Электромобиль - как работает и устроен транспорт будущего

Здравствуйте, уважаемые читатели проекта Тюлягин! Сегодня мы с вами поговорим о популярных в последнее время электромобилях. Многие предполагают что электромобили полностью изменят ныне существующий рынок автопрома. Впрочем рынок уже меняется под воздействием таких технологий как каршеринг. Однако, электромобили и беспилотные авто под соусом каршеринга изменят в будущем передвижение человека до неузнаваемости. В данной статье мы поговорим о том что такое электромобиль, как он работает и сколько стоит транспорт будущего. Я рассмотрю основные преимущества и недостатки электромобиля, выгоден ли он вообще в наше время в России? Также будет приведен список самых популярных и продаваемых электромобилей в мире на 2019 год. Статья обещает быть весьма интересной, так что устраивайтесь поудобнее.

Содержание статьи:

Что такое электромобиль

Типичный электромобиль мало чем внешне отличается от обычного автомобиля, у него также 4 колеса, кузов и всего его традиционные элементы — фары, зеркала, двери и т.д.. Так что же такое электромобиль и чем он отличается от обычного?

Электромобиль — это автомобиль, который передвигается за счет одного или более электродвигателя, а не за счет привычного двигателя внутреннего сгорания. Сам электродвигатель питается от аккумулятора или другого источника электрической энергии, например также это могут быть конденсаторы и топливные элементы. Занимательно, но троллейбусы не являются электромобилями, как и трамваи, несмотря на то что они также двигаются с помощью электроэнергии. Под электромобилем понимаются именно те автомобили, которые используют электроэнергию от химических источников, кроме этого это безрельсовые средства передвижения.

История электромобилей

За последние несколько лет концепция набирает стремительные темпы, во многом благодаря Илону Маску и его компании Tesla, производящей современные электромобили. Однако, мало кто знает, что приблизительно 100 лет назад электромобили уже пытались войти в повсеместное использование у людей, однако проиграли авто с двигателями внутреннего сгорания.

История электромобилей начинается задолго раньше современных машин с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания. Первый электромобиль с электромотором появился еще в 1881 году, а его прообраз — первая тележка на электрической энергии появилась и вовсе в 1828 году, то есть практически два века назад.

Первый электромобиль, созданный в 1881 году, представлял из себя трехколесный велосипед с электрическим приводом и слабо напоминал современные автомобили. Однако несколько лет спустя английский новатор и инженер Томас Паркер создал первый серийный электромобиль с 4-мя колесами, который можно было встретить на улицах Лондона уже в 1884 году.

Великобритания и Франция стали первыми странами, которые запустили развитие электромобилей. Также не отставала и Германия с США, там электромобили появились в 1888 и в 1890-1891 годах соответственно. Первым электромобилем в России принято считать изобретение Ипполита Романова, созданное в 1899 году. Это был целый автобус, который мог перевезти до 17 пассажиров.

Конец 19 века — начало 20 века стало для электромобилей золотой эпохой, так электромобили использовались повсеместно, в том числе и как такси. На тот момент у автомобилей с электродвигателем был ряд преимуществ над паровыми авто и авто с ДВС. Так они не пахли бензином и не имели передач, как авто с двигателями внутреннего сгорания, и не имели проблем с быстрым запуском на холоде, в отличие от паровых авто, которым требовалось около 30-40 минут для запуска в зимнее утро. К началу 20-век в США было зарегистрировано 33 842 электромобиля, что соответствовало 38% от общего числа авто на рынке, против 40% паровых и 22 % машин на бензине.

Однако успех электромобилей продолжался недолго, открытие больших запасов нефти и высокая добыча по всему миру, привело к быстрому распространению автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Уже к 1930-м годам электромобили затерялись в массовом потоке традиционных авто и практически исчезли с улиц.

Интерес к электромобилям стал незначительно возрождаться лишь с 1960-х годов. Однако все созданные электромобили в те годы не доживали до серийного производства. В 1971 году электромобиль стал первым пилотируемым транспортом на Луне в рамках миссии Аполлона 15.

Энергетические кризисы 70-80-х годов 20 века интерес к электромобилям возрос сильнее, так машины с электрическими двигателями не зависели от цен на нефть и другие углеводороды. Кроме того, быстрыми темпами росли выбросы от двигателей внутреннего сгорания, что требовало поиска новых решения в технологиях передвижения. Однако, возросшего интереса так и не хватило для заполнения улиц электромобилями. Все ограничилось выпуском отдельных электрических моделей у автопроизводителей, которые не сильно пользовались спросом у покупателей.

Все изменилось в начале 2000-х. Так именно в эти годы на рынок электромобилей пришла компания Tesla Motors (ныне просто Tesla). Компания основанная в 2003 году стала специализироваться на производстве электромобилей и на солнечной энергии. И уже в 2008 году был представлен первый авто — Tesla Roadster. В качестве питания для электрических двигателей Tesla использует литий-ионные батареи. Одна из следующих моделей — Tesla Model 3 стала самым продаваемым автомобилем за первую половину 2019 году. Всего Teslа продала около 134 тысяч Model 3 за перво полугодие 2019 года, а суммарной количество продаж всех моделей Tesla составило 16 тысяч электромобилей. Не отстают от Tesla китайские конкуренты — BYD и Baic. Китай, кстати говоря занимает первое место по продажам электромобилей в мире и обходит США, Норвегию, Германию и Францию. Также успеха достиг альянс Nissan-Renault с их электромобилем Nissan Leaf.

Всего за первое полугодие 2019 года было продано около 780 000 автомобилей, рост по сравнению с 2018 годом составил 92%. Учитывая темпы рост можно говорить о 1,5 млн — 2 млн машин в год. Но несмотря на возродившийся интерес и высокие темпы роста большинство автопроизводителей электромобилей по-прежнему терпят убытки и не окупают свое производство. Кроме этого доля электромобилей по отношению к авто с ДВС не превышает 2 процентов. Всего 17 автомобилей из тысячи — с электрическими двигателями. Эти факты не позволяют уверенно говорить о том, что электромобили заменят традиционные авто в ближайшие пар лет. Однако в более далекой перспективе, на мой взгляд, будущее за электричеством.

Как работает и устроен электромобиль?

Большинство электромобилей устроены и работают по одинаковым принципам. Кроме того само устройство электромобиле несложно и проще чем конструкция автомобиля с ДВС. С внешней стороны, как я уже писал выше, электромобиль мало чем отличается от традиционного авто с бензиновым или дизельным двигателем. Точно также не отличается его ходовая часть с управлением. Ключевое отличие электромобиля заключается в его моторе, который вместо бензина и дизеля работает на электрическом токе.

В основе принципа устройства и работы электромобиля лежит механизм электромагнитной индукции. Который простыми словами состоит в том, что при присутствии переменного электрического тока в проводнике создается магнитное поле, которое согласно закону Ампера совершает отклоняющее действие. Как правило в электромобилях применяется асинхронный двигатель. Сам двигатель состоит из двух компонентов — ротор и статор. Статор всегда неподвижен, на него подается трехфазный переменный электрический ток. Далее в статоре согласно описанному выше механизму генерируется магнитное поле, которое воздействует на ротор и приводит его в движении, а именно вращение. Получаемая механическая энергия и используется для передвижения электромобиля. Занимательно что скорость вращения ротора напрямую зависит от частоты подаваемого тока, таким образом увеличивая частоту тока в источнике питания увеличивается скорость вращения ротора и как следствие скорость движения электромобиля. Для большей наглядности можете ознакомится с видео ниже.

Как видите все не так уж и сложно. Тем более, что для асинхронного двигателя не требуется коробка передач скоростей, так как он эффективно работает на всем диапазоне скоростей вращения (0 — 18 000 об/мин для двигателя электромобиля Tesla). Благодаря своей простоте по сравнению с двигателем внутреннего сгорания асинхронный двигатель обладает более высокой скоростью реагирования и как следствие более высокую скорость разгона.

Источником питания для электрического двигателя используется аккумулятор. Аккумулятор в электромобиле это не что иное как большая литий-ионная батарейка. В большинстве электромобилях аккумулятор занимает всю ширину и практически всю длину электромобиля и находится в нижней части кузова. Так, например в электромобиле Tesla Model S, в аккумулятор входит 16 блоков, с общим количеством элементов — 7000 единиц. Аккумулятор вырабатывает мощность постоянного тока, а специальный инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный. Также инвертор управляет частотой тока и как следствие скоростью автомобиля.

Виды электромобилей

По типам реализации выделяют следующие виды электромобилей:

Электромобили, оснащенные аккумуляторными батареями
Электромобили с топливными элементами и специальным топливом
Электромобили на солнечных батареях и других альтернативных источниках энергии

Также существуют отдельные виды гибридных автомобилей, но в этой статья мы их рассматривать не будем.

Точно также как и традиционные автомобили можно разделить на легковые и грузовые. Однако грузовые электромобили пока что не так популярны и на текущий момент их серийно производят единицы автопроизводителей. Грузовые электромобили сильно проигрывают традиционным грузовикам на бензине в запасе хода. Однако тут тоже есть потенциал их использования в чертах города для снижения выбросов, и многие автокомпании разрабатывают собственные грузовые электромобили.

Выгода: преимущества и недостатки электромобилей

К основным преимуществам электромобиля следует отнести следующие:

отсутствие выхлопных газов
низкая стоимость эксплуатации
высокий КПД двигателя
высокая надежность и долговечность
простота конструкции и устройства автомобиля
возможность подзарядки от розетки
быстрый и плавный разгон
бесшумность
относительная безопасность
бесплатные парковки в Москве и других городах России
большой межсервисный пробег и дешевое ТО

Недостатки электромобилей:

небольшой выбор авто, высокая цена на электромобили, мало бюджетных моделей
неразвитая доступность станций для зарядки в развивающихся странах
длительный процесс зарядки относительно заправки бензином
пока еще относительно высокая стоимость аккумуляторов, которые но надо менять раз в несколько лет.
пока еще невысокий пробег на одной зарядке

Однако большинство из перечисленных недостатков (если не все) решаемы и в ближайшие годы должны быть решены по мере развития рынка электромобилей.

Сколько стоит электромобиль — самый дорогой и самый дешевый

К одним из самых дешевых моделей электромобилей можно отнести:

Renault Twizy — стоимость от 950 тысяч рублей. (однако это скорей электро тележка по своим размерам)
Renault Fluence Z.E — более похожая на полноценный электромобиль вариант. Однако стоимость уже выше — около 2,4 млн рублей.
E.Go Life — по многим оценкам это самый доступный по цене электромобиль в Европе. Его стоимость в пересчете на рубли составляет около 850 000 рублей
BYD Е6 — популярный китайский электромобиль со стоимостью около 1,6 млн рублей.
Ora R1 — китайский электромобиль, который стоит всего около 600 000 рублей
Nissan Leaf — лидер среди «бюджетных» электромобилей по продажам, стоит 32 000 евро или около 1,4 млн рублей.
Tesla Model 3 — несмотря на то что модель является самой дешевой и доступной в линейке Тесла, ее стоимость в российских рублях составляет около 4,5 млн рублей на 2019 год.

Выше приведена стоимость новых моделей, поддержанные модели вы можете найти гораздо дешевле, однако учитывайте что в них может быть уже порядком изношенный аккумулятор.

Список самых дорогих электромобилей:

Rimac C_Two — стоимость 2 100 000 $. Это хорватский электромобиль, один из самых быстрых в мире. Скорость разгона до 100 км/ч всего 2,5 секунды.
Lotus Evija — 135 млн рублей (1,7 млн фунтов)
Genovation GXE — электромобиль стоит 750 000$
Mercedes Benz SLS Electric Drive — 550 000$
Rolls-Royce Phantom 102EX — стоимость электромобиля около 500 000$

Rimac C_Two самый дорогой электромобиль в мире — Rimac C_Two — самый дорогой электромобиль в мире

Самая дорогая модель Tesla Roadster, которая выйдет в 2020 году обойдется ее владельцу в 200 000$ и 250 000 $ по предварительному заказу. Цены на одну из самых популярных моделей — Tesla Model S доходят до 140 000 $.

Стоимость владения и обслуживания электромобиля

Стоимость владения и обслуживание электромобиля является его одним из главных преимуществ по сравнению с автомобилями ДВС. По состоянию на 2019 год эксплуатация электромобилей дешевле чем авто с ДВС, однако как правило электромобиль дороже авто с ДВС по первоначальной стоимость. Средние расходы на электромобиль в США составляют около 450-500 долларов в год, в то время как годовые расходы на авто с ДВС в среднем обходятся в 1100-1200 долларов.

В России стоимость полноценной зарядки автомобиля варьируется в пределах 100 рублей, при том что полный заряд позволяет проехать на большинстве электромобилей 150-300 километров. Так в нашей стране стоимость электроэнергии не такая высокая, то 100 км на электромобиле может вписываться в пределы 20-25 рублей. В пересчете на каждодневные расходы электромобиль получается дешевле чем общественный транспорт в Москве и других крупных городах, и значительно дешевле чем традиционные автомобили. По опросам владельцев электромобилей из недорогого сегмента, таких как Nissan Leaf их ежемесячные расходы на автомобиль и его зарядку составляют всего около 1000-2000 рублей в месяц, при активном использовании.

Рейтинг самых продаваемых электромобилей в 2019 году

По оценкам экспертов и аналитиков Sanford C Bernstein продажи электромобилей в 2019 году вырастут на 23-48 процентов и составят около 2,4-3 млн штук.

По состоянию на июль 2019 года лидерами среди автопроизводителей по продажам электромобилей за месяц являются:

Tesla — 20 000 шт.
BYD — 16 000
BMW — 9 000
BAIC — 8 000

За первое полугодие самыми продаваемыми оказались следующие модели:

Tesla Model 3 — 134 000 шт.
BYD E5 — 55 000
Baic EU — 41 000
Nissan Leaf — 35 000
BYD Yuan — 28 000
Renault Zoe — 25 000
Hyundai Kona — 24 000
Chery EQ1 — 23 000
Geely Emgrand — 22 000
SAIC Roewe l5 — 21 000

Как видим суммарно по продажам электромобилей лидируют китайские автопроизводители — BYD, Baic, Chery, Geely, SAIC. Их доля в мире по производству электромобилей составляет около 60%.

Tesla Model 3 - самый продаваемый электромобиль в мире на 2019 год — Tesla Model 3 — самый продаваемый электромобиль в мире

Что касается российского рынка, то электромобили в России только начинают набирать популярность. Самым популярным в России электромобилем является Nissan Leaf — его в стране около 3,7 тысячи штук. Также популярны поддержанные Mitsubishi i-MiEV. Далее идут модели Tesla Model S и Model X, российский электромобиль El Lada, Jaguar I-Pace, Renault Twizy, BMW i3 и Tesla Model 3. Суммарное количество автомобилей около 4,5 тысяч.

А на этом сегодня все про электромобили. Надеюсь статья была вам интересна и полезна. До новых встреч на страницах проекта Тюлягин!