Електромобілі, гібридні і водневі автомобілі: історія, відмінності, модифікації

Автовиробники реагують на потребу в більш ефективних і екологічно чистих автомобілях, і тепер ми все частіше чуємо про випуск нових електромобілів, гібридних двигунів або водневих автомобілів. Багато хто вважає «батьком» електромобілів Ілона Маска - але цей вид транспорту не є новинкою XXI століття. Насправді розвиток індустрії електромобілів почалося ще задовго до тріумфу Tesla. У цій статті ми поділимося історією електромобілів, розповімо про технічні можливості різних моделей сучасності, а також поговоримо про основні відмінності електрокарів і гібридів.

Історія електромобілів від перших до нинішніх

Сучасні електромобілі є результатом довгої, важкої, амбітної історії вчених, інженерів і мрійників. За даними Міністерства енергетики, деякі з перших невеликих електромобілів були створені ще в 1828 році США і Нідерландами. Незважаючи на те, що за цим не послідувало бурхливого розвитку цього транспорту, в 1870-і роки епоха електромобілів відродилася і почала розвиватися. У 1890 році Вільям Моррісон створив перший успішний електромобіль (електрифікований вагон на колесах) в США, який спочатку викликав інтерес у громадськості. Вони набули популярності ще більше на початку 1900-х років, так як працювали тихіше, а керувати ним було легше, ніж іншими автомобілями того часу.

Вчені і новатори почали занурюватися в світ електромобілів, в тому числі Томас Едісон, який «думав, що електромобілі - це чудовий спосіб пересування». Але спад електромобілів стався, коли на сцену вийшли такі автогіганти, як Генрі Форд. Коли ціни на газ почали зростати в 1970-х роках, і НАСА почало використовувати транспортні засоби з електроприводом в своїх місіях, електромобілями знову стали цікавитися. У той час як General Motors почали роботу над своїми власними електромобілями, широка публіка не проявляла зацікавленості через недостатню дальності руху електромобіля і продуктивності (в середньому всього 60 км на одному циклі заряду).

Тільки в 1990-х роках був поштовх до кращого і більш практичного EV. З появою першого серійного гібрида Toyota в 2000 році, електромобілі стали все краще і краще. Діапазон акумуляторів в електромобілях не той, що був колись, і майже кожен автовиробник продовжує роботу над поліпшенням електротехніки. Ще 10 років тому електромобілі ледь досягали діапазону 150 кілометрів, а сьогодні новий Renault ZOE може долати 300 км між зарядками. Сучасні електромобілі мають середню дальність від 200 до 300 км, а в особливих випадках, наприклад, Тесла долають відстань від 480 км до 650 км. Зарядка також відбувається швидше, ніж будь-коли, звичайно, все залежить від зарядної станції, але в цілому, для відновлення 120 км діапазону, сьогодні досить 30 хвилин зарядки.

Основні відмінності між електромобілями і гібридними авто

Багато людей не тільки читали про електрокари або гібриди, а й бачили їх власними очима. Однак, чи всі розуміють, де яка модифікація? Почнемо з їх операційних відмінностей. Електричні машини абсолютно безшумні, не мають вихлопів, запахів і забезпечують дуже приємну плавну їзду. З точки зору вартості витрати на «паливо» значно знижуються, так як електроенергія набагато дешевша, ніж газ, бензин чи дизельне паливо. Гібридні автомобілі мають більший запас ходу, ніж традиційні автомобілі з двигуном внутрішнього згоряння, тому що вони працюють на газі з двома електричними батареями в якості резервного живлення. Електрична потужність знижує витрату палива до 40%, який зазвичай використовується в міських умовах водіння. Коли транспортні засоби працюють на електроенергії, поїздка така ж безшумна і комфортна, як і на стандартному електромобілі. Коли двигун внутрішнього згоряння надає руху автомобіль, це схоже на водіння в традиційному автомобілі.

Найпросунутіший варіант - електромобілі на 100% електрозабезпеченні

Електромобілі - це найсучасніше і найбільш доступне рішення, доступне на сучасному ринку, для вирішення екологічних проблем, пов'язаних з глобальним потеплінням і забрудненням повітря. Що робить їх унікальними? Двигун внутрішнього згоряння, бензобак і вихлопна труба пішли, і на їх місці ви знайдете електромотор на батарейках. Ці автомобілі заряджаються на зарядних станціях у вас вдома, на парковці на роботі або навіть в громадських місцях. Через відсутність згоряння і рухомих механічних частин, електродвигуни виключно надійні. Для водія це означає, що технічне обслуговування зведено до мінімуму. Але електромобілі, це ще не все, сьогодні популярні і інші варіанти, з комбінацією різних джерел енергії, які поєднують в собі електричну тягу і двигун внутрішнього згоряння.

Гібридні автомобілі: традиційні автомобілі з електричної підтримкою

Усередині гібридного автомобіля ви знайдете як паливний двигун, так і електричний агрегат, призначений для спільної роботи. Ідея полягає в наступному: електродвигун служить резервом для двигуна внутрішнього згоряння, зменшуючи навантаження на останній і, тим самим, знижуючи витрату палива. Отже, як заряджаються гібридні автомобілі? Невелика вбудована батарея заряджається шляхом перетворення швидкості в енергію. Гібридні автомобілі як і раніше залежать головним чином від викопного палива: дальність дії цих транспортних засобів при 100% електричному режимі рідко перевищує кілька десятків кілометрів.

Перезаряджаючі гібридні автомобілі: істинний енергетичний прорив

Акумуляторні гібридні автомобілі, які іноді називають PHEV (гібридні електромобілі), спрямовані на вирішення проблеми з короткими поїздками на батареї. Так йдуть справи і з новим плагіном Renault Captur E-TECH. Як це працює? Батарея більшої місткості вбудована в шасі, і додана розетка для незалежної зарядки через домашні електромережі або стандартні зарядні станції. Таким чином, електродвигун стає справжньою альтернативою двигуну внутрішнього згоряння для більшості поїздок. Тим не менше, використання ДВС залишається варіантом для покриття великих відстаней, наприклад, в далеких поїздках. Різниця між гібридними транспортними засобами і перезаряджаємими гібридними транспортними засобами полягає в тому, що тільки останні можуть заряджатися від розетки, що дозволяє більш ефективно використовувати електроенергію і, отже, збільшити радіус дії.

Гібридні автомобілі зі збільшеним радіусом дії

Іншим варіантом є використання електричного акумулятора і двигуна для повсякденної їзди, а також додавання невеликого двигуна, що працює на згорянні палива, призначеного для підтримки їх заряду: це називається електромобіль зі збільшеним радіусом дії. В цьому випадку гібрид набагато ближче до того, щоб бути на 100% електричним, ніж на 100% паливним: електрика є основним джерелом «палива». Для автомобілів цього типу акумулятор має велику ємність і може заряджатися на зарядній станції. Ці автомобілі можуть працювати на електроенергії для повсякденного використання, не виділяючи вихлопних газів. Двигун внутрішнього згоряння діє тільки як опора і працює аналогічно генератору енергії. Його єдина мета - розширити діапазон за рахунок перезарядки акумулятора, щоб ніколи не подавати живлення безпосередньо на колеса (на відміну від традиційних гібридних транспортних засобів та акумуляторних гібридних автомобілів).

Автомобілі з водневими двигунами

Нарешті, існує така річ, як 100% електромобіль, який використовує альтернативну форму енергії: електромобілі на водневих двигунах. Незабаром Renault буде пропонувати два допоміжних транспортних засоби, що працюють на водні: Kangoo ZE Hydrogen і Master ZE Hydrogen. В даний час більшість електромобілів використовують акумулятори, засновані на іонно-літієвій технології, але існують і інші способи зберігання енергії. Наприклад, водневі паливні елементи дозволяють виробляти електрику з однойменного газу, що утворюється при розкладанні води або метану . Усередині системи газ перетворюється в електрику за допомогою хімічної реакції з киснем, присутнім в навколишньому повітрі. Він подається з резервуара, в якому міститься газ, що зберігається під дуже високим тиском в кілька сотень Бар. Деякі перешкоди все ще залишаються. Наприклад, для виробництва паливних елементів потрібні рідкісні метали, а також джерело енергії, який може бути чи не бути поновлюваним. Масштабного впровадження також потребує створення інфраструктури, призначеної для виробництва і розподілу водню.

Новий ступінь розвитку електричних і гібридних автомобілів

Сучасні акумуляторні блоки більше не знаходяться в невигідному положенні в порівнянні з двигунами внутрішнього згоряння. Приховані всередині корпусу, літій-іонні акумулятори безпечні і в кінці свого життєвого циклу утилізуються за допомогою все більш ефективних процесів переробки. Акумулятори стали легше, компактніше і мають велику місткість, збільшуючи діапазон пробігу електромобілів. Але це ще не все, адже технічний розвиток продовжує прогресувати.

Очікується, що в 2021 році новий BMW i4 EV буде мати пробіг в 480 км і більше. Tesla випустить ще один електромобіль, здатний проїхати більше 500 км в цьому році, а Rivian планує випустити повністю електричний пікап, здатний проїхати і 650 кілометрів. В аналізі Clean Technica експерти припускають, що середня дальності поїздок на одному заряді електромобілів до 2022 року збільшиться приблизно до 400 км і, швидше за все, досягне 600 км до 2028 року.

Адже вже в 2019 році дослідники в галузі енергетики виявили новий метод, що дозволяє заряджати електромобіль до 300 кілометрів всього за 10 хвилин. Технологія буде корисна до 2500 циклів зарядки, що еквівалентно 800 000 км. Динамічна индуктивна зарядка - це ще один перспективний напрямок, так як вона може дозволити автомобілям заряджатися під час руху. Електромобілі обов'язково стануть все більш поширеними в майбутньому!