Батарейки на колесах

Марка Renault у немцев навскидку не ассоциируется ни с чем. То, что машины этой марки неоднократно выигрывали ЧМ «Формулы‑1», в Германии мало кому известно. Однако именно Renault выпускает самую передовую модель в мире – электрическую Zoe, способную без подзарядки преодолеть 400 км пути.

Это тем более удивительно, что новая аккумуляторная батарея с соответствующими характеристиками занимает не больше места, чем старая, имевшая в два раза меньшую энергоемкость. Zoe (цена в Германии €32 тыс.) – первый представитель нового поколения электромобилей, использующих впечатляющие успехи разработчиков аккумуляторных технологий. Следующим – и снова неожиданность – должен стать Opel. «Дочка» американского концерна GM, к которой в настоящий момент присматривается Peugeot, планирует вывести на рынок первые экземпляры своей модели Ampera-e уже к середине 2017 года. Компактный универсал в обычном режиме должен преодолевать на одной зарядке аккумулятора более 500 км пути и стоить (в Германии) меньше €40 тыс.

Зазевавшиеся на старте

Элитные немецкие бренды во многом проспали наступление эры электромобилей. BMW сделал ставку на реализацию идеи максимально облегченных кузовов, однако солидные вложения дали, скорее, малозаметный эффект. В результате появилась модель i3, которая при неоднозначном внешнем виде технически уступает более дешевому Renault Zoe.

Mercedes и Audi заняли еще более выжидательную позицию и вступили в новую эру без ясной стратегии, ввязались в разработку спортивных электрокаров наподобие Tesla, но вскоре похоронили эти проекты. Теперь они выведут на рынок электромобили с дальностью пробега от 500 км не раньше следующего года.

В Audi сделали выбор в пользу электрокроссовера, который часто ошибочно называют Q6 и который на самом деле должен получить имя e‑tron quattro. Руководитель проекта Зигфрид Пинт не думает, что марка очень уж отстает от других автопроизводителей. Он говорит, что «нагонять предстоит скорее в плане предложения, чем технологий».

Однако разработка аккумуляторных технологий должна активно развиваться, чтобы в результате появился электромобиль, пригодный для столь же дальних поездок, как и машины с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Тем более что стандартная испытательная поездка отражает преимущественно типичную езду по городу на скоростях, при которых электродвигатель демонстрирует впечатляющую экономичность, а каждое торможение служит еще и для подзарядки аккумулятора. Поездка же по автобану, напротив, подразумевает его постоянную и мощную разрядку.

Зарядись по полной

Однако дальность поездки не самая большая преграда на пути к повсеместному использованию электромобилей. Главная проблема по-прежнему лежит в физико-химической плоскости: во время дальних поездок автомобили расходуют колоссальное количество энергии, в то время как энергоемкость аккумуляторных батарей остается не слишком внушительной. При движении по автобану со скоростью грузовика (около 90 км/ч) и с включенным обогревом салона Zoe потребуется около 15 кВт/ч на 100 км. Таким образом, он сможет преодолеть от силы 250 км. Если же мчаться на обычных для немецких автомагистралей 130 км/ч (что близко к максимальной скорости модели), энергозатраты составят уже почти 24 кВт/ч, и дальность пробега снизится примерно до 150 км.

К тому же открытым остается вопрос: какие аккумуляторные ячейки способны выдержать такое? (Аккумуляторная ячейка – минимальная электрохимическая единица, способная многократно накапливать и отдавать электрическую энергию, из таких ячеек и состоит аккумуляторная батарея.  – «Профиль») Чем быстрее заряжается аккумулятор, тем быстрее он стареет и теряет первоначальную емкость. Но в автомобиле батарея должна благополучно выдерживать 1000 циклов зарядки и более, цена литиумных аккумуляторов настолько велика, что их выход из строя равнозначен полной гибели автомобиля. Аккумулятор емкостью 1 кВт/ч стоит сегодня около €200, пакет на 60 кВт/ч в Ampera-e – €12 тыс.

Калифорнийский «пионер электромобильности» Tesla строит уличные станции зарядки на 120 кВт; это самое мощное решение из всех реализованных на настоящий момент. Ведущий немецкий эксперт по электрохимии и заведующий кафедрой в Мюнстерском университете профессор Мартин Винтер считает, что «дополнительно увеличить зарядную мощность без ущерба для аккумуляторных ячеек едва ли будет возможно».

Основная проблема всех немецких автоконцернов заключается в том, что они недостаточно хорошо разбираются в особенностях той детали, с которой связана нынешняя технологическая революция, – они сами не производят аккумуляторных ячеек. В настоящий момент в мировой нише электромобилей доминируют три производителя аккумуляторных ячеек: японский Panasonic (поставщик Tesla), южнокорейские Samsung и LG. И только ультракомпактные ячейки LG дают электромобилям Renault и Opel возможность увеличить дальность поездок на одной зарядке.

Daimler совместно с химическим концерном Evonik попытался создать своего рода клон ячейки LG и открыл аккумуляторный завод в саксонском Каменце. По оценкам многих экспертов, продукт получился отличный, однако, после выхода Evonik штуттгартский автоконцерн заморозил проект по финансовым соображениям. Аккумуляторные ячейки, сочло руководство Daimler, – это товар широкого потребления, который можно закупать у различных поставщиков.

Volkswagen тоже подумывает над строительством собственного аккумуляторного завода. Как говорят, больше сотни ученых и инженеров участвуют в подготовке электрохимического наступательного удара вольфбургского концерна. Премьерным продуктом должно стать следующее поколение так называемых твердотелых аккумуляторных батарей, не содержащих жидкого электролита, что позволяет увеличить емкость без дополнительных рисков возгорания. Как Volkswagen может совершить такой технологический рывок с места, для экспертов остается загадкой.

Из автопроизводителей лучше всего в аккумуляторных батареях разбирается Toyota – пионер гибридного привода, распахнувший двери в век электромобильности. Для первого поколения своей гибридной модели Prius японцы наладили собственный выпуск аккумуляторов, они много лет тесно сотрудничают с Panasonic и располагают собственной «аккумуляторной» лабораторией, которая в экспертных кругах считается уникальной.

При этом Toyota не верит в скорое появление полноценного «автомобиля на батарейках». Дескать, электромобиль какое-то время будет оставаться транспортом только для города. В том же, что касается дальних дистанций, на рынке будет доминировать смешанный тип автомобилей – так называемые плагин-гибриды, способные ездить как на электричестве, так и на ДВС.

Потенциальные конкуренты

По прогнозам экспертов, абсолютное количество автомобилей, производимых в год во всем мире, к 2030‑му вырастет с нынешних 90 млн до почти 120 млн. Это означает, что двигатели внутреннего сгорания будут производиться примерно в тех же объемах, что и сегодня. Что касается автомобилей с электроприводом, то профессор Винтер предупреждает: «Если поставщики комплектующих не сумеют переориентироваться на выпуск аккумуляторных ячеек, то встанет вопрос, что останется им, когда крупные азиатские производители ячеек смогут предложить аккумуляторные системы в сборе».

Он считает, что «моделью развития послужит бытовая электроника». Когда плоские экраны стали устанавливаться в телевизоры, эту нишу заняли южнокорейские производители, которые вскоре стали «прикручивать» к экранам рамку и ножки и сегодня доминируют на мировом рынке телевизоров. Те же бренды – Samsung и LG – сегодня задают тон и в аккумуляторных технологиях. И не исключено, что производители батарей могут начать собирать и автомобили.