Наверх
19 июня 2021

Владимир Щербаков: "Мировой автопром ждут небывалые перемены"

Владимир Щербаков

©Фото из личного архива

Насколько отстают сегодня российские автомобилестроители, когда состоятся похороны двигателя внутреннего сгорания и что такое «смартфон на колесах», «Профилю» рассказал основатель одного из крупнейших автосборочных предприятий нашей страны – калининградского «Автотора» – Владимир Щербаков.

Все четыре колеса

– Владимир Иванович, а как будет выглядеть автомобиль лет через 10–20? Будет ездить по земле или летать по небу?

– Ну, летать вряд ли. Думаю, что колес по-прежнему будет четыре. Приводить в действие их будет электродвигатель (один или несколько). А энергию получать – от батареи большой мощности или от водородных топливных элементов. Скорее, второе, хотя… И управление будет по большей части автономным.

– Но собирать этот чудо-автомобиль будут на привычном автозаводе? 

– А вот тут мировой автопром ждут самые серьезные перемены. Принципиальные. Например, в автомобиле BMW (а это в принципе вершина действующего уклада) свыше 20 тысяч комплектующих, причем около 1,5 тыс. трущихся деталей. Их надо изготовить, испытать, собрать, смазать… В Tesla Мodel З (первое поколение нового технологического уклада) трущихся деталей всего 130–150. То есть практически отпадает необходимость в подшипниках и спецсплавах, для них не нужна как отдельная отрасль промышленность по выпуску подшипников – по крайней мере, в прежних масштабах. Взамен используются композиты, новые технологии формования пластмасс…

Эффект от подобных инноваций в действительности колоссальный. С точки зрения организации производства автомобиля это означает, что автопрому больше в таких масштабах не нужна прежняя металлургия и традиционная металлообработка, радикально меняются требования к продукции таких отраслей, как химия и нефтехимия, вместо традиционных методов формования пластмасс и металлов требуются аддитивные технологии, вместо литья, ковки, штамповки, механической обработки – 3D технологии. Соответственно, резко сокращается потребность в объемах добычи руды, угля, нефти, газа, редкоземельных металлов. Для получения деталей нужных конфигураций и параметров больше будут не нужны никакие длинные, сложные и дорогостоящие линии обработки. Детали точных параметров и расцветок можно будет печатать прямо в точке сборки, нет нужды в дорогостоящей оснастке, упаковке, транспортировке.

Произойдет радикальное изменение структуры, техники, технологии, организации производства, труда и управления как всей цепочки, так и каждого ее участника. Структура всех материальных и трудовых затрат, состав оборудования, численность работающих изменяются в разы, если не в десятки раз. Как следствие – сократятся размеры производственных и особенно административно-бытовых корпусов, даже полы в цехе надо будет изготовить из другого материала и по другой технологии. Ведь они должны быть антистатическими и соответствовать требованиям перевозки грузов робокарами.

– А сам автомобиль?

– Он тоже будет другим. Во-первых, скоро изменится кузов и технология его изготовления. Жизнь металлического кузова достигла преклонного возраста. На смену все увереннее приходят композиты, угле- или кремнепластики, химические волокна и новые технологии формования кузова. Стальной лист, штамповка, сварка, окраска уступают место различным видам пластмасс, наноматериалам и аддитивным технологиям (технологии послойного наращивания и синтеза объектов с помощью 3D печати). Уже сейчас в современных моделях пластики и композиты занимают от 30 до 50% массы кузова. Фундаментальных препятствий для дальнейшего развития и ускорения этих процессов не существует. Все сводится к вопросам стоимости, следовательно, технологиям производства. Сегодня в конструкции кузова все чаще применяется жесткий силовой каркас, обеспечивающий защиту жизненного пространства, «обшитый» навесными деталями. Применение нанотехнологий позволяет изготавливать композиты, например, из графена, которые выдерживают чудовищное сжатие и восстанавливают после этого первоначальную форму. Кузов становится «неубиваемым». Причем кроме облегчения ремонта это позволяет менять навесные детали кузова, обновлять цветовую гамму и внешний вид автомобиля по желанию владельца. Да что там – он по своему вкусу сможет самостоятельно менять панели, проводить собственный «фэйслифтинг» модели… Такие автомобили уже выпускаются серийно, и их становится все больше. К сожалению, пока не в России.

Выхлоп – ноль

– А двигатель точно будет электрическим?

– Двигатель – это второе и главное изменение, которое принципиально изменит и внешний вид, и сам автомобиль.  Традиционные виды топлива – бензин и дизель – для автомобильного мира постепенно отмирают; их совершенствование признано в мире малоперспективным. Нет, их потенциал не исчерпан, они сохранятся еще несколько десятилетий, в том числе в виде гибридных, будут работать на газомоторном топливе, но в целом такое развитие признано тупиковым направлением.

Весь мир концентрирует усилия на продвижении в виде базовых двух типов двигателей нового поколения, на экологически чистых видах топлива – электричестве и водороде. У этих технологий есть очень много сторонников, которые практически победили в правительствах всех развитых стран, хотя и скептических отзывов по этому поводу хватает. (Объективности ради хочу заметить – этими технологиями в первую очередь в интересах оборонного комплекса довольно успешно занимались в СССР. Но все работы давно свернули.)

Третья педаль и пятое колесо

Про электродвигатель сегодня все понятно. Пока мы готовимся обсуждать эту тему в ходе подготовки очередной концепции или программы развития автопрома на перспективу, мировые лидеры ее для себя решили еще 10–15 лет назад. Подготовили конструкции и технологии, создали мощное лобби и законодательно определили: те, кто хочет работать на основных мировых авторынках, должны в течение ближайших 5 лет перейти на двигатели нового поколения, соответствующие резко возросшим требованиям по экологии. Никто никого не заставляет переходить на электродвигатель! Просто автомобили с традиционным ДВС через 10–15 лет не будут допускаться на основные рынки. И уже сейчас многие страны запрещают производство и продажи новых автомобилей с ДВС. Уже через 10 лет Великобритания, Германия, Ирландия и Нидерланды собираются полностью отказаться от ДВС, а в 2040-м к списку присоединится Франция. Раньше всех запрет введут в Норвегии – в 2025 году. Следующий шаг – запрет на движение автомобилей с традиционными двигателями на территории отдельного города, потом всей страны... И в этой ситуации все больше стран признали электродвигатель самым перспективным на ближайшее время типом силовой установки.

При этом электродвигатель и связанные с ним технологии дают возможность перейти к принципиально иной «начинке» автомобиля: убрать традиционную трансмиссию, мосты, карданы и т. д.  Исчезают привычные и очень сложные в изготовлении коробка передач, рулевой механизм, гидравлические и пневматические тормозные системы… Автомобиль приобретает новые возможности, например, может двигаться боком (как удобно при парковке!). Нет привычной трансмиссии – значит, можно сделать ровный пол, расширить варианты компоновочных решений салона и способов его трансформации. Вес машины можно уменьшить примерно на 15–20%. А насколько изменятся затраты на эксплуатацию такого автомобиля, ведь не нужно регулярно менять масла-фильтры и прочие расходники!

– Выходит, что электромобили и только они – наше светлое будущее? Но, извините, где взять столько электроэнергии, если весь мир пересядет на такие машины?

– Вот тут надо вспомнить еще об одной технологии, которая может стать альтернативой электрической (или дополнить ее). Это водородные двигатели. Вообще в мире назревает водородный бум, «зеленый водород» набирает популярность. Мировые эксперты согласны в том, что к 2040–2050 годам примерно четверть всех автомобилей будет двигаться на таком топливе. Главное достоинство водородного топлива в том, что оно с высоким КПД может применяться практически на всех видах транспорта, использоваться на всех видах двигателей – ДВС, газотурбинных, гибридных или электрических. В роли самостоятельного топлива (в сжатом или сжиженном состоянии) или в топливных элементах для электродвигателя. По эффективности бензин, дизтопливо или любая современная батарея, как говорится, с водородом и рядом не стояли. Один грамм водорода дает в 3 раза больше энергии, чем один грамм бензина! Поэтому многократно выше стартовый крутящий момент, увеличенный запас хода, а выброс СО2 и тяжелых металлов равен нулю. Вместо серы и окислов азота в атмосферу улетают кислород и водяной пар (который вновь превращается в воду). Кроме того, водородные двигатели практически бесшумны.

Понятно, что с применением водорода в автомобиле не все так гладко, есть очень серьезные трудности на этом пути. Пока «промышленный» водород существенно дороже бензина. Но за последние 15 лет за счет разработки новых технологий уже удалось снизить стоимость промышленного водорода на мировом рынке с 250 до 30 долларов за литр. И это далеко не предел! Кроме того, считается, что водород очень взрывоопасен, ведь давление газа в баллоне достигает 700 атмосфер, а для поддержки жидкого состояния требуется температура ниже минус 250 градусов. Это правда. Но, кроме впечатляющих цифр сжатия и повышенной летучести, он ничем не отличается от других газов, включая пропан, бутан, метан, кислород, азот… Они ведь тоже в этих вопросах «не подарок», но ведь научились с ними работать! Так что водород нужно рассматривать как обычное газомоторное топливо, отличающееся от пропана и метана только чистотой выброса, энергетической мощностью и более низкой ценой (в перспективе).

Почему Европа боится российского водорода

Сегодня в мире на эти вопросы уже находят неплохие ответы. Например, последние исследования показывают, что более эффективно хранить водород в гидридах (соединениях водорода с другими химическими элементами). И уже разрабатываются системы хранения на основе гидридов магния: сплавы поглощают водород в больших количествах и освобождают его при нагреве. Очень похоже на замерзшую воду в поролоновой мочалке... По сути, водородный бак, образно говоря, становится электрической батареей, которая в 100 раз (!!!) эффективней самой современной литиевой. Представьте, что в ближайшем будущем на обычной заправке можно будет за 2–3 минуты заправить бак водородом, и этого хватит на несколько тысяч километров пути… И это не плод больного воображения. Такие технологии и оборудование есть уже сейчас. В 2006–2008 годах несколько ведущих мировых автоконцернов (ВМW, GM, Toyota, Honda, Daimler, Audi) практически одновременно выпустили несколько перспективных концептуальных моделей с инновационными водородными двигателями. А три года назад Toyota начала продавать первый в мире седан на водороде – Mirai. Сейчас уже в серию запускают модель второго поколения. Этим летом Hyundai начал продавать первый в мире тяжелый грузовик на водородных топливных элементах, выпуск автобуса и грузового фургона освоила в Китае компания Foton. Сейчас по дорогам мира движутся уже несколько тысяч автомобилей на водородном топливе. Конечно, есть проблемы технические, количество специальных водородных заправок очень невелико, такое топливо пока остается дорогим… Но специалисты говорят, что эти задачи уже чисто инженерного характера и решить их можно будет примерно через 5 лет.

Традиции рулят

– А что будет через 5 лет у нас в России?

– Ни правительство, ни основные отечественные автопроизводители не ставят задачу к 2025 году, например, освоить серийное производство электромобилей. Ни в концепции, ни в программе развития автопрома, ни в специнвестконтрактах (СПИК) с автопроизводителями до 2030 года такой цели нет. Вместо серьезного обсуждения, что и как нужно сделать, чтобы занять достойное место в мировой гонке, все друг другу объясняют, почему электродвигатель для России не подходит. Одни доказывают, что электробатареи слишком дорогие и запас энергии может обеспечить только небольшой пробег. Но как-то при этом забывают, что Россия – один из главных в мире обладателей ресурсов, из которых эти батареи изготавливаются: лития, магния, кадмия, железа, титана, редкоземельных металлов… И просто стыдно не создать лучшие технологии их переработки! Ведь дороговизна батареи и ее долговечность зависят напрямую от степени очистки и глубины переработки металла.

Другие утверждают, что электрический двигатель не годится для северной страны. Хотя рядом – пример Канады, Норвегии и даже Аляски, по дорогам которых бегают уже десятки тысяч электромобилей…

– А все-таки – традиционный двигатель внутреннего сгорания обречен?

– Не совсем, но его перспективы становятся более сложными. У каждого технологического уклада есть свои сроки жизни. Думаю, традиционная схема ДВС завершает свой жизненный цикл. В легковом сегменте и легком коммерческом транспорте на ведущих мировых рынках уже идет активное замещение бензиновых и дизельных ДВС. Прежде всего на электромобили. Ведь, как нам обещают, уже через 3–4 года стоимость производства батареи уменьшится вдвое. Затем присоединятся и машины с водородными двигателями.

Очень скоро автомобиль будет без бензина, без водителя и без хозяина

В грузовом сегменте бензиновых двигателей не так много. Уверен, что традиционный дизель может в обозримой перспективе сохраниться для коммерческого грузового транспорта, прежде всего дальних перевозок. Ведь при всем разнообразии видов транспорта около 70% грузов в мире перевозится на автомобилях. Полноценной замены дизелю в перевозках «от порога до порога» человечество пока не придумало, да и создать инфраструктуру для другого топлива по всему земному шару быстро не получится. Думаю, у ДВС на дизтопливе есть еще лет 15 впереди (конечно, при условии постоянного улучшения экологических, технических и экономических параметров), но его тоже активно будут замещать машины на газомоторном топливе. А дальше электромобили и водородная технология будут все более жестко и уверенно вытеснять технику на основе традиционного дизеля из всех сегментов основных рынков. Поэтому декларации о прекращении производства дизельной и бензиновой техники примерно к 2030 году мне не кажутся фантазией. Слишком привлекательна возможность превратить автомобиль из основного загрязнителя атмосферы в производителя кислорода, сделать его почти вполовину легче, дешевле и безопаснее. Понятно, что останется еще «срок дожития» автомобилей с традиционными ДВС, но из развитых стран их в 2020–2030 годах будут достаточно жестко выдавливать запретами и налогами. Вопрос: куда будет уходить вся эта гигантская масса легковых и грузовых автомобилей с «устаревшими» ДВС? Куда денется все оборудование для их производства?.. Не думаю, что сразу в металлолом. Автомобили и оборудование переместят, а скорее, дешево продадут в менее развитые и требовательные страны. Какие-то компании, вынужденные заниматься локализацией двигателей в России, могут купить их задешево и установить у нас на заводах.

– Но вы же сами сказали, что заводы будут совсем другими!

– Да, даже если не произойдет полной замены на электродвигатель и сохранится необходимость производства двигателей внутреннего сгорания (а такой вариант существует для водородного двигателя), то действующая техническая база производства ДВС все равно радикально изменится. Например, линия механической обработки блока цилиндров на КАМАЗе – это цепочка очень сложного и дорогостоящего оборудования около 400 метров длиной и высотой 2 метра. И это только одна линия! А еще есть целый литейный завод, который должен этот блок отлить из чугуна или алюминия. А для этого литья привезти бокситы, бентонит и песок... В новой технологии все это будет не нужно. Потребуется одна установка, куда загружают металлические гранулы и на выходе получают полностью готовый, не требующий дополнительной обработки блок двигателя с цилиндрами. В перспективе, возможно, появятся технологии печатания сразу двигателя.

Нужна стратегия

– О каком «горизонте умирания» для традиционного автопрома можно говорить?

– Думаю, что с точки зрения технологий мир будет меняться очень быстро. Но для российской автомобильной промышленности в ближайшие лет 5 серьезных проблем не предвидится. Заводы будут работать, выпускать продукцию, она будет востребована в России, странах СНГ и третьего мира. Но надо понимать, что весь российский автопром выстроен на старой технологической базе, генетически он из советского прошлого. При том, что установлены сплошь автоматические линии и роботизированные комплексы, это пик уходящего технологического уклада. Но отставание от передовых технологий составляет примерно лет 8–10 или даже больше. И разрыв будет увеличиваться. А СПИКи, которые подписали все крупные автопроизводители, по моему мнению, радикально не изменят ситуацию, поскольку нацеливают на локализацию технологий и компонентов в традиционном смысле. Главное – чтобы производство велось на российской территории! Но в условиях недостаточного объема инвестиций и отсутствия новых наработок это вложения в умирающий уклад. Например, какой тип двигателя или КПП сегодня нужно локализовать в России, если известно, что будет с традиционным ДВС в Европе через 10 лет? Вопрос непраздный, ведь инвестиции в проект моторного завода средней мощности только по оборудованию тянут на 100–250 млн евро...

Стратегическое решение о том, в каком направлении нужно выходить из кризиса, на какие технологии и материалы опираться, куда инвестировать, надо принимать прямо сейчас. И не только в автомобильной промышленности. Нужно радикально переосмыслить принятые ранее решения, концепции развития и механизмы их реализации. И направления выхода из «коронавирусного» состояния экономики должны определять не юристы и финансисты, а инженеры и профессионалы в организации производства. Именно они должны выбрать проекты, инвестиции в которые на деле обеспечат прорыв на новый технологический уклад, выведут отечественных производителей в мировую элиту промышленников. Эти стратегические решения по созданию нового технического потенциала развития страны слишком важны, чтобы доверить их принятие в основном аппаратным работникам министерств.

– А сами руководители автопрома не могут принять такие решения?

– Не могут. Нет у нас достаточных компетенций в создании новых материалов и технологий, потому что находятся они на стыке нескольких наук… И если в создании электродвигателя мы ничего нового уже не предложим, то в других направлениях у России есть хорошие шансы. Например, у нас есть компетенции в водородных технологиях, надо их развивать. Пока еще раскрутка этого процесса в мире находится на начальном этапе, в производстве этого топлива и разработке двигателей у России есть серьезный шанс стать мировым лидером. Недавно «Газпром» и «Росатом» подготовили программу развития водородной технологии на 10 лет. Хорошая инициатива, и она требует активных встречных движений со стороны автопроизводителей.

– Что вы сами думаете делать у себя в Калининграде? У вас же там есть современный автозавод, даже не один…

– Мы по контракту с ведущими мировыми производителями собираем современные легковые и коммерческие автомобили – каждые 40 секунд с конвейера сходит новая машина. Но, конечно, думаем и о будущем. Что будет после эпидемии? Коронавирус с нами надолго, он очень опасен, постоянно видоизменяется, человечество ждут все более глубокие последствия. По нашему мнению, после такой мировой встряски многие будут избегать поездок на общественном транспорте. Да и молодежь стремится быть все более мобильной, самостоятельной, независимой. В такой ситуации должен резко вырасти спрос на небольшие, недорогие, но технически очень современные «смартфоны на колесах». Хотим воспользоваться такой возможностью и собираемся инвестировать в производство максимально недорогого компактного электромобиля.

Очевидно, что разработать качественно новый электромобиль самостоятельно мы не сможем, да и поздно уже. Поэтому активно ищем партнеров по производству таких автомобилей. Весьма обнадеживают в этом отношении планы сотрудничества с BMW, KIA, Hyundai.

Очень важным считаем освоение аддитивных технологий, 3D печати навесных деталей из композитов и пластиков с перспективой перехода к изготовлению из них кузова полностью. Рассматриваем перспективы использования водородных топливных элементов. Все эти «хотелки», конечно, невозможно воплотить в одном, тем более доступном по цене автомобиле. Поэтому внедрение их намерены осуществлять постепенно. Конечно, если такие планы поддержит Минпромторг РФ. Ведь у нас с министерством подписан СПИК.

Читать полностью (время чтения 11 минут )
Избранные статьи в telegram-канале ProfileJournal
Больше интересного на канале Дзен-Профиль
Самое читаемое
19.06.2021
18.06.2021