Подписаться! Лента новостей Техносфера Энергетика

Электромобиль поможет дышать городу и выровнять нагрузку в сети

Экологические преимущества электромобиля возрастают при условии его популярности и внедрения новейших технологий.
1 комментарий
Продолжение темы:

Электромобильная тема для беларусов стала обсуждаемой и интересной после отмены таможенной пошлины на ввоз машин с электрическим двигателем из Европы. Но в вопросе о том, насколько электрокар оправдывает свое название "экологичный" мнения расходятся. Производство, выработка энергии, утилизация батарей — об этом рассказывает Павел Горбунов, сотрудник "Центра экологических решений", инженер-автоконструктор.

- Павел, расскажи, в чем электромобиль действительно экологичнее обычного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания?

- Чтобы говорить об экологичности автомобиля правильно рассмотреть весь цикл: производство – эксплуатация – утилизация. Давайте сравним энергетическую сторону вопроса.

На стадии производства, электромобиль конструктивно намного проще (меньшее количество деталей, нет необходимости в производстве деталей двигателя внутреннего сгорания), а значит, он будет менее энергозатратен в производстве. Однако, сегодня высокая стоимость электромобиля на рынке косвенно указывает, что энергозатраты при его производстве больше, чем при производстве обычного автомобиля. Это объясняется постоянным совершенствованием технологии, низкой серийностью и высокой стоимостью материалов аккумуляторов.

Энергоёмкость производства сильно зависит от технологий производителя. Например, компания Tesla motors заявила о планах на строительство собственного завода для производства аккумуляторов, электроэнергию для работы которого будут поставлять солнечные батареи. В этом случае, их электромобили будут более "зелёными", чем электромобили многих их конкурентов.

Эксплуатация электромобиля действительно более экологична. Какими бы современными не были обычные автомобили, но сжигать природный газ на крупных ТЭЦ Беларуси всё же гораздо менее вредно для окружающей среды, чем использование ископаемого топлива (при сжигании газа отсутствует сера в выпускных газах, применяются лучшая технология очистки, стабильный процесс работы, высокие отводные трубы). Кроме того, электроэнергия может вырабатываться из возобновляемых источников. Для Беларуси промышленные масштабы такого производства — это еще перспектива, а во многих странах солнечные, ветряные электростанции уже далеко не редкость.

Потребление первичной энергии:

Чтобы оценить энергозатратность процесса эксплуатации, надо сравнить количество энергии, затраченной на один километр пробега.

КПД автомобильных двигателей не превышает 42-45%, то есть более половины энергии топлива вылетает “в трубу” сразу. Исключение составляют гибридные автомобили, двигатели которых чаще работают в экономичных режимах, а сами автомобили имеют возможность рекуперации энергии торможения.

КПД некоторых беларусских ТЭЦ, к сожалению, далеко не всех, а лишь модернизированных парогазовыми установками, достигает 55-60% электрической энергии. Необходимо также учесть технологические потери электроэнергии в энергосетях (для Беларуси это 11% по официальной статистике), КПД электродвигателя электромобиля (порядка 90%) и КПД аккумуляторной батареи (для автомобиля Tesla это около 85%). Учтя все эти потери (0,6*0,89*0,9*0,85) мы получим те же 40-45%.

Здесь надо не забывать про то, что ТЭЦ использует большую часть оставшихся тепловых излишек для нагрева воды и отопления зданий (тем самым общее использование электроэнергии повышается с 55-60% до 80-90%), а также то, что электромобиль может возвращать и накапливать электроэнергию при торможении.

Это можно проверить следующим образом:

Если обычный автомобиль расходует на 100 км в городе 7-10 литров (то есть порядка 300 – 420 МДж первичной энергии, содержащейся в бензине или дизтопливе), то электромобиль Tesla на эту же дистанцию - 25 кВт•ч (что равно 90 МДж конечной энергии, запасённой в аккумуляторах. И что означает около 200-250 МДж первичной энергии, содержащемся в природном газа). Что очень и очень неплохо.

Что касается утилизации, на борту многих современных электромобилей установлены стандартные аккумуляторы Li-Ion ячеек 18650s фирмы Panasonic. Такими укомплектовывают ноутбуки, а велосипедисты вставляют в светодиодные фары. Утилизация li-ion аккумуляторов налажена в Евросоюзе, России и Украине, причём поставщики услуг обещают утилизацию на 80%. Так как автомобиль укомплектован однотипными батареями в большом количестве, то можно ожидать, что, скорее всего, на свалку они не попадут, а действительно будут переработаны – ведь всегда проще перерабатывать однотипное. Надо помнить и о том, что качество процесса утилизации, естественно, со временем будет улучшаться.

- Если количество электромобилей резко увеличится, чем обернется это для электросетей?

- Каждая ТЭЦ имеет экономичный режим работы, и он не совпадает ни с её максимальной, ни с минимальной мощностью. Энергосистема Белэнерго работает таким образом, чтобы обеспечить максимальный спрос на электроэнергию в дневное, и в особенности в вечернее время суток. Ночью электростанции по технологическим причинам остановить невозможно, и они работают на пониженных нагрузках. Стоимость производства киловатт-часа электроэнергии как в вечернее (перегруженное), так и в ночное (недогруженное) время всегда выше оптимального. Это отражено в дифференцированных тарифах на электроэнергию для населения. Например, если к квартире установлена электроплита, то тариф составит 443,7 рубля за 1 кВт•ч во время минимальных нагрузок (с 22:00 до 17:00) и 1267,8 рубля за 1 кВт•ч во время максимальных (с 17:00 до 22:00). Разница в тарифах в 2,8 раза заставляет уже задуматься над тем, чтобы аккумулировать электроэнергию в ночное время и использовать её в дневное. Однако, в реальности, ни у кого из нас нет возможности запускать электроприборы (например, электроплиты или холодильники) в ночное время. Разве что стиральные и посудомоечные машины. Электромобили могли бы стать как раз тем средством, которые могли бы выровнять нагрузку, и, одновременно, тем самым, уменьшить стоимость производства электроэнергии.

- Экономичнее ли заправка электромобиля по сравнению с заправкой автомобиля с двигателем внутреннего сгорания?

- Источник топлива для большей части наших автомобилей, исключая газифицированные – нефть. Это гораздо более дорогое топливо, чем природный газ. Например, 1 литр бензина или дизтоплива с энергетической способностью в 42-44 МДж стоит в районе 1$, а 1м3 природного газа с той же теплотворной способностью, стоит около 0,17$ (по недавним газовым контрактам мы платили России 0,165$ за 1 м3). Таким образом, увеличение электромобилей Беларуси выгодно, с учётом того, что для производства электроэнергии можно использовать различные источники энергии, в том числе и возобновляемые.

Для потребителя использование автомобиля с расходом топлива, скажем, в 8 литров на 100 км будет обходиться в 8$ на 100 км, а покупка электроэнергии у государства для зарядки электромобиля будет стоить порядка 2.5$ по обычному тарифу (917 рублей за 1 кВт*ч). При 8-летнем сроке службы аккумуляторов и пробеге 400 000 км пользователь сэкономит до 22 000$. Впрочем, сравнивать все затраты во время эксплуатации сейчас еще сложно. Нужно учитывать отсутствие расходов на покупку машинного масла, отсутствие необходимости в услугах квалифицированных механиков, но необходимость в услугах других специалистов по обслуживанию электромобилей. В целом, электромобиль должен быть проще в эксплуатации (нет двигателя, трансмиссии, пониженный износ тормозной системы).

- Сейчас электромобили рассматривают, в основном, как городской вид транспорта. Как изменится экология Минска при условии увеличения количества электромобилей на городских улицах?

- Автомобили с ДВС являются основным источником загрязнения воздуха в Минске (по оценкам Минприроды, на их долю приходится 70-80% загрязнений). В выхлопных газах автомобилей присутствуют углекислый газ, оксид серы, оксиды азота, в выхлопных газах дизельных двигателей присутствует опасная для организма человека сажа. Контролировать соответствие экологическим нормам 800 000 автомобилей одного только Минска очень сложно. По данным Минприроды, в 2012 году более 12% автомобилей на наших дорогах нарушали нормы по токсичности, а 9% - по дымности.

Только ради того, чтобы жители города могли дышать чистым воздухом, стоило бы в городах развивать любой электрический транспорт (как частный, так и общественный), каким бы дорогим он нам ни казался. Он дорог только с первого взгляда, если рассчитать стоимость косвенных затрат, в которых следует включить и издержки на заболевания людей, то стоимость использования автомобилей с двигателями внутреннего сгорания будет выше. Именно этот важных нюанс заставляет власти многих стран Европы вводить программы поощрения владельцев электромобилей (например, бесплатные станции заправки, отсутствие таможенных сборов и т.д.).

- Что должно произойти, чтобы электромобили стали популярнее традиционных автомобилей с ДВС?

- Увеличение спроса на электромобили возможно в двух случаях. Либо это случится в связи с сильным ростом цен на нефтяное топливо, либо произойдёт развитие технологий производства аккумуляторных батарей и стоимость автомобилей начнёт снижаться. И, конечно, правильная политика поддержки владельцев электромобилей государством может способствовать активному развитию этого сектора.

Беседовала Вероника Реут

Ранее по теме:

Комментарии читателей: