю картину, и это не будет справедливо для всех и повсеместно. Но для большинства людей ежедневное использование автомобиля требует очень малого пробега. Если у вас есть собственная подъездная дорожка и, по сути, есть место для подзарядки на ночь, автомобиля с очень малым запасом хода вполне достаточно большую часть времени. Для электромобилей это означает, что автомобиля даже с запасом хода в 150 миль более чем достаточно в течение 95 с лишним процентов времени. Большинство людей в течение года совершают очень мало поездок на более длительный срок.
Для электромобилей с полным приводом нет смысла таскать с собой тяжелый аккумулятор с запасом хода более 350 миль (не говоря уже о 400-500 милях, как у некоторых новых автомобилей) только для редких длительных поездок. Это большое количество сырья для производства аккумуляторов, которое можно было бы использовать для производства большего количества электромобилей. Кроме того, электромобили тяжелые, что делает их менее энергоэффективными. Аккумуляторы меньшего размера легче, что увеличивает запас хода при определенном количестве заряда батареи, а значит, они более эффективны.
Таким образом, совершенно очевидно, что у электромобилей с батареями меньшего размера есть множество преимуществ, и что решение проблемы дальнобойности не должно заключаться в расточительном увеличении количества аккумуляторов. Решение заключается в строительстве большего количества станций подзарядки. Это может означать больше остановок в более длительных поездках, но в итоге получается более дешевый и экономичный автомобиль, более легкий и, возможно, более безопасный, с меньшим износом на дорогах, большей эффективностью использования углекислого газа и резким сокращением поставок сырья.
Другим возможным решением являются подключаемые гибриды. Например, обычный подключаемый гибрид может иметь запас хода всего лишь от батареи в 44 мили. Опять же, это покрывает более 90% поездок. Так что, если вы сможете подзаряжать аккумулятор каждый вечер, большую часть времени вы будете ездить на электричестве. Для более длительных поездок у вас есть небольшой и эффективный бензиновый двигатель, который продлевает срок службы аккумулятора. В конструкции подключаемого гибрида есть множество технических возможностей — например, двигатель также приводит автомобиль в движение или просто подзаряжает аккумулятор. В любом случае, это значительно сократит расход ископаемого топлива благодаря аккумулятору, который намного меньше, чем у автомобиля с большим запасом хода. Если рассуждать с точки зрения того, сколько выбросов CO2 мы можем сократить на единицу литиевого топлива, то подключаемые гибриды и даже обычные гибриды являются гораздо лучшим вариантом, чем полноценные электромобили.
Таким образом, нам, возможно, придется отказаться от нашего стремления к нулевому уровню выбросов или от излишне громоздких аккумуляторов, вызывающих беспокойство по поводу дальности полета. Подход “денежного кома” (получение максимальной отдачи от вложенных средств) означает бережливое отношение к производству аккумуляторов. Это означает, что для многих людей гибрид с подключаемым модулем может оказаться лучшим вариантом. Для других подойдет полный электромобиль с запасом хода в 250 миль. Все меньше людей будут нуждаться в большем запасе хода. Преодолев расстояние в 250 миль (опять же, для большинства людей), вы, по сути, избавляетесь от беспокойства.
Для дальнобойных грузовиков и крупногабаритных транспортных средств водород в конечном итоге может стать лучшим вариантом. Перевозить с собой массивные аккумуляторы на данный момент нецелесообразно.
И технологии позволят улучшить все это. Производители электромобилей разрабатывают более легкие автомобили. Это дает нам обратную формулу ракеты – более легкий автомобиль означает меньшую батарею, что само по себе снижает вес и увеличивает дальность полета, что позволяет использовать еще меньшую батарею и т.д. Технология аккумуляторов с улучшенной плотностью энергии имеет то же преимущество, что и «ракета-носитель» – они не только обладают более высокой плотностью энергии, но и становятся все более эффективными, поскольку при заданном диапазоне они легче.
Все это также указывает на необходимость развития нашей инфраструктуры зарядных станций. Вдоль каждой автомагистрали должна быть сеть зарядных станций. Они должны быть такими же повсеместными, как и заправочные станции, а возможно, и в большей степени. Это выгодное вложение средств, которое снизит риск перегрузки и, следовательно, нерациональное использование все более емких аккумуляторов. Наконец, автопрому не следует слишком быстро отказываться от гибридов с подключаемым модулем. В течение следующего десятилетия это может по-прежнему быть очень полезной конструкцией автомобилей. Их следует оптимизировать – например, сделать аккумуляторы немного мощнее. При повседневном использовании они должны напоминать электромобили.
Помните, что ограничение максимального потепления — это не просто достижение чистого нуля, это достижение его путем, при котором выделяется наименьшее количество CO2.
