Против газов и шума. Электромобиль возвращается

- Представляю себе, каким, пусть при одних только общественных автомобилях, будет городской воздух! Наверное, выходя на улицу, придется надевать противогаз. А в уши закладывать вату.

- Конечно, надо. И его ищут.

Еще на заре автомобилизма карикатуристы изображали город будущего окутанным отработавшими газами. А светила медицины считали опасными для здоровья людей даже немногие, но очень дымившие тогдашние автомобили. Поэтому наряду с бензиновыми автомобилями пользовались успехом электрические. Первый в нашей стране автомобиль был электрическим, аккумуляторным. Его сконструировал инженер И. Романов. Стокилометровый рубеж скорости был впервые взят именно на электрическом автомобиле французского конструктора и гонщика К. Женатци, который символически назвал свою машину "Всегда недовольная", и она через год оправдала это название, достигнув 120 километров в час. Насчитывались десятки фирм, выпускавших электромобили. Одна из них рекламировала свою машину под девизом "Что такое идеальный автомобиль".

"Это красивый, стильный экицаж, - сообщала реклама, - который может быть пущен в ход мгновенно и без трудоемких приготовлений, может быть мгновенно же остановлен, может двигаться с любой скоростью вплоть до 25 миль (40 километров) в час, может полностью контролироваться любым лицом без специального обучения, двигаться по неровным дорогам и на крутой подъем - словом, выполнять все, что выполняет упряжка лошадей с экипажем, и выполнять это более удовлетворительно, с меньшими затратами, и в то же время не имеет дефектов, присущих лошади, и новых собственных дефектов".

Электромобили действительно обладали перечисленными качествами и выгодно отличались от своих бензиновых соперников чистотой, бесшумностью, готовностью к мгновенному пуску и простотой управления. Ни переключения передач, сопровождавшегося операциями с рычагом и двумя педалями, ни повседневных забот о смазке, ни отработавших газов... "Чистые" электромобили особенно нравились автомобилисткам. Некоторые модели аккумуляторных машин так и называли - дамскими.

Что же случилось с этими "идеальными" машинами? Почему они сошли со сцены?

Отвечая на эти вопросы, уместно вспомнить еще об одном виде самодвижущегося экипажа - мускульно-силовом. Изобретатели издавна пытались создать повозку, приводимую в действие самими ездоками. В XIX веке они осознали нереальность многоместной тяжелой "самокатки" и изобрели (Е. Артамонов в 1801 году, К. Дрез - в 1815) новый тип машины - велосипед. Это был не экипаж, а самоходный, так сказать, верховой конь. Он соответствовал физическим возможностям "источника энергии" и применительно к этим возможностям предназначался для определенных поездок. Если бы конструкторы электромобилей следовали этим же принципам, то, возможно, они пришли бы к особому типу городской транспортной машины. Но они пытались создать машину, соперничающую с бензиновыми автомобилями, и добивались кое-чего на раннем этапе, когда всякий автомобиль предназначался в основном для городских и прогулочных поездок. Ведь типичный радиус действия автомобиля не превышал 50 километров; состояние дорожных покрытий в городах было удовлетворительным, а за городом - очень плохим; скорость автомобиля в городах ограничивалась, как указывалось в санкт-петербургских правилах, "скоростью конской рыси". В этих-то условиях наряду с бензиновыми автомобилями успешно использовались и электромобили.

В первой четверти XX века условия изменились: бензиновые автомобили достигали скорости 100 километров в час и больше, и эти скорости были не только достижимы, но и практически возможны благодаря относительной свободе проездов. Вследствие повышения надежности автомобиля стали реальными дальние поездки как по старым (плохим) дорогам, так и по множившимся автомагистралям. У аккумуляторов не было резерва энергоемкости, и электромобиль оказался неспособным конкурировать с бензиновым автомобилем. Пулевидный корпус "Всегда недовольной" был до отказа забит аккумуляторами, а запас хода не превышал нескольких километров. Чтобы еще увеличить скорость или дальность пробега, нужно было умножить число аккумуляторов и массу машины. Если, например, при скорости до 30 километров в час запас хода электромобиля составляет около 60 километров, то с увеличением скорости вдвое расход электроэнергии возрастает также примерно вдвое, а запас хода соответственно сокращается. Заколдованный круг! На десятилетия электромобили выбыли из соревнования с автомобилями.

В наши дни вновь складываются условия, благоприятные для использования электромобилей и вместе с тем требующие (подчеркнем это) их применения. Правда, способности аккумуляторов, несмотря на их усовершенствование, остались, увы, скромными. Энергоемкость щелочных и кислотных аккумуляторных батарей не может превысить 50 ватт-часов (в среднем 30 ватт-часов) на килограмм их массы. Другие более энергоемкие батареи очень дороги и дефицитны. Несложный расчет показывает, что на работающем в городе легковом электромобиле или развозном фургоне с их дневным пробегом не более 100 километров - при мощности двигателя 20-30 киловатт - масса аккумуляторной батареи составит 400-600 (или даже 650-900) килограммов.

Это, конечно, пугающие величины. Нужны меры для их уменьшения или компенсации. Что можно сделать, помимо совершенствования самих батарей?

Облегчить за счет снижения требований к прочности остальные элементы машины, особенно ее кузов, что вполне допустимо; ведь ее, специально городскую, не обязательно рассчитывать на езду с большой скоростью и по плохим дорогам. Уменьшить сопротивление движению, прежде всего за счет характеристики шин. Установить на электромобиле или в ряде пунктов города устройства для ускоренной (не более часа) подзарядки батарей, и тогда не нужен был бы большой запас энергии и соответственно можно было бы уменьшить массу аккумуляторной батареи. Таким образом, городские автомобили получили бы условия работы, близкие к сегодняшним для бензиновых машин. Водитель электротакси, электрофургона или электробуса смог бы "заправить" свою машину во время обеденного перерыва. Для фургона проблема стоит особенно остро, так как он работает в тесных дворах, складских помещениях, подвалах крупных магазинов. Вместе с тем его малый дневной пробег, частые и продолжительные остановки благоприятствуют его переводу "на электрическую тягу".

Создание электромобиля, пригодного для современных условий, связано с решением и других серьезных конструктивных проблем.

Одна из них - зарядка. Следует ли заряжать батареи, не снимая их с электромобиля, или снимать? Или же заменять отработавшие свежезаряженными?

Опыт показывает, что последний способ наиболее удобный и эффективный. Сменить упакованные в контейнеры батареи можно за считанные минуты. Необходимо так крепить батареи в электромобиле, чтобы был хороший к ним доступ вилочного погрузчика или особых тележек, и наличие таких погрузчиков или тележек в пунктах замены. Организация разветвленной сети зарядных или сменных пунктов - дело непростое. Но ведь и бензозаправочных колонок когда-то не было. Сейчас электромобили эксплуатируются в обстановке, напоминающей зарю автомобилизма, когда, например, бензин покупали... в аптеках, да еще при этом приглашали пожарных для поливки улицы около аптеки. Так же как распространение автомобилей вызвало к жизни целую систему заправочных станций, так и электромобиль потребует системы зарядных станций, особых розеток в соответствующих местах, пунктов смены батарей, заводов по регенерации свинца.

Есть и другие проблемы. Например, отопление кабины водителя тоже требует расхода энергии, а ее запас на электромобиле и без того ограничен!

Из сказанного следует, что конструкция электромобиля в корне отличается от обычной автомобильной. Отсюда вывод: нецелесообразно просто переоборудовать автомобиль в электромобиль, заменяя двигатель внутреннего сгорания и бензобак электросиловой установкой, как это представляют себе многие. На деле просто не получается. Чтобы переоборудовать знакомый всем фургон Ульяновского автозавода в хороший электромобиль, нужно полностью переделать его кузов и раму, причем машина получится неоправданно тяжелой. Вероятно, придется удлинить колесную базу для размещения батарей, изменить конструкцию подвески колес.

Как только становится ясным, что постройка электромобиля не переоборудование некоего автомобиля, а создание совершенно новой конструкции и что предназначена она не для всяких видов перевозок, а для определенных городских, тотчас же возникает желание как можно лучше приспособить ее к данному виду перевозок. На обычных автомобилях это не всегда удается, и именно вследствие их универсальности.

Сколько новых интересных задач стоит перед конструктором! А решение их будет иметь огромное значение для человечества.

Надо сказать, что в нынешних условиях выгоды от эксплуатации электромобилей не сводятся только к чистоте атмосферы и тишине. Электромобили компактнее и маневреннее, чем автомобиль. Тормоза электромобиля могут быть значительно эффективнее механических, а управление им намного проще, значит, меньше ошибок водителя. Электромобиль и более устойчив, чем автомобиль; здесь большая масса аккумуляторных батарей идет на пользу - уменьшается высота центра тяжести.

Особый вопрос - экономия жидкого топлива. Раньше ее считали одним из достоинств электромобиля. Теперь острота городских проблем выдвинула на передний план другие, уже нами отмеченные достоинства. Кроме того, переход авиации на тяжелые сорта нефтяного топлива- и открытие новых месторождений нефти ослабили угрозу бензинового голода. Но о ней не следует вовсе забывать. Если автомобили не могут существовать без жидкого или газообразного топлива, запасы которого имеют предел, то запасы электроэнергии разнообразны и в принципе неисчерпаемы. К тому же зарядка аккумуляторов на электромобилях происходит в основном в ночные часы, когда потребление электроэнергии горожанами и предприятиями спадает.

Многие конструкторы, особенно на Западе и в Японии, работают над двухместными электромобилями, которые, по замыслу, должны быть прокатными каретками (такси без водителя) и заменить в городах личные автомобили.

С электрическими автобусами и такси обстоит дело сложнее (хотя и над ними работают), так как дневной пробег этих машин в три-четыре раза превышает пробег развозных фургонов и городских прокатных легковых автомобилей. Предполагается, что здесь важную роль должна сыграть скоростная промежуточная подзарядка аккумуляторов, которая уже испробована, в частности, на одном из советских электромобилей.

Может возникнуть вопрос, почему речь идет только о замене электромобилями городских автомобилей, а не всех вообще? Если бы даже возникла нужда в "тотальном" переходе на электромобили, то он в зримом будущем не представляется возможным. Запаса идущих на аккумуляторы материалов на Земле в случае замены всех или большинства автомобилей электромобилями хватило бы всего лишь на десяток-другой лет. Для обеспечения зарядки батарей потребовалась бы ежесуточно такая мощность электростанций, которая в несколько раз превышает имеющуюся на сегодня и планируемую на ближайшие годы.

При специализации же нет нужды избавляться от загородных автомобилей, нужно заменять только городские. Последних сравнительно немного, их максимальная скорость ограничена, суточные пробеги невелики. В случае замены их электрическими не потребуется астрономического количества электроэнергии, а также материалов для производства аккумуляторов. Так что перспектива замены становится реальной.

В Советском Союзе ряд организаций автомобильного транспорта, автомобильной и электротехнической промышленности ведет работы по электромобилям. Проектируются, строятся и эксплуатируются образцы и партии машин. Другое изучаемое направление - гибридные автомобили, у которых двигатель внутреннего сгорания, работая на постоянном нетоксичном и нешумном режиме, все время подзаряжает аккумуляторную батарею, а она, в свою очередь, питает электродвигатели, вращающие колеса.