Яким буде двигун автомобіля майбутнього?

Двигуни внутрішнього згорання на нафтопродуктах вичерпали себе і не мають перспективи розвитку. І не лише тому, що запаси вуглеводнів у світі поступово вичерпуються, а й тому, що вчені всього світу постійно працюють над розвитком більш енергетично ефективних та/або екологічно чистіших джерел енергії.

Останнім часом у вітчизняних ЗМІ поширюється все більше інформації про доцільність заміни – особливо у великих містах – екологічно «брудних» автомобілів з двигунами внутрішньо згорання на екологічно «чисті» електромобілі.

Зокрема, нещодавно міністр внутрішніх справ Арсен Аваков заявив, що Національна поліція в рамках програми виконання Кіотського протоколу отримає 651 гібридні електромобілі Mitsubishi Outlander PHEV, які прийдуть на заміну морально та фізично застарілим УАЗ-ам, якими все ще користуються наші силовики.

Чотирьохпривідний гібридний Outlander має бензиновий та два електродвигуни і може працювати лише на електротязі. Бензиновий двигун включається автоматично лише на високій швидкості (максимальна – 170 км), коли електродвигунам бракує потужності. Повна зарядка акумулятора ємністю 12 кВт/год від мережі 220 В і силою струму 10А займає 4 години. Автономний пробіг лише на акумуляторі складає 52 км на швидкості до 120 км/год. Витрата бензину – 1,9 л на 100 км. Викиди вуглекислого газу у цього автомобіля складають 44 г/км (згідно з інформацією, наданою міністром Аваковим, у результаті реалізації програми шкідливі викиди в атмосферу зменшаться ледь не в 6 разів).

Відомо, що державаний Укргазбанк у рамках проекту, який реалізується спільно з компанією ТОКА вже відкрив декілька безкоштовних (NB!) електрозаправок у Києві. Планується також відкриття таких заправок і в інших українських містах.

У суспільстві глибоко вже вкоренилася думка, що транспортні засоби на електротязі зовсім не забруднюють атмосферу. Чи відповідає це дійсності?

Відповідь залежить, у першу чергу, від технологій генерування електричної енергії, якою заряджаються їх електричні батареї, адже відомо, що виробництво електроенергії базується на спалюванні мазуту, вугілля, природного газу, використанні атомної енергії, енергії води, Сонця та вітру.

В Україні трохи менше половини електроенергії виробляється на АЕС, і десь стільки ж на ТЕС та ТЕЦ, решта – на гідроелектростанціях. Альтернативна електроенергетика, яка використовує енергію сонця та вітру, перебуває в Україні фактично в зародковому стані (навіть у найбільш розвинених країнах Заходу її частка не перевищує 5%).

Якщо ГЕС є екологічно чистими, а АЕС можна умовно – за дотримання належних вимог безпеки – такими вважати, то ТЕС та ТЕЦ такими зовсім не є. Адже для виробництва електроенергії вони спалюють вугілля, мазут чи природний газ, забруднюючи при цьому атмосферу. А саме теплові електростанції та електроцентралі (дають ще й тепло) виробляють ледь не половину вітчизняної електроенергії.

Тому електромобілі не можна вважати екологічно чистими, хіба що вони забруднюють атмосферу не в місці безпосереднього використання, а там, де виробляється електроенергія, якою заряджаються їх електричні батареї.

Майже напевне заява міністра Авакова – як, до речі, і багато інших – про зменшення шкідливих викидів в атмосферу ледь не в 6 разів навряд чи відповідає дійсності, адже швидше за все не бере до уваги шкідливі викиди СО2 під час генерації необхідної для живлення електромобілів електроенергії.

До того ж енергоефективність електромобілів нижча порівняно з автомобілями, обладнаними двигунами внутрішнього згорання. Так, енергоефективність електричного двигуна складає лише 25% порівняно з 50% у сучасного турбодизельного двигуна. А це значить, що для забезпечення однакового пробігу потрібно спалити на 25% більше дизельного пального на ТЕС для генерації електроенергії для електромобіля, ніж безпосередньо у двигуні внутрішнього згорання автомобіля з турбодизельним двигуном.

Причина в тому, що мають місце значні – до 75% – втрати під час перетворення енергії з одного виду в інший: з теплової в електричну, з електричної (змінний струм) в хімічну під час зарядки акумулятора, з хімічної в електричну (постійний струм), якою живиться двигун електромобіля.

До того ж, якщо розвивати електромобільний транспорт, то потрібна розгалужена інфраструктура його зарядки (мережа заправок відповідної потужності), що вимагає значних інвестицій, які, у свою чергу, можуть зробити вартість електроенергії для електромобілів значно вищою і – не виключено – навіть непривабливою для їх власників. Щодо безкоштовних заправок для електромобілів, то вони будуть – якщо дійсно будуть – безкоштовними лише на початковій стадії їх «розкрутки». Адже всі добре знають, що безкоштовний сир буває лише в мишоловці.

Відомо також, що викиди СО2 під час спалювання природного газу на 25% менші, ніж при спалюванні дизельного пального чи бензину. Відомо, що в Україні вже майже кожен третій автомобіль обладнаний ГБО, що дозволяє десь удвічі зменшити витрати на 100 км пробігу (вартість установки ГБО складає в Києві десь від 8 тис гривень). Чому б для зменшення забруднення довкілля не підтримати на державному рівні саме обладнання автомобілів ГБО? Щоправда ціна на газ на внутрішньому ринку досить волатильна. До того планується відновити техогляд автомобілів, під час якого потрібно буде надавати офіційний дозвіл виробника на їх обладнання ГБО. Все це, звісно, негативно вплине на кількість на наших дорогах автомобілів, двигун яких працює на газу.

З іншого боку, не факт, що популярна сьогодні тенденція з просування електромобілів на масовий ринок не заведе людство в глухий кут, адже поклади вуглеводнів у світі поступово вичерпуються, а АЕС можуть собі дозволити мати далеко не всі країни.

Особливо якщо брати до уваги, що японська компанія Toyota ще в грудні минулого року розпочала серійний випуск і продаж автомобілів з водневими двигунами. З 2020 року компанія планує випускати не менше 50 тис таких автівок щороку. Основною перешкодою для їх широкого розповсюдження є не так порівняно висока вартість – вартість нового седана Mirai з водневим двигуном складає майже $61 тис, з яких японський уряд компенсує $17 тис – як брак інфраструктури. Наразі в Японії є лише близько 30 заправок, які розміщені виключно у великих містах.

Єдиним продуктом роботи водневого двигуна автомобіля Mirai є вода, шкідливих викидів в атмосферу немає взагалі. Бака водневого пального вистачає на 650 км пробігу, а заправка займає не більше 3 хвилин. Компанія Nissan також запланувала продаж подібного авто вже цього року.

Як бачимо, енергетичний голод людству не загрожуватиме принаймні доти, доки на планеті Земля буде вода. А так як homo sapiens без води жити не може взагалі, то до енергетичного голоду людська цивілізація просто не доживе.

Що ж до питання на автомобілях з якими двигунами їздитимуть наші нащадки, то однозначної відповіді на нього дати наразі просто неможливо. Адже технології постійно розвиваються і змінюються. У тому числі і технології автомобілебудування.