Возрождение электромобилей

Успешно завершил кругосветное путешествие швейцарский электромобиль, питающийся солнечной энергией. Этот аппарат преодолел 32 тысячи миль, не используя ни капли бензина, и прибыл в Познань на международную конференцию ООН, посвященную изменению климата.
По словам Луи Палмера – водителя солнечного такси – на бесшумном электромобиле можно путешествовать со скоростью 55 миль в час. И возможно пройти 185 миль при полностью заряженном аккумуляторе. Цель создания подобного автомобиля – доказать и показать массам, что уже существуют технологии, позволяющие радикально уменьшить выбросы углерода и, как следствие, остановить глобальное потепление. Автомобиль окрестили солнечным такси, так как на борту необычного авто в качестве пассажиров уже успели побывать около тысячи человек, в том числе мэр Нью Йорка Майкл Блумберг и генсек ООН Пан Ги Мун.
Это событие породило новую волну интереса к электромобилям вообще и к солнцемобилям, в частности.
Вспомним, еще в 1853 году американец Т. Девенпорт построил электрическую коляску. Ее, пожалуй, можно считать самым первым электромобилем. А уже через три года англичанин Р. Дэвидсон поразил жителей родного Эбердина и вовсе диковинной машиной. Представьте сооружение длиной 4,8 м и шириной 1,8 м, стоявшее на четырех колесах метрового диаметра. Значительную часть повозки занимала батарея гальванических элементов, рядом – внушительных размеров электродвигатель… Правда, вся пятитонная колымага двигалась со скоростью чуть большей, чем… пешеход. Очевидно, на гальванических элементах далеко не уедешь. И быстро – тоже…
Выход из положения, казалось, нашел французский физик Р. Планте. В 1859 году он создал первый электроаккумулятор со свинцовыми пластинами.
Французы же – пионеры в серийном выпуске электрических колясок с аккумуляторами. Например, в 1881 году М. Раффар построил серию из 12 двухместных трициклов с электродвигателями, каждый из которых весил всего 80 фунтов.
В 1904 году фирма Кригера и Солиньяка выпустила необыкновенный для того времени электромобиль. Это был роскошный экипаж, оснащенный двумя электродвигателями «Постел Винэ». Причем каждый автономно крутил лишь одно из передних колес. Аккумулятор позволял развивать двухтонной машине скорость около 40 км/ч, хотя запаса энергии хватало всего на 50 км.
Вдогонку за французами, естественно, бросились англичане. Пожалуй, наиболее интересную конструкцию предложил в 1897 году У. Берем. Его «Электрик кэб»– настоящая карета, разве что без упряжи для лошади. Под куполом пассажирского купе упрятали батарею в 40 Вт. За ней, между задними колесами, над осью, располагался электромотор «Люнделла» мощностью 3,5 л.с. Они то и заменяли тройку лошадей!..
Конструкция оказалась столь удачной, что Берси выпустил несколько таких «карет», которые успешно работали в качестве наемных экипажей такси в Лондоне, Париже, даже в Санкт Петербурге и Москве. Впоследствии Берси стал поставщиком английского королевского двора. Некоторые из его моделей имели запас хода до 100 км и скорость 40 км/ч.
Но тут за дело взялись американцы и со свойственным им размахом построили множество электромобилей. Конструкции не отличались особым изыском. Как правило, это было закрытое купе, пассажиры сидели «в затылок» или друг против друга. Батареи располагались снизу и спереди и имели заряд до 500 ампер часов. Это давало возможность ехать со скоростью до 90 км/ч, правда, всего лишь в течение 1–1,5 часа. А стоимость авто была не маленькая – 3,4 тыс. долларов, причем 2/3 этой суммы приходилось на аккумуляторную батарею. И все таки чистота и бесшумность электромобилей, простота управления были по нраву аристократам. В покупателях недостатка не было! Существовали даже «дамские автомобили», то есть модели специально для женщин.
Работы над транспортом с электродвигателем велись и в России. Еще в 1888 году русский электротехник П.Н. Яблочкин получил привилегию, то есть патент, на экипаж с электрическим двигателем.
Практичные конструкции разработал изобретатель экспериментатор И.В. Романов. Первый из его электромобилей появился в 1899 году и предназначался для эксплуатации в качестве наемного экипажа – фиакра. Это была весьма оригинальная и совершенная машина. Двухместный экипаж имел передние ведущие (!) и задние управляемые колеса. По виду коляска Романова напоминала бы всем, наверное, известные по произведениям А. Конан Дойля английские кэбы, которые тогда считались самыми удобными из всех наземных экипажей. Пассажиры располагались спереди. Позади был отсек с аккумуляторами, а над ними, «на козлах», восседал водитель. По заказу Романова кузова для его электрокэбов изготовлялись известной петербургской кузовной фирмой «Фрезе и К°». Интересно, что закрытое купе, склеенное из тонких листов фанеры, отличалось высокой прочностью. Аккумуляторы, имея массу 350 кг, позволяли развивать электромобилю скорость до 35 верст в час. Их хватало на 65 км пути.
Через два года И.В. Романов создал первый русский электроомнибус. При сравнительно небольших габаритах (3,5Ч2,0Ч 2,7 м) он вмещал 17 пассажиров, а сравнительно небольшой вес (1,6 т) позволял ему разгоняться до 11 км/ч. Под полом пассажирского салона находились аккумуляторы и два электродвигателя суммарной мощностью 6 л.с. Каждый из них приводил в движение одно колесо, это не требовало дифференциала. Запас хода составлял 60 км.
Изобретатель предложил организовать в столице регулярное пассажирское сообщение на 10 маршрутах. После испытаний Санкт Петербургская городская управа дала положительную оценку омнибусам Романова, в частности, отметив, что «…они представляются удобными и безопасными для уличного движения и общественного пользования». 27 июня 1901 года городские власти выдали изобретателю разрешение на эксплуатацию электрических омнибусов. 80 машин должны были ходить по нескольким маршрутам через каждые 5 минут с 8 ч. утра до 11 ч. вечера. Однако никто не захотел финансировать организацию перевозок экипажами Романова, а у самого изобретателя не было для этого средств. И он в конце концов отказался от своего замысла, занялся другими областями электротехники. Заметим, что проблема бюрократических рогаток была и в те времена. Так что она не является изобретением социализма.
Как уже говорилось выше, «электрические коляски» поначалу не раз выходили победителями в многочисленных автогонках с участием как авто , так и паромобилей.
Однако под натиском быстро увеличивавшегося парка автомобилей с ДВС электрические экипажи стали сдавать позиции. Если в конце XIX века, в период «бума» электромобилей, в США их доля в автомобильном парке составляла 40 %, то в 1905 году–уже 15 %, а в 20 е годы осталось всего около 18 тыс. электромобилей –1 % от числа самодвижущихся экипажей. К 40 м годам их доля уменьшилась даже до 0,1 %. Последний серийный легковой электромобиль сошел с конвейера фирмы «Детройт Электрик» в 1942 году.
К электродвигателям на автотранспорте вернулись лишь в конце 60 х годов. Нефтяной кризис, ядовитые выбросы в атмосферу, ухудшение экологической обстановки, особенно в крупных городах, – все это заставило конструкторов вспомнить об электромобилях. Да и электротехника продвинулась вперед, появились новые, совершенные типы аккумуляторов.
Специалисты считают, что наиболее перспективны бромо цинковые и натриево серные аккумуляторы. Недавно в Германии разработана натриево серная батарея, благодаря которой, как ожидают, электромобиль сможет двигаться до 250 км без подзарядки со скоростью 50 км/ч, или 160 км со скоростью 90 км/ч.
Оригинальные конструкции электрических экипажей имеются и в других странах. Австралийские инженеры продемонстрировали электромобиль с ванадиевыми аккумуляторами, который может пройти более 190 км со средней скоростью 72,5 км/ч. Американская корпорация «Дженерал моторс» в 1989 году представила спортивный автомобиль с электрическим двигателем, который разгоняется до 120 км/ч и имеет запас хода в 200 км.
А вот какую интересную конструкцию предлагает инженер изобретатель из Киргизии С. Юпатов. Он вспомнил о ВЧ мобиле, конструкцию которого еще до Второй мировой войны начал разрабатывать ленинградский профессор Г.И. Бабат.
Движение электромобиля осуществляется за счет энергии, получаемой от кабеля, проложенного под проезжей частью дороги. Причем, если профессор Бабат предполагал все время питать мотор за счет энергии ВЧ кабеля, распространяющейся на небольшом расстоянии вокруг источника и воспринимаемой приемником на днище электромобиля, то Юпатов пошел дальше. Он предлагает этой энергией лишь подпитывать аккумулятор по ходу движения. Выехал электромобиль на автомагистраль, где проложен кабель, и поехал, как троллейбус. Свернул на проселок – мотор питается от энергии подзаряженного ВЧ сетью аккумулятора.
Так что, как видите, электромобиль еще далеко не сказал своего последнего слова. Не случайно американские эксперты полагают, что в начале XXI века электромобили будут составлять около 10 % транспорта в стране.
Однако есть у электромобилей и своя «ахиллесова пята». Главное даже не в том, что нынешние аккумуляторы все еще громоздки, тяжелы и дороги. Даже если мы придумаем высокотемпературные сверхпроводники и идеальные сверхлегкие хранители электричества, аккумуляторы ведь все равно надо время от времени заряжать от электросети. А в сеть электричество попадает с электростанций, в том числе и с тепловых. Стало быть, в атмосферу хоть так, хоть этак будут выбрасываться все новые миллионы тонн вредных веществ.
По настоящему безвредным электромобиль станет лишь тогда, когда станет заряжать свои аккумуляторы, питать свои моторы, например, энергией солнца. И такие мобили уже строятся.
В нашей стране первые солнечные мобили начали строить где то в конце 80 х годов прошлого века. Так, 9 мая 1988 года московский автослесарь Вячеслав Поляков продемонстрировал свой веломобиль с электромотором во время традиционной велогонки по Садовому кольцу.
Чуть позже В. Полякова одноместный солнцевеломобиль построил его коллега по Клубу энтузиастов биотранспорта инженер электрик Алексей Кнох из подмосковного Зеленограда. В солнечную погоду его энергоресурса было достаточно, чтобы, не прилагая к педалям особых усилий, передвигаться со скоростью 35 км/ч.
Таким образом, предшественником российского солнцемобиля был веломобиль, дополненный электродвигателем, аккумулятором и солнечной батареей. А вот предком солнцемобиля за рубежом стал автомобиль, на котором бензиновый мотор заменили электрическим, бензобак – аккумуляторной батареей, а кузов накрыли солнечными панелями.
Причем в то время когда наши самодельщики возились с первыми «гадкими утятами» собственного производства, лучшие солнцемобили за рубежом уже соревновались с автомобилями. Так, в 1982 году «Ленивый рекордсмен» – один из первых в мире солнцемобилей, построенный Хансом Толструпом и Лари Перкинсом – пересек Австралию с запада на восток со средней скоростью около 23 км/ч. А еще через пять лет победитель первого международного трансконтинентального ралли солнцемобилей «Уорлд солар челленж» каплевидный «Санрайсер» прошел 3000 км с севера на юг Австралийского континента за 45 ходовых часов, развивая на отдельных участках скорость свыше 100 км/ч. А в затылок ему «дышали» солнцемобили из США, Австралии, Швейцарии и Японии.
Вообще надо сказать, состязания наших самодеятельных конструкторов с иностранными во многом походили (и походят) на ситуацию, описанную пером Ильфа и Петрова. Помните, как Эллочка Людоедка соревновалась с заокеанской миллионершей, дочкой Вандербильта?..
На разработку «Санрайсера» автомобильный концерн «Дженерал моторс» не пожалел нескольких миллионов долларов, к участию в проекте были привлечены ведущие ученые, инженеры и дизайнеры 16 аэрокосмических и автостроительных филиалов концерна в США, Канаде, ФРГ и Австралии, несколько специализированных конструкторских бюро, институтов и лабораторий в других странах.
Алексей Кнох, решивший построить первый в Советском Союзе солнцемобиль, нашел спонсора в лице зеленоградского Центра научно технического творчества молодежи «Дока». Поднакопив «жирок» на торговле программным обеспечением, центр выделил Кноху аж 50 тысяч «деревянных».
Разработку американского солнцемобиля «Санрайсер» возглавлял доктор Поль Мак Криди – всемирно известный конструктор транспортных средств, приводимых в движение мускульной силой человека и солнечной энергией. И к началу работ над солнцемобилем доктор Мак Криди руководил собственной компанией «Аэро Вайомент» в Калифорнии. Главный же конструктор нашего проекта Алексей Владимирович Кнох мог рассчитывать лишь на бескорыстную помощью друзей да на собственные голову и руки. Все полученные от «Доки» средства ушли на приобретение материалов и оборудования.
Американцы аэродинамическую форму кузова своего солнцемобиля, похожего на экзотическую рыбу, просчитали с помощью компьютерной программы, созданной НАСА для конструирования космических летательных аппаратов. Затем очертания «Санрайсера» были уточнены при продувке модели корпуса в натуральную величину специалистами исследовательского центра «Дженерал моторс». В результате аэродинамическое сопротивление солнцемобиля в 2,5 раза меньше, чем у лучших современных автомобилей.
Солнечные элементы «Санрайсера» с КПД 20 % изготовлены совместно японской и американской фирмами из баснословно дорогого арсенида галлия. Отечественные кремниевые фотопреобразователи размером 2Ч3 см каждый для «ДОКИ ГЕЛИО» приобрели в магазине «Сделай сам» в подмосковном Пушкино. Это был попросту брак одного из «закрытых» космических предприятий Подмосковья. Из них спаяли 23 модуля размером 50Ч50 см, разместив их тремя продольными рядами на плоской поверхности солнцемобиля. Вместо 24 го модуля в среднем ряду был оставлен открытый люк для свободно обдуваемой всеми ветрами головушки гонщика.
В общем, итоги такого соревнования очевидны. Во время квалификационных испытаний «Санрайсер» развил рекордную скорость 114 км/ч. Максимальная скорость «ДОКИ ГЕЛИО» при одновременном использовании аккумуляторов и солнечных батарей – 55 км/час.
Единственное отечественное соревнование солнцемобилей – ралли «Солнце Кубани» – состоялось в июле 1993 года. В нем участвовали солнцемобили «Москва» и «Минисол», четыре легковых электромобиля на базе «Оки» и «Таврии», представленные научно техническим центром АвтоВАЗа и малым предприятием «Электромобиль», два грузопассажирских электромобиля, конверсированные из «УАЗа» и «РАФа», а также несколько спортивных и туристских веломобилей Московского клуба энтузиастов биотранспорта.
За рубежом же на электромобилях с солнечными двигателями теперь проводятся даже сверхдальние марафонские пробеги через всю Австралию. А один из них, как уже говорилось вначале, ухитрился совершить даже кругосветное путешествие.
Что же касается аккумуляторных электромобилей, то мировой рекорд на самое большое расстояние, пройденное без подзарядки (400,72 км), принадлежит электромобилю «Солектрия». Достижение было установлено в 1997 году в ходе панамериканского ралли «Тур де Сол».