Ученый Пермского Политеха поделился плюсами и минусами использования электромобилей
Электромобили все чаще появляются на российских дорогах, но массового перехода на них пока не происходит. Одни называют их транспортом будущего, другие – дорогой альтернативой с массой ограничений. Ученый Пермского Политеха рассказал о минусах и плюсах их использования, чтобы решение о покупке было более взвешенным.
В последние годы интерес к электрическим моделям автомобилей среди водителей заметно вырос – многие рассматривают их как замену бензиновым машинам. Однако некоторые даже не задумываются о реальных нюансах эксплуатации и принимают решение, ориентируясь только на преимущества электрокаров. Тем не менее, любая технология имеет как достоинства, так и недостатки.
Топ-5 преимуществ использования электромобилей
Низкий центр тяжести
У электромобиля самая тяжелая часть – батарея весом 300-500 килограммов – спрятана в днище между осями. Такое расположение придавливает весь корпус транспортного средства к земле. Это не дает ему сильно наклоняться на поворотах. У бензиновых и дизельных авто двигатель и другие массивные детали собраны впереди под капотом, из-за этого передняя часть сильнее прижата к асфальту, тогда как сцепление задних колес с дорогой хуже.
– Например, масса бензинового Volkswagen Golf 1300-1400 килограммов, тогда как его электрическая версия ID.3 – 1700-1800 килограммов. Чем выше находится основная масса, тем сильнее центробежная сила наклоняет кузов, нагрузка на колеса становится неравномерной, и возрастает риск заноса. У электромобиля крен минимален, сцепление с дорогой остается стабильным, а управление требует меньше усилий – это особенно важно в городской суете с частыми перестроениями и на скользкой дороге, – рассказывает доцент кафедры «Автомобили и технологические машины» Пермского Политеха, кандидат экономических наук и директор Фонда поддержки предпринимательства г. Кунгура Сергей Пестриков.
Зарядка при торможении
Еще один важный плюс – система рекуперации, то есть возможность подзаряжать батарею при торможении. Когда водитель сбрасывает скорость, мотор переключается в режим генератора и превращает энергию в электричество, которое возвращается в аккумулятор.
– В городе с частыми разгонами и остановками это дает ощутимый эффект. По данным испытаний, электромобиль может возвращать до 30 % заряда, в плотном трафике средний уровень подзарядки достигает 22 %, а у некоторых моделей – до 40 %. При этом общая эффективность электрического транспортного средства значительно выше: из каждых 100 % батареи на вращение колес уходит 87-91 %. Оставшиеся 9-13 % расходуются на нагрев самого электромотора, проводов и питание бортовых приборов. У бензиновой машины все иначе: только 30 % топлива приводят ее в движение, а остальные 70 % уходят в тепло, выхлопные газы и полностью теряются при каждом нажатии на тормоз, – отмечает эксперт ПНИПУ.
Меньше деталей – меньше забот
В электромобилях нет традиционного мотора внутреннего сгорания со сложными системами, поэтому плановое обслуживание сводится к проверке проводки и замене салонного фильтра раз в год.
– Конструктивно электрические машины значительно проще, поэтому стоимость обслуживания соответственно ниже. По данным аналитиков, средний чек для таких моделей составляет около 6 тысяч рублей, тогда как у гибридов – около 9, а у машин с бензиновым двигателем – от 12, то есть затраты ниже на 30-50 %. Большая часть визитов в сервис связана с диагностикой и обновлением программного обеспечения, а не с заменой деталей, а основные узлы рассчитаны на весь срок службы, поэтому в первые годы серьезных вложений не потребуется, и общая стоимость владения оказывается ниже, чем у аналогов, – комментирует Сергей Пестриков.
Легкий запуск зимой
Запуск в мороз без вспомогательных средств также является одной из причин выбора электрических моделей авто. Зимой бензиновый или дизельный автомобиль может не завестись уже при -20 °C. Причина в физике: масло густеет, топливо испаряется хуже, аккумулятор теряет стартовую мощность. Многие ставят предпусковые подогреватели, но даже они не дают гарантии.
– Электромотор устроен принципиально иначе: в нем нет деталей, которые замерзают или требуют прогрева. Поэтому запуск происходит мгновенно – поворотом ключа или нажатием кнопки, без звуков и вибраций. Это подтверждают масштабные испытания: десятки электрических моделей заводились стабильно без каких-либо дополнительных систем в диапазоне от –10 до –25 °C. А по данным некоторых тестов, работоспособность сохраняется даже при -40 °C, – объясняет ученый Пермского Политеха.
Электромобиль не нужно прогревать, оснащать дополнительными устройствами или опасаться, что он не заведется.
Тишина – залог внимания и безопасности водителя
Тишина электрокара — не просто вопрос удобства, а фактор безопасности. В бензиновых машинах уровень шума в салоне достигает 70 децибел — это сопоставимо с громким разговором и находится на границе, за которой звук начинает раздражать и утомлять.
Исследования подтверждают: шум напрямую сказывается на внимании и реакции водителя. По данным экспериментов, пик внимания приходится на 55 децибел. Более громкие звуки сбивают пульс и давление, даже музыка или разговор заставляют медленнее реагировать на опасность.
— В электромобилях этот показатель существенно ниже и сопоставим с тихой беседой, а значит, напрямую снижает риск аварий, — комментирует Сергей Пестриков.
Отдельный фактор – вибрации
– Разница в вибрациях еще более показательна: электрический мотор создает высокочастотные волны свыше 10000 герц, которые тело не воспринимает, тогда как двигатель внутреннего сгорания создает утомляющую тряску в диапазоне 20-400 герц. По данным исследований, на холостом ходу колебания на сиденье водителя в бензиновой машине в 3,2 раза выше, что вызывает заметное ухудшение внимания уже через 15-20 минут. В электромобиле этих отвлекающих факторов практически нет, тело не тратит ресурсы на их подавление, – рассказывает ученый Пермского Политеха.
Однако, несмотря на все плюсы, у электрических транспортных средств есть ограничения, которые могут повлиять на итоговое решение о покупке. Реальная эксплуатация показывает, что выгода и комфорт зависят от условий использования, и для некоторых водителей недостатки могут перевесить преимущества.
Топ-5 недостатков использования электромобилей
Как отмечает Сергей Пестриков, практически все основные проблемы электрокаров связаны с батареей. Именно ее выход из строя грозит самыми серьезными финансовыми потерями, а ограничения по емкости, скорости заряда и сроку службы – главные источники неудобств.
Проблема утилизации
Внутри аккумуляторов содержатся тяжелые металлы – кадмий, свинец, никель, а также соединения кобальта и токсичный электролит. При попадании в почву или воду эти вещества не разлагаются и не исчезают – они проникают в грунтовые воды, в растения, а затем по пищевой цепочке – в организм животных и человека.
– Переработка таких компонентов требует сложных химических процессов, чтобы разделить и обезвредить опасные соединения. Сегодня промышленные технологии дороги, энергозатратны и не обеспечивают полную нейтрализацию. Для сравнения: утилизация бензинового или дизельного автомобиля в основном сводится к переработке металла, пластика и жидкостей – это экономически оправдано. С батареями электрических транспортных средств ситуация иная: извлечь пригодное для повторного использования сырье без потерь и экологических рисков в промышленных масштабах пока не удается, – делится эксперт ПНИПУ.
Ограниченный запас хода
Расстояние, которое можно проехать без восполнения энергии, остается одним из главных препятствий для широкого распространения электрокаров. Современные модели в среднем преодолевают без подзарядки 350-400 километров, тогда как бензиновая легковушка с полным баком способна уехать на 700-1000 километров, а дизельная – на 1200 и более.
– Пробег электрических авто остается их ахиллесовой пятой. Паспортные цифры, указанные производителями, почти всегда отличаются от реальных. Тесты проводят по стандартам в идеальных условиях: ровная дорога, умеренная температура, плавная езда без резких ускорений. В жизни такого практически не бывает, поэтому реальная дистанция оказывается на 10-20 % меньше заявленного, – рассказывает Сергей Пестриков.
В городе электромобиль чувствует себя увереннее: частые остановки и разгоны позволяют использовать рекуперацию. На автомагистрали машина движется с постоянной скоростью, подобная система почти не работает, и вся энергия тратится на преодоление сопротивления воздуха. При переходе с 50 до 90 километров в час запас хода может сократиться на 22-26 %, а при разгоне до 120 – еще на 23-30 %, бензиновый автомобиль в тех же условиях теряет всего около 9 % пробега.
– Расход энергии в городе составляет около 15 киловатт-часов на 100 километров, а на трассе вырастает до 18-20. У машин с двигателем внутреннего сгорания на трассе затраты топлива, наоборот, снижаются. В итоге электрические автомобили остаются преимущественно городским транспортом, а для дальних поездок требуется тщательное планирование маршрута с привязкой к зарядным станциям, что для многих водителей непривычно и создает дополнительный дискомфорт, – подчеркивает ученый.
Холод как главный враг
Низкие температуры – одна из главных сложностей для электромобилей. Несмотря на мгновенный запуск в мороз, дистанция, которую можно проехать без подзарядки, зимой сокращается на 40-50 %. Причина – энергия уходит не только на движение, но и на обогрев салона и поддержание температуры батареи. При –20 °C реальный пробег сокращается вдвое, а время для полного восстановления запаса может увеличиваться с 30 минут до 45-60.
– Это связано с физикой работы литий-ионных аккумуляторов: на морозе химические реакции внутри них замедляются, заряженные частицы движутся с меньшей скоростью, внутреннее сопротивление растет. В результате доступная емкость падает, а сама батарея вынуждена тратить заряд на собственный обогрев, что только усугубляет потери. Владельцу приходится чаще заряжаться и дольше ждать, при этом накопитель энергии изнашивается быстрее, чем в теплом климате, – комментирует ученый Пермского Политеха.
По словам эксперта, сравнивать износ батареи и бензинового мотора сложно – у них разная природа. Двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенный диапазон температур, и каждый холодный запуск наносит ему серьезный вред. Однако аккумулятор электромобиля при прочих равных условиях деградирует быстрее из-за постоянной работы в режиме заряд-разряд на морозе. Этот минус пока невозможно устранить без изменения состава накопителей энергии, и именно он чаще всего отпугивает водителей в регионах с холодными зимами.
Дорогостоящая замена
Батарея – самый дорогой элемент. Ее стоимость формируется из цен на сырье, сложности производства и технологии изготовления. Замена может обойтись в 70-80% от цены нового автомобиля, а для машин с пробегом – даже превышать их рыночную стоимость.
– Современные аккумуляторы рассчитаны на длительный срок службы – в среднем 8-10 лет или 160-200 тысяч километров пробега, а деградация происходит постепенно, поэтому необходимость в полном восстановлении возникает далеко не у каждого владельца. В некоторых случаях возможен модульный ремонт – замена поврежденных ячеек, что обходится в 2-3 раза дешевле, но такие услуги пока доступны не во всех сервисных центрах, – обращает внимание эксперт ПНИПУ.
Как продолжает Сергей Пестриков, капитальный ремонт двигателя внутреннего сгорания у бензинового или дизельного автомобиля стоит значительно дешевле – от 100 до 250 тысяч рублей, в зависимости от модели и сложности работ, что в несколько раз ниже стоимости новой батареи. Однако при покупке подержанного авто стоит учитывать, что серьезное повреждение аккумулятора может сделать восстановление экономически нецелесообразным.
Электромобиль – это не универсальный аналог бензиновой машине, а транспортное средство со своими четкими сценариями использования. В городе он дает ощутимые преимущества, но за пределами мегаполиса становятся заметны его слабые стороны. Поэтому выбор должен основываться на реальных условиях эксплуатации: климатических особенностях региона, доступности зарядной инфраструктуры, частоте поездок, типе нагрузок и бюджете.
