ELIT

Чому дизельні і бензинові авто зникнуть нескоро

17 февраля 2020

Чи правда, що бум електрокарів означає швидку смерть автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння?

На початку 2000-х Ілона Маска з його ідеями про електрокари Tesla вважали божевільним. Тепер же багато виробників заявляють про швидке припинення випуску машин з ДВЗ, електрокари стають буденністю навіть в Україні, а в медіа цілком серйозно обговорюють повну відмову від автомобілів на викопному паливі.

Ще 20 років тому для пересічного українця було немислимо, що авто може їздити на чомусь, крім бензину, дизеля або газу.

Поки в Японії готували перші гібридні моделі і розробляли водневі силові установки, в нашій країні не було нічого крутішого, ніж можливість заправлятися на нелегальній АЗС.

Ситуація змінилася наприкінці 2000-х, коли разом зі світовою економічною кризою нагрянуло підвищення цін на нафту, а глобальне потепління, нарешті, стали сприймати всерйоз.

Влада різних країн почала субсидувати виробництво електрокарів і заявила про швидку заборону на пересування дизельному транспорті у великих містах.

Ну а найбільші автоконцерни (звісно, не без «дизельгейту») стали знижувати показники шкідливих викидів своїх машин і були змушені додавати в модельний ряд нових авто все більше електрокарів.

Далекоглядний Маск зі своєю Tesla виявився лідером світового ринку повністю електричних авто, і навіть на українських дорогах тепер можна зустріти EV найрізноманітніших станів. Від «крилатої» Model X нашого президента до бюджетних Nissan Leaf, якими кишать сервіси каршерингу.

Але чи означає це, що авто на викопному паливі доживають свої останні роки? 

Новий тренд?

Електрокари поступово набирають популярність і виходять далеко за межі Каліфорнії та Скандинавських країн.

В Україні, наприклад, тільки за січень зафіксували зростання продажів електрокарів утричі. За даними Укравтопром, стрибок стався через купівлю автомобілів на вторинному ринку. Хітом, як і раніше, залишається Nissan Leaf, який, до речі, найчастіше привозять з США, ну а дорожчі Tesla у нас пасуть задніх.

До речі, з першого січня 2020-го мав набрати чинності закон, згідно з яким на електрокари потрібно встановлювати зелені номери. А за стоянку або зупинку біля станцій підзарядки електрокарів водії авто з ДВЗ тепер можуть отримати штраф від 340 до 510 грн. І це тільки в Україні.

Інші країни йдуть на більш радикальні заходи для впровадження і масового поширення електрокарів: у деяких європейських столицях вже оголосили про плани прибрати всі дизельні авто зі своїх доріг до 2025 року; в «зв'язку з обмеженнями і падінням популярності дизельних моторів у Європі», Toyota і Porsche зупинили виробництво деяких дизельних моделей, так само як і Nissan з Volvo; а в Volkswagen говорили, що припинять випускати будь-які ДВЗ з 2026-го.

Німецький автогігант почав реалізовувати свої цілі з представленої кілька місяців тому моделі ID.3. Маркетологи анонсують це авто як перший масовий електрокар, цілячись на продажі по кілька мільйонів машин на рік. Цікаво тільки, як електричний нащадок Golf витримає конкуренцію з суперхітовою Model 3 і майбутньою Model Y.

Що говорити, навіть у Ford пожертвували гордим ім'ям "Mustang" задля привернення уваги до свого першого електрокара.

Однак, варто критичніше ставитися до хайпу навколо екологічно чистих авто.

По-перше, не наймасовіші, але не менш впливові виробники на кшталт BMW не соромляться заявляти, що навіть через 10 років абсолютну більшість їхнього модельного ряду становитимуть машини з ДВЗ. Не кажучи вже про провідний у світі гігантський концерн Toyota, який упустив ринок електрокарів і досі вперто розвиває гібриди та водневі авто.

По-друге, що більш важливо, продажі електрокарів досі несумірні з продажами автомобілів на викопному паливі. Це принципово різні ринки, і частка повністю електричних машин глобально за різними оцінками становить всього кілька відсотків.

Добре, що в Україні їздять кілька тисяч старих Leaf зі Штатів, але масово люди все одно купують дизельні та бензинові мотори, тому що це дешевше, надійніше і набагато ефективніше.

Навіть у США, де авторинок розвинений найкраще в світі, а інфраструктура електрозаправок дозволяє не морочитися з запасхом ходу EV, компанія Ford за один рік продає більше одних лише пікапів F-Series, ніж всі виробники електрокарів сумарно.

Ймовірно, ситуація може кардинально змінитися за найближчі 10−20 років. Але навряд чи автомобілі на викопному паливі повністю зникнуть з ринку навіть до середини XXI століття.

Чому електрокари не витіснять авто з ДВЗ?

Незважаючи на потужне лобі викопного палива, бензинові та дизельні машини мають більше шансів залишитися на ринку тільки тому, що електрокари ще не скоро стануть досить ефективними і практичними.

Не торкаючись суперечки про те, наскільки виробництво електрокарів шкодить навколишньому середовищу, розглянемо три основних недоліки «зелених» автомобілів.

1. Енергоємність

Минулого року лауреатами Нобелівської премії з хімії стали вчені, які кілька десятків років розробляли ефективні літій-іонні акумулятори.

Один з них досліджував надпровідники і вперше виявив найважливіше джерело літію, інший — удосконалив розроблений катод, додавши в нього оксид кобальту, а третій зібрав напрацювання своїх колег і створив першу комерційну літій-іонну батарею.

Завдяки цим відкриттям нам доступні легкі та ефективні літій-іонні батареї, які ми використовуємо не тільки в гаджетах, але і в електротранспорті. Іншими словами, компактний акумулятор у вашому смартфоні зараз може вміщати достатню кількість електроенергії, щоб підтримувати роботу пристрою кілька діб, в залежності від режиму використання.

Цього вдалося досягти завдяки збільшенню щільності енергії та потужності літій-іонних АКБ, чим займалися хіміки з початку 1970-х. Незважаючи на це, сучасні АКБ як і раніше сильно поступаються викопному паливу за показником питомої щільності енергії на одиницю об'єму.

Наприклад, еквівалент щільності енергії бензину становить приблизно 12,7 кВт-год/кг. Цей же показник у найбільш просунутих літій-іонних АКБ сьогодні може досягати лише 265 Вт-г/кг.

Таким чином, навіть за найкращих умов щільність енергії бензину майже в 50 разів вища, ніж у найкращих літій-іонних батарей. Це означає, що один кілограм бензину (близько 1,35 літра, в залежності від складу і температури) вміщує стільки ж енергії, скільки і сучасна АКБ, вагою приблизно 48 кг.

Якщо враховувати, що бак звичайного легкового авто може містити близько 50 літрів бензину (37 кг), його енергетичний еквівалент в літій-іонній батареї наблизиться до двох тонн. Уявіть собі електрокар з таким акумулятором, — низький центр тяжіння вам гарантовано.

Ще раз, йдеться не про запас ходу, який забезпечує повністю заряджена батарея, або витрати палива на 100 км, а тільки про різницю в щільності енергії між бензином і літій-іонним акумулятором. Хоча за цими показниками цифри не сильно відрізняються, адже в середньому акумулятор електрокара важить від 400 до 600 кг, що еквівалентно щільності енергії 15 літрів бензину.

Так, технології акумуляторів з кожним роком удосконалюються і їх ефективність постійно підвищується. Але відставання АКБ від викопного палива як і раніше занадто велике і сьогодні нам, як справжнім варварам, куди простіше зробити і спалити півтора літра бензину, ніж розробляти 50-кілограмову батарею з аналогічною щільністю енергії.

2. Утилізація акумуляторів

Не варто забувати, що після використання повного бака бензину, ми можемо за кілька хвилин знову його наповнити і поїхати далі, повторюючи цю процедуру необмежену кількість разів.

Хейтери електрокарів можуть пригадати швидкість зарядки, але не будемо враховувати це тут. У Porsche нещодавно представили свій Taycan з батареєю, яка може заряджатися майже повністю трохи більше ніж за 20 хвилин. Візьмемо це за відправну точку.

Ключова проблема з EV — ресурс і утилізація їхніх акумуляторів. Так, у Tesla є цикл переробки батарей своїх електрокарів і вони підтримують клієнтів, які використали весь ресурс акумулятора.

Але, по-перше, навіть у Tesla тільки прагнуть до повного циклу переробки та повторного використання АКБ своїх автомобілів. По-друге, потрібно багато часу для того, щоб кожен виробник електрокарів на всіх своїх ринках створив сервіси заміни й переробки акумуляторів, хоча б приблизно схожі на ті, що є у Tesla.

Кілька місяців тому вчені з Університету Бірмінгема опублікували дослідження, згідно з яким використані акумулятори електрокарів можуть стати справжньою проблемою не тільки для їхніх власників, а й для навколишнього середовища.

Автори роботи прийшли до висновку, що з близько одного мільйона електрокарів, які продали в 2017-му, найближчим часом на звалищах можуть виявитися приблизно 250 тис. тонн акумуляторів. Використані АКБ як і раніше мають високий ризик загоряння та вибуху, що може призвести до викидів токсичних продуктів горіння.

Вчені радять виробникам електрокарів розробляти батареї, які можна легко знімати і переробляти їх матеріали в кінці робочого циклу. Наприклад, у Японії зі старих АКБ електрокарів роблять сонячні панелі.

Експерти впевнені, що автовиробники спочатку повинні бути заточені на отримання прибутку від старих акумуляторів. Для цього потрібно готувати спеціальний цикл виробництва.

«Ідея „дизайну для утилізації“ — це те, що виробники батарей повинні тримати у себе в голові. Таке мислення має в цілому супроводжувати виробництво», — писали вчені.

Не варто також забувати про проблему видобутку літію і кобальту, які необхідні для акумуляторів електрокарів. Основні родовища цих матеріалів розташовані в Чилі і Конго, де поширена нелегальна експлуатація природних ресурсів і дитяча праця.

Через це в Tesla обіцяли вдосконалити свої технології виробництва і знизити кількість кобальту в акумуляторах, а інші виробники батарей зобов’язалися відслідковувати, наскільки легально видобувають необхідну сировину в цих країнах.

3Собівартість виробництва та продажу

Останньою, можливо найважливішою, проблемою поширення електрокарів залишається їх низька рентабельність для виробників.

НВ не раз писало про те, скільки потрібно було пережити компанії Tesla, щоб вийти в плюс за чистим прибутком у своїх квартальних звітах. За останні кілька років тільки ледачий не «ховав» дітище Ілона Маска, але з виходом першого масового електрокара Model 3 справи компанії пішли в гору.

А це, на секундочку, нині найпопулярніший бренд електрокарів у світі, який був спочатку заточений виключно під виробництво EV.

Для класичних автоконцернів різка необхідність розробляти електрокари означала величезні витрати й інвестиції, через що багато брендів стали об'єднуватися і готувати спільні платформи для нових автомобілів.

Очевидно, лідери ринку на кшталт Volkswagen можуть дозволити собі інвестувати десятки мільярдів доларів у розвиток електрокарів. Але для менших виробників невигідно витрачати гроші на створення автомобілів, які мають мізерні показники продажів.

У підсумку, технології електрокарів розвиваються повільніше, і ринкова вартість нового авто з ДВЗ залишається на порядок нижче, ніж у аналогічної моделі з електричною силовою установкою.

Виходом для невеликих компаній залишається розвиток і вдосконалення своїх бензинових і дизельних двигунів. Одними з найбільш яскравих прикладів компаній, які продовжують розвивати технології ДВЗ, коли всі від них відмовляються, залишаються Mazda, Kia, Hyundai, Renault та інші.

Незважаючи на вихід свого першого електрокара Mazda CX-30, нещодавно керівництво японського бренду анонсувало вихід «чистого і високоефективного» дизельного двигуна, який повинен з’явитися у 2020-му.

У тій же BMW впевнені, що технології ДВЗ буде дуже складно замінити на аналогічні електричні силові установки, через що двигуни на викопному паливі залишаться актуальними ще як мінімум 30 років. Про це нещодавно заявив керівник відділу досліджень і розробок BMW Клаус Фреліх.

«Що стосується дизельних двигунів, виробництво 1,5-літрового трьохциліндрового двигуна буде припинено, і 400-сильний шестициліндровий двигун не отримає заміну, тому що його дуже дорого і складно побудувати з чотирма турбінами. Проте, наші чотирьох- і шестициліндрові дизелі працюватимуть ще не менше 20 років, а наші бензинові установки — не менше 30 років», — казав Фреліх.

Хай там як, за прогнозом Boston Consulting Group, до 2030-го приблизно половина глобальних продажів автомобілів, як і раніше буде припадати на чисті бензинові та дизельні авто.

Аналітики впевнені, що третина нових авто будуть виходити з конвеєра з різними видами гібридних силових установок, ну а кількість повністю електричних машин зросте до 18%.