Электромобили: популярные заблуждения или как вас дезинформируют
Disclaimer: на написание данной публикации (и тем более, на регистрацию на платформе) меня побудил данный пост, автор которого делает некоторые умозаключения, основываясь на видео с YouTube. Я уважаю точку зрения автора, но хотел бы добавить несколько замечаний со своей, *профессиональной* позиции.
1. EVs на государственном уровне
Дело в том, что многие государства не поддерживают популяризацию электромобилей (далее в тексте - EV, EVs) по многим причинам, отличным от "отсутствия инфраструктуры". Да, наличие сети заправочных станций является весомым фактором развития рынка электромобилей, но главным является экономическая составляющая. Во многих странах отсутсвует нормативно-правовая база, которая бы стимулировала развитие альтернативных видов транспорта. Если в США на федеральном и штатном уровнях существуют различные программы стимулирования покупки гибридных и электрических автомобилей, то в большинстве стран такая база находится в зачаточном состоянии или попросту отсутствует.
Диаграмма показывает, что правительство США субсидирует до $7500 покупки электромобиля (federal electric vehicle tax credit). Помимо этого, такие штаты как Калифорния предоставляют дополнительные бенефиты обладателям EV (state EV tax incentives).
Лоббирование интересов производителей традиционных автомобилей - тема уже сугубо экономическая, но она также играет свою весомую роль в ответе на вопрос "Почему EVs не так стремительно развиваются?"
2. Экономия потребителя
Если рассматривать экономику/экономию в масштабе потребителя, то ездить на электромобиле намного выгоднее, чем на авто с бензиновым или дизельным ДВС и, даже, чем на авто с газовой установкой. Данный сайт Департамента энергетики США позволяет сравнить цены на галлон бензина и цену на галлон электрической мощности (эквивалент энергетической емкости галлона бензина, выраженный в сходных единицах измерения, Дж).
В среднем, данные указывают на то, что "водить" EV в среднем в 2 раза дешевле, чем "обычный" авто, с точки зрения расхода топлива.
3. Касательно инфраструктуры
Большинство современных моделей электромобилей (Tesla Models S, X, 3; Nissan Leaf; BMW i3, i8) могут заряжаться от обычной 220-Вольтовой розетки (при правильном соединении в отдельной цепи, для избежания постоянного перенапряжения и разрыва). Насколько мне известно, Клуб владельцев Тесла в Алматы добились установки нескольких точек зарядки в городе, причем от силовых кабелей более высокого напряжения (зарядка проходит быстрее). Очень кстати появилась статья на Forbes, советую почитать.
Самым важным аспектом в разговорах об инфраструктуре для электромобилей является то что они не требуют таких затрат, как обычные (бензиновые и дизельные ДВС), и уж тем более, газовые аггрегаты. Говоря простым языком, построить (при этом получив все разрешительные акты) АЗС сложнее, чем построить станцию зарядки EV. В первом случае вам нужны резервуар отпуска, аварийный резервуар, резервуар ливневого слива, страховочные клапаны, трубы слива, трубы подачи доплива, пункт управления давления, и т.д. В случае с заправкой для EV, список намного короче, центральными элементами которого являются главный трансформатор и инвертер.
Еще одним важным замечанием тут является то, что качество бензина (в следствие, и расход топлива) в РК сильно отличается от развитых стран. Однако, для создания сети электрозаправочных станций, не нужно будет производить одновременную, массовую модернизацию всех трех нефтеперерабатывающих заводов (с целью получения топливного стандарта Евро-4, когда во всем мире продвигается стандарт Евро-5). Говоря просто, электричество - оно и в Африке электричество.
Тем не менее, стоит отметить что для развития инфраструктуры, нужны также интенсивные вложения в системы хранения электроэнергии (energy storage) и высокоэффективной передачи (high-efficiency energy transmission).
Электроэнергия сама по себе не берется из ниоткуда, вставил в розетку и все, зарядил и поехал, но нет.
4. Источник энергии Vs. Потребитель энергии
Мы все понимаем, что электроэнергия производится на ТЭЦ, ТЭС, ГЭС, АЭС, ВЭС, СЭС, и т.д.
Для начала, давайте введем несколько понятий: первичная энергия (primary energy) - энергия, получаемая из энергоносителей (уголь, нефть, уран, движение ветра, фотоэлектрический эффект и т.д.), вторичная энергия (secondary energy) - электроэнергия, производимая электростанциями, с пороговым показателем эффективности, и третичная энергия (tertiary energy) - электроэнергия, потребляемая конечным пользователем.
Дело в том, что обвинять электромобили в том, что они потребляют электричество с, например, ТЭЦ, - тоже самое, что обвинять чайник в том, что он использует первичную энергию угля. По такой логике, воду чайник должен греть исключительно на солнце, при этом также быстро.
Реальность такова, что большинство пользователей никогда не думает о том, откуда электроэнергия берется. Идея компании Илона Маска (Elon Musk) такова, что Tesla будет использовать электроэнергию сгенерированную солнечными панелями Solar City (другой компанией, в которую он вложил капитал). Я не идолизирую Маска, а просто хочу дать четко понять: вторичная энергия - это то, что ограничивает эффективность и экологичность EVs, но никак не они сами. Хотите утопическое будущее в котором ваша Tesla Model "?" ездит исключительно на электроэнергии из ВЭС, СЭС, биомассы? Меняйте всю систему энергопроизводства.
Ниже приведены предельные показатели эффективности производства электроэнергии из разных источников первичной энергии.
Как видно из диаграммы, ТЭЦ имеют 44%-ный предел эффективности конверсии угля в электроэнергию (принимая во внимание цикл Карно и систему регенерации). То есть, существуют физические ограничения повышения эффективности и экологичности электромобилей, в зависимости от источника первичной энергии.
5. Тема экологичности.
В видео седовласый джентельмен довольно рьяно говорит о "lifetime CO2 emissions". Касательно его сравнения, уже четко выразился personless, указав автору на некоторые недоточеты. Я бы хотел отменить только 2 вещи:
5.1. Помимо диоксида углерода, ДВС выбрасывают большое количество веществ (tailpipe emissions), таких как NOX (оксид азота, диоксид азота), N2O (оксид азота (I)), монооксида углерода (CO, угарный газ), CH4 (метан), и particular matter (микрочастицы, которые зачастую и являются причиной возникновения респираторных заболеваний). В то время как на ТЭЦ/ТЭС можно установить различные фильтры и системы улова большинства вредных выбросов (carbon capture and sequestration, NMVOC filters), установка дополнительных фильтров для большинства авто выглядит неперспективно, а даже самые современные катализаторы не могут "сгладить" экологический урок от ДВС.
5.2. Как я и говорил, речь идет о "lifetime emissions". Обычно, инженеры не говорят о lifetime emissions - вредных выделениях в течение всего использования авто. Однако, если речь пошло о LE, необходимо поговорить и о LCA - life cycle assessment - оценке жизненного цикла.
Например, сколько энергии (и соотвествующе, вредных выбросов) тратится на производство, использование и переработку обычного авто и электромобиля? И насколько эти цифры отличаются? В видео ответов на эти вопросы нет; вместо этого мы видим анимацию и какие-то цифры.
Ниже приведен график сравнения экологичности EV и дизельного авто.
Как видно с графика, электромобили имеют намного низкий потенциал вреда окружающей среде (верхняя линия в каждой тройке линий) в течение всего периода использования: производства (production), заправки (well to tank), использования (use) и утилизации/переработки (recycling).
Конкретный вывод: эффективность и экологичность электромобилей требует сложного и комплексного понимания энергетики, физики, экологии. Улучшение технологий производства и утилизации литий-ионных батарей (а может, развитие новых) послужит сильным толчком в развитии и широкомасштабном применении EVs.
Общий вывод: проверяйте факты с интернета и предоставляйте конкретные, достоверные источники.
Всем экологически чистого неба над головой!
Дополнительные источники для просвещения (на англ.)
Electric Generation Efficiency
Impacts of Electric Vehicles on Primary Energy Consumption and Petroleum Displacement
Electric vehicles' energy consumption measurement and estimation
Control of exhaust emissions from internal combustion engined vehicles
Exhaust Emissions and Its Control Technology for an Internal Combustion Engine