Лжеэкологичность. Электромобили спасут мир? Или нет?

Электромобили имеют много достоинств: проще в управлении, не загрязняют окружающую среду — нет не только отработавших газов, но и отработавших масел, им не нужна коробка передач — у электромотора идеальная характеристика, у них высокая динамика. И, без сомнения, их количество будет быстро расти.

Цена чистоты

За последние годы автомобили сильно изменились — они стали одновременно быстрее и экономичнее. Конкуренция заставляет производителей выжимать из конструкции максимум на радость потребителям. Но в последние три десятилетия на создателей автомобилей все больше влияют экологические требования.

Раньше они ужесточались по содержанию в отработавших газах автомобилей различных вредных веществ — некоторые из них просто запретили (тетраэтилсвинец), по другим нормативы ужесточены в десятки раз. И вот теперь, когда по сравнению с моделями сорокалетней давности отработавшие газы ныне выпускаемых автомобилей стали, кажется, менее вредны, чем пар из вейпа (не говоря уже о сигаретном дыме), законодатели говорят, что их избирателям уже этого мало!

C 2009 года Европейский союз нормирует количество выбрасываемого автомобилями углекислого газа. Причем нормы устанавливаются для всех выпускаемых каждым производителем автомобилей — это стало одной из причин появления гибридных версий многих моделей (для гибридов используется другой метод расчета выбросов CO2) и компактных моделей премиальных брендов. Снижение выбросов углекислого газа достигается только понижением расхода топлива — ведь углекислый газ получается именно из топлива. Для этого используются все доступные конструкторам методы. Например, уменьшение объема двигателей — они и расходуют меньше, и сами по себе легче. Правда, чтобы сохранить динамические характеристики автомобиля, приходится усовершенствовать системы впрыска, добавлять турбонаддув — словом, усложнять конструкцию двигателя. Все более частое использования автоматических трансмиссий разных типов — также ради экологии. Компьютер гораздо точнее человека может выбрать передачу и момент переключения, а большое количество ступеней (сейчас восемь передач — практически стандарт, а 10-ступенчатые «автоматы» — реальность) позволяет держать двигатель именно в том режиме, где расход минимальный.

С одной стороны, потребителя — то есть нас, — это должно только радовать. Скорость та же, бензина тратим меньше… Но итогом усложнения конструкции становится снижение долговечности и надежности.

Да и с экологической чистотой новых конструкций не все очевидно. Скандал с фольксвагеновскими дизелями показал, что законодатель не так уж тщательно подходит к формулировкам и проверкам. Ведь инженеры с точностью выполнили поставленную задачу — в тех условиях, которые им задали, автомобиль выдавал именно те параметры, которые требовались. Так водитель аккуратно проезжает мимо камеры на требуемой скорости — а за пределами зоны действия радаров топит на всю катушку. Вспомните, как меняется звук двигателя большинства автомобилей, когда на тахометре стрелка пересекает отметку примерно 4000 об/мин, и как растет мгновенный расход топлива на бортовом компьютере — значит, вы вышли за пределы того диапазона, в котором двигатель работает на тестах. И теперь никакие нормы не соблюдаются...

Скорее всего, то же самое происходит и с выбросами углекислого газа. Реальные показатели определенно отличаются от полученных в ходе официальных испытаний, это очевидно всем. Неудивительно, что вопрос хотят решить радикально — отказом от ДВС.

Когда запретят ДВС?

Франция собирается в 2040 году запретить продажи новых легковых машин с двигателями внутреннего сгорания. Уже к 2024 году будет запрещена эксплуатация любых дизельных автомобилей в Париже. С 1 июля этого года в город не имеют права въезжать дизельные легковые автомобили, выпущенные ранее 2006 года, и грузовики и автобусы, изготовленные до 1 октября 2009 года. Далее ограничения будут ужесточаться. Примеру столицы уже собираются последовать другие крупные города Франции — Гренобль и Страсбург. Афины собираются запретить въезд всех автомобилей с дизелем в 2030-м, а Амстердам — вообще любых транспортных средств с ДВС с того же года.

О запрете продаж легковых автомобилей на ископаемом топливе объявила также Великобритания, такие планы обсуждаются в других странах.

Когда вступают в силу запреты на продажу/регистрацию новых легковых автомобилей с ДВС:

Главная цель теперь уже не только сделать воздух чище, как это было в случае с ужесточением требований по отработавшим газам, а уменьшить выбросы углекислого газа, который играет главную роль в мировом потеплении. Как говорят, автомобильный транспорт генерирует около трети всего мирового производства углекислого газа. При этом именно использование ископаемого топлива, то есть нефтепродуктов, создает главную проблему — углерод, содержащийся в нефти и газе, при сгорании топлива этот самый CO2 и создает. Считается, что при его избытке возникает парниковый эффект и это вызовет потепление климата во всем мире. От этого начнут таять полярные льды, уровень мирового океана поднимется, Нью-Йорк, Стокгольм, Неаполь, Санкт-Петербург и другие прибрежные города затопит.

Теорию глобального потепления не раз оспаривали, однако на данный момент она считается общепризнанной, и именно она легла в основу действий законодателей.

Результатом стало ужесточение требований к автомобилям — именно на выбрасываемых объемах углекислого газа (в граммах на километр пробега) основаны налоги на автомобили в Европе. Для соблюдения этих требований нужны системы «стоп-старт» и системы рекуперации энергии. Гибриды — следующий шаг в этом направлении, наличие генератора-аккумулятора-электромотора позволяет собирать излишки энергии. А электромобили полностью решают эту проблему — у них нет отработавших газов в принципе.

Такая политика уже привела к усложнению и, соответственно, удорожанию автомобилей. Некоторые автопроизводители — например, Volvo, — отказываются от автомобилей с одним только ДВС и теперь выпускают лишь модели с гибридным приводом и электромобили. Следующее поколение Ford Mustang будет электрическим, и к тому же не купе, а пятидверным кроссовером…

Министерство окружающей среды, охраны природы и ядерной безопасности ФРГ считает, что в 2035 году в мире будет эксплуатироваться два миллиарда электромобилей.

А чист ли мальчик?

Если смотреть на электромобили глазами шведской школьницы или калифорнийской домохозяйки, такие машины вообще ничего не выбрасывают. Ну разве что продукты износа тормозных колодок, но их домохозяйка не замечает.

Если взять всю цепочку, картина меняется.

Электричество вырабатывается в основном на тепловых электростанциях — более 60 процентов получается за счет сжигания угля и газа. То есть заряжая электромобили таким электричеством, мы просто переносим место возникновения углекислого газа с дороги или улицы на электростанцию.

Основной возобновляемый источник энергии — гидроэлектростанции. Новые типы производства электроэнергии — ветряки и солнечные батареи, довольно популярные в Европе, в мировом производстве занимают менее десяти процентов в общей сложности.

Доля видов электростанций в мировом производстве электроэнергии (2017/2018 годы, Международное энергетическое агентство):

И если смотреть динамику, то доля угля не меняется уже много десятилетий. Как и ГЭС. Теряют позиции только атомные электростанции — в 90-е годы они вырабатывали более 17 процентов электричества на планете, а теперь — лишь 10. Их в основном и замещают новые типы источников. А ведь именно АЭС практически не вносят никакого «вклада» в выбросы углекислого газа. Но «зеленые» требуют их закрывать, так как боятся последствий катастроф.

Ситуация меняется, если сузить поле зрения до масштабов отдельных стран. Популярность электромобилей в Норвегии связана с тем, что в этой стране вся электроэнергия вырабатывается гидроэлектростанциями. То есть в Норвегии отказ от использования ДВС действительно сокращает загрязнение воздуха и выбросы углекислого газа.

Аналогичная ситуация в Парагвае и Бразилии: до 90 процентов электроэнергии эти страны получают от ГЭС. Совместно эксплуатируемая этими государствами станция «Итайпу» — вторая гидроэлектростанция в мире по мощности (первая — «Три ущелья» в КНР), расположена на границе двух стран. Она обеспечивает от 70 до 90 процентов потребностей Парагвая, причем он получает половину ее производства. Бразилия, кстати, тоже один из мировых лидеров по использованию энергии из возобновляемых источников, только здесь в числе таковых — биоэтанол, то есть технический спирт, который делают из сахарного тростника. Он используется в качестве топлива для автомобилей.

Во Франции вклад тепловых станций (в основном на газе) невелик, всего около семи процентов. Более 70 процентов электричества там дает мирный атом, еще 12 — ГЭС. Этой стране тоже имеет смысл переходить на электропривод ради снижения выбросов углекислого газа.

В Дании стремительно выросла доля энергии, получаемой от ветра, — почти половина! И еще 17 процентов датчане получают от биотоплива. Тут запрет ДВС тоже эффективен. А зачем это соседним Нидерландам, не очень понятно: их энергетика основана на газе (50,7 %) и угле (26,3 %).

Германия не без успеха стремится перейти от ископаемых топлив на новые источники энергии, и с 2000 года доля возобновляемых источников в производстве электроэнергии в ФРГ выросла в шесть раз — с шести процентов до 36. Так что электромобилизация Германии также должна привести к снижению выбросов парниковых газов.

В Китае две трети электроэнергии получают благодаря сжиганию угля, и переход на электропривод имеет смысл разве что в надежде на экспорт самих электромобилей и решение экологических проблем в больших городах — там их много и они действительно очень большие. Лидер, кстати, не Пекин, а Чунцин (в нем 34 миллиона жителей!). Шанхай (24 млн) и Пекин (21 млн) занимают второе и третье места. Есть где развернуться борцам за чистоту воздуха.

В России основной источник электричества — природный газ (47 %), есть и уголь, но доля его уменьшается и дошла до 16 процентов — примерно столько же мы получаем от АЭС и ГЭС. Прочие источники дают совсем немного — кстати, в их числе — сжигание мусора.

Вывод — действительно полезными для экологии электромобили будут не везде.

То, что остается за кадром

Если же учесть еще и производство электромобилей и аккумуляторов для них, то выясняется, что снижение выбросов углекислого газа при эксплуатации лишь компенсирует огромные выбросы при производстве. Volkswagen подсчитал суммарный выброс CO2 за весь цикл производства и эксплуатации дизельного Golf и сравнил с его электрической версией. Получилось, что обычная дизельная легковушка уравнивается по этому параметру с электромобилем лишь после пробега в 125 000 км. То есть через несколько лет, а до этого дизель — экологичнее. Правда, при пробеге в 200 000 км Golf TDI с ДВС, конечно, превосходит e-Golf по выбросам углекислого газа уже примерно на 15 процентов. И это они еще не сравнивали с бензиновыми моделями — у них-то по части CO2 дела еще хуже.

Впрочем, есть немало исследований, которые показывают как превосходство электромобилей в этом плане, так и то, что классический автомобиль все-таки в итоге может быть если не «чище», то как минимум не хуже электрического.

В таких условиях приходится прийти к выводу, что тут нет реального превосходства ни у того, ни у другого. На самом деле если вас действительно волнует проблема углекислого газа — пересаживайтесь на общественный транспорт. Даже автобусы куда эффективнее с этой точки зрения, чем легковые автомобили — они просто тратят меньше топлива на каждого пассажира. А использование такси и каршеринга означает снижение потребности в выпущенных автомобилях — и электрических тоже.

Батарея до и после

Одна из проблем, которую видят противники электрификации, — что делать с отработавшими батареями? Их нельзя просто выкинуть, необходим довольно сложный процесс утилизации. Не только из экологических соображений, но и для достижения экономического эффекта — из отработавших батарей можно извлечь материалы для новых, например, тот же литий.

Автопроизводители принимают меры, чтобы батарея служила как можно дольше, — например, они никогда не заряжаются и не разряжаются полностью (конкретные уровни никто не раскрывает) именно для того, чтобы оттянуть деградацию. Уже разработаны проекты вторичного использования батарей с автомобилей в качестве домашних накопителей энергии — электричество ведь продукт мгновенного потребления, у электросетей нет возможностей держать запасы: например, ГЭС при спаде потребления просто вхолостую сбрасывает воду, поскольку энергию негде накопить. Именно поэтому поставщики пытаются сгладить пики потребления разными тарифами. Так вот батарея дома позволит набирать электричество из сети ночью. А расходовать из этой батареи утром и вечером, в пиковые часы. И потребителям дешевле, и энергетикам легче.

Чем это грозит?

Для России как экспортера нефти и газа снижение спроса в мире на топливо означает падение доходов от экспорта — и очень существенное.

От электромобилей некуда деваться — они уже есть, и производство их растет. Ими легко управлять, они быстрые, их легче конструировать — общий объем агрегатов и оборудования примерно тот же, что и ДВС с трансмиссией, но их можно ставить по-разному, и это дает гораздо больше свободы при их компоновке.

Электропривод — идеальный «напарник» систем автономного управления, он легко сочетается с компьютером.

Но поскольку электромобили требуют развитой инфраструктуры, удобнее и дешевле всего использовать их в больших городах. Неплохо они вписываются и в каршеринг — если водители будут оставлять их именно на зарядках.

В условиях России у электромобиля есть два естественных препятствия (помимо прочих). Первое — холод. Аккумуляторам для эффективной работы необходимо соблюдение теплового режима, поэтому батареи обычно собирают сами производители электромобилей — нужно интегрировать систему климат-контроля и вписать все это в конструкцию автомобиля. А людям надо тепло — и ДВС выдает его совершенно бесплатно. Это его естественный недостаток (не все тепло, полученное из топлива, идет на вращение колес), но зимой он превращается в достоинство. В электромобиле на обогрев расходуется энергия из аккумулятора. И на большой дистанции можно оказаться перед выбором — греться или ехать.

Поэтому электромобили легко впишутся в Москву, которая все растет и растет. Но в других регионах, особенно за пределами больших городов, еще долго ездить на электромобилях будет несколько рискованно, мягко говоря.

Второе — извините за напоминание, бедность. Любая новая технология стоит дорого — первые счастливые обладатели оплачивают и создание новых агрегатов, и инфраструктуры для них. Электромобиль сегодня в условиях неразвитой сети зарядок хорошо приобретать в дополнение к собственному дому и собственному предприятию, где можно организовать подключение к достаточно мощной сети.

Хорошо, если вы живете в Иркутске — там сейчас самая дешевая электроэнергия в России, в три-четыре раза дешевле, чем в Москве и на Дальнем Востоке! Недорого можно заряжаться в Сургуте — как-никак крупнейшая ГРЭС в России и третья в мире после двух китайских. Но сами по себе электромобили пока еще дороги, несмотря на все льготы. И мы все догадываемся, что по мере распространения электромобилей льгот будет все меньше и меньше, и когда они станут действительно массовыми, поощрять их покупку не будет никакой необходимости.

Ограничения на продажу автомобилей с ДВС в Европе явно простимулируют владельцев от них избавляться — и это, скорее всего, снизит цены на вторичном рынке. Разумеется, российские власти будут ограничивать импорт подержанных автомобилей, но для покупателя важна конечная цена, грубо говоря, у его подъезда, а не то, какую долю в ней занимают пошлины. Сколько-то автомобилей будут завозить не для регистрации и езды, а на запчасти.

Так что в России ДВС просуществует еще достаточно долго — полный отказ от него невыгоден ни населению, ни государству, ни производителям. А электромобили, конечно, будут продаваться и у нас. Но по крайней мере в обозримом будущем, года до 25-го, они не получат значительной доли на рынке, да и потом вряд ли вытеснят «нормальные» машины по стране в целом. Хотя в пределах МКАДа, КАДа и поблизости от них их доля будет расти довольно быстро.

Могут ли запретить ДВС в России?

В теории у нас еще и не такое могут, но пока государство решило бороться за экологию другим способом. С подачи президента у нас возродили программу перехода на метан — он же СПГ (сжиженный природный газ), он же КПГ (компримированный, то есть сжатый). В России его очень много, и странно, что раньше его использовали так мало. Но стоило прозвучать команде «сверху», и вот уже у нас стремительно строят АГНКС (автомобильные газонаполнительные станции), на выставке «Комтранс» почти все автопроизводители показывают автомобили, рассчитанные на газ.

У других стран не такие широкие возможности использования природного газа, но и они развивают разработки, связанные с автомобилями на газе. Интересно, что Audi сама пробует получать газ! Топливо под названием e-gas — синтезированный метан, который производят фактически из воздуха и электроэнергии, получаемой от ветряков в Северном море. Этот проект, запущенный в начале 2010-х, с одной стороны, сохраняет возможность производства и использования ДВС, который просто переделывают на газ, а с другой — служит для «консервирования» и транспортировки электричества, которое запасать в аккумуляторах относительно дорого и не всегда удобно. Метан производится с использованием углекислого газа из воздуха, и при сгорании он просто возвращается обратно, так что баланс выходит нулевой.

При сжигании природного газа это не совсем так, зато, во-первых, дешевле, во-вторых, в отработавших газах от метана, в отличие от бензина и дизтоплива, заведомо нет никаких вредных веществ, и в-третьих — газ можно использовать в ДВС с небольшими изменениями конструкции и сохранить возможность работы на бензине.

Самый заметный минус использования метана — баллон для него, в отличие от пропановой смеси, трудно интегрировать в существующие легковые автомобили. Но если тема станет популярной, то возможно и появление изначально спроектированных для работы на СПГ или КПГ машин, где баллоны найдут себе лучшее место, чем багажник.

Достоинства электромобилей очевидны, и рано или поздно они будут доминировать на дорогах мира. Однако стоит ли нам спешить с их внедрением? Мы уже знаем, что революции обходятся довольно дорого. Решительные действия хороши, когда вред от промедления очевиден. В случае с электромобилями ситуация выглядит не совсем однозначно — и пытаться бежать наперегонки с Илоном Маском стоит только тем, кто сможет заработать на электрификации. То есть производить электромобили. Но поощрять налоговыми льготами электрификацию легковых автомобилей в России — значит оплачивать из бюджета развлечения и без того не очень бедных людей.