Ми живемо в час бурхливого розвитку електротранспорту. За останні кілька років на дорогах з’явилися електромобілі, електросамокати, велосипеди і навіть громадський транспорт. Цікаво спостерігати, як тролейбус без «рогів» продовжує свій шлях далі. Давайте розберемося, як працюють електромобілі, а також зануримося в їх історію.
Історія електричного транспорту стартувала набагато раніше виникнення сучасних гігантів типу Tesla, яку по праву можна вважати першим електромобілем. Перші дослідні зразки електромобілів виникли ще в першій половині 19 століття. У 1839 році шотландець Роберт Андерсон створив один з перших прототипів — електричну візку, оснащену батареєю, що дозволяла переміщатися на невеликі відстані.
Більш практичний електромобіль був сконструйований американським хіміком Вільямом Моррісоном в 1879 році: його екіпаж з поліпшеними батареями і двигуном був показаний на виставці в Чикаго. А в 1899 році світ вразив електрокар Jeantaud Duc, який встановив рекорд швидкості в 60 км/год. Кінець 19 і початок 20 століття стали часом розквіту для електромобілів.
Вони користувалися значним попитом, особливо серед заможних і знатних осіб, оскільки були безшумними, чистими і легкими в управлінні, на відміну від гучних і димних бензинових аналогів. Провідні фірми того періоду, такі як Baker Electric і Detroit Electric Car Company, випускали витончені і стильні моделі, здатні розвивати швидкість до 30 км/год і мали запас ходу близько 80 кілометрів.
Але цьому благополуччю не судилося тривати. Розвиток електромобілів натрапив на серйозні труднощі: невеликий запас ходу, відсутність розвиненої зарядної інфраструктури і високі виробничі витрати. Вирішальний удар по індустрії завдав Генрі Форд, який організував конвеєрний випуск автомобілів з ДВС, які стали масовими і бюджетними. Існує також версія, що проект зі створення доступного електромобіля, над яким спільно працювали Форд і Томас Едісон, був закритий через тиск нафтових корпорацій і загадкову пожежу в лабораторії Едісона, яка знищила всю технічну документацію і дослідні зразки. Таким чином, до 1920-х років випуск електромобілів практично зійшов нанівець, і світ на довгі десятиліття обрав бензин.
Але технології не стоять на місці — зараз фіксується відмова від двигуна внутрішнього згоряння на користь електрики. Звичайно, повний перехід на електричний транспорт поки що неможливий — і справа не в малій кількості зарядних станцій, а в кліматі. Наприклад, на Півночі електротранспорт не буде популярним через морози: чим нижча температура, тим швидше буде сідати батарея, а ще ж потрібно опалювати салон.
Але як же працює електромобіль?
Ключова схема роботи електромобіля виглядає так: акумуляторна батарея через силову електропроводку і блок управління з’єднується з тяговим електродвигуном, який, у свою чергу, передає крутний момент на колеса. Це важлива відмінність від автомобіля з ДВС, де енергію для руху виробляє процес згоряння паливної суміші.
Електричний двигун служить серцем машини, перетворюючи електричну енергію з батареї в механічну, що змушує колеса обертатися. Його робота базується на електромагнітних принципах: коли струм проходить через обмотку статора, виникає магнітне поле, що впливає на ротор і змушує його обертатися. Існують різні види таких моторів: асинхронні, синхронні і двигуни постійного струму, кожен зі своїми характеристиками.
Головні переваги електричного двигуна — виключно високий ККД, що досягає 90-95% в порівнянні з 22-42% у ДВС, миттєва реакція і здатність набирати високі оберти. Весь обертальний момент доступний відразу, що дає електромобілю різкий і в той же час плавний розгін. Завдяки цьому, багатьом електромобілям не потрібна багатоступінчаста коробка передач — достатньо подавати потрібну напругу на двигун.
Акумуляторна батарея є сховищем енергії — по суті, дуже ємною і потужною перезаряджуваною батареєю. Сучасні електромобілі в основному застосовують літій-іонні акумулятори, що відрізняються високою ємністю, що забезпечує запас ходу від 200 до 600 кілометрів на одному заряді. Конструктивно батарея складається з безлічі елементів, зібраних в єдиний модуль.
Процес зарядки можна порівняти із заповненням резервуара електрикою: він буває повільним, від звичайної домашньої розетки (до 12 годин для повного заряду), або прискореним, на спеціальних станціях, здатних відновити 80% заряду за 30-40 хвилин. Для збільшення терміну служби батареї радять не доводити її до повного розряду і не залишати надовго при критично низькому рівні заряду.
Довга зарядка — один з мінусів електромобілів. Якщо заправити повний бак займе кілька хвилин, то «заправка» електромобіля — досить тривала процедура.
Електронна система управління виконує роль інтелектуального центру автомобіля. Цей складний комп’ютер регулює і координує всі робочі аспекти: від контролю потужності, що подається на двигун, до управління станом батареї, включаючи її температуру і цикли зарядки — розрядки.
Саме ця система відповідає за рекуперативне гальмування — функцію, яка при гальмуванні або скиданні газу переводить двигун в режим генератора, перетворюючи кінетичну енергію руху назад в електрику і направляючи її в акумулятор. Це не тільки збільшує загальну ефективність, але і дає можливість рідше застосовувати стандартну гальмівну систему: гальмування, по факту, йде двигуном.
Сюди ж можна додати те, що сучасний електромобіль є комфортним транспортом. Комп’ютер може керувати практично всім – від підігріву сидінь до регулювання дзеркал. І на все вистачає потужності батареї!
Але, як уже написано вище, не тільки електромобілі увійшли в наше життя, а й електричний громадський транспорт.
Одним з найцікавіших гібридів, що поєднують риси класичного тролейбуса і сучасного електробуса, став тролейбус з системою динамічного живлення, або, іншими словами, тролейбус на акумуляторах.
Даний транспорт об’єднує в собі плюси двох підходів. З одного боку, він задіює наявну контактну мережу, отримуючи від неї живлення під час руху і постійно підживлюючи свої батареї. З іншого боку, наявність акумуляторів дозволяє йому від’єднуватися від проводів і долати значні відстані — до 30 кілометрів і більше — в повністю автономному режимі.
Це вирішує одну з ключових проблем традиційних тролейбусів — їх залежність від традиційних проводів. Тепер тролейбус може легко об’їхати дорожні затори, виконати рейс по історичному центру, де прокладка проводів неприпустима, або обслуговувати нові райони без масштабних і витратних робіт по встановленню контактної мережі.
Що буде далі?
У великих містах з хорошим кліматом електротранспорт буде розвиватися активно. З’являтимуться зарядні станції та інша інфраструктура для електромобілів. Але є нюанс — держави, особливо ті, що володіють нафтовими ресурсами, будуть всіляко «затискати» такий транспорт, підвищуючи податки і мита для ввезення подібних автомобілів.
СІМ також будуть розвиватися — кур’єрська служба вже без них просто неможлива. Можливо, в майбутньому буде розвиватися повітряний електротранспорт — безпілотні таксі. І тут можна підбити підсумок — багато хто вважає, що електротранспорт екологічний. Так, у місті він буде екологічним, але ті витрати ресурсів і викиди парникових газів під час виробництва електродвигунів колосальні, тому навряд чи тут буде якась екологія на рівні планети.
