Электромобили. Что мешает электродвигателям изменить мир

Либо-либо.

9 сентября 2021 года.

Германия.

Нюрбургринг (Nürburgring) – самая опасная гоночная трасса в мире с резкими поворотами, подъёмами и спусками, достигающими иногда 300 метров, и слепыми виражами, скрытыми за холмами. Только что на ней был поставлен новый рекорд. Электромобиль Tesla Model S Plaid прошёл нордшляйфе, северную петлю Нюрбургинга, за 7 минут 25 секунд, на целых 7 секунд обогнав конкурента – электромобиль Porsche Taycan Turbo S. Обе машины разогнались до 100 км в час менее чем за 2 секунды. Так же стремительно, как гоночные болиды Формулы 1 с 1000 л.с. Таким образом, серийные электрокары доказали, что могут соперничать с скоростью даже с эксклюзивными суперкарами и созданными специально для гонок автомобилями. Это закономерный итог развития электроавтомобилей. От первых моделей 19 века, способных проехать не больше 20 км со скоростью велосипедиста, к стремительным современным машинам, больше похожим на гаджеты на колёсах, с голосовыми помощниками и автопилотом. Всё говорит о том, что за этими машинами будущее. Возможно, так и будет. Но для этого нужно решить ряд серьёзных проблем. Тех, над которыми производители электромобилей бьются уже больше ста лет, без конца находя новые решения, но каждый раз не окончательные. Привет, меня зовут Самат Галимов, и это новый сезон подкаста «Запуск завтра». В нём мы рассказываем, как родились и развивались технологии, о которых не утихают разговоры в 2025 году. Искусственный интеллект, криптовалюты, электроавтомобили и другие разработки, из-за которых кажется, что будущее уже наступило. Один эпизод, история одной технологии, которая меняет мир прямо на наших глазах. В этом эпизоде я расскажу об эволюции электроавтомобилей, о том, как они из простой повозки на магните Tesla и Xiaomi, как стали транспортом для женщин, молочников и гольфистов и почему, несмотря на все свои успехи, до сих пор не смогли заменить машины с двигателем внутреннего сгорания – ДВС. Партнёр эпизода – один из ведущих провайдеров IT-инфраструктуры и облаков Selectel. В середине эпизода слушайте нашу партнёрскую рубрику «Под капотом», в которой я рассказываю, с какими неочевидными и сложными техническими задачами сталкиваются

специалисты из прорывных отраслей IT.

Сегодня электроавтомобиль кажется чем-то футуристичным. Но на самом деле идея создать средства передвижения с электрическим двигателем появилась ещё в 1820-е годы. Впрочем, неудивительно, ведь это была эпоха, когда технические новинки на электричестве появлялись чуть ли не каждый день. Холодильник, электрическая лампочка, телефон, радио. И в конце концов, почему бы и не электроавтомобиль? Считается, что первый рабочий электродвигатель создал венгерский изобретатель Аньёш Йедлик. Он был членом обедневшего дворянского рода и в юности вступил в Орден Бенедиктинцев. Церковь тогда была главным институтом образования в Венгрии, и юноша надеялся таким образом получить доступ к науке. Орден оплачивал его обучение. После получения докторской степени Едлик даже был рукоположен в священнике и в тот же год с позволения Ордена начал преподавать физику, параллельно создавая свои первые изобретения. Едлик сконструировал лабораторную модель маленького электродвигателя. Устроена эта модель была так. Медный диск вращался в магнитном поле благодаря электричеству от батареи, а проводником тока служила ртуть. Едлик так описывал принцип работы своего изобретения. Провод, по которому течёт электромагнитный ток, совершает непрерывное вращательное движение вокруг подобного ему электромагнита. Заслуга Йедлика в том, что он показал, что электрический ток может создавать непрерывное механическое движение. Хотя само его изобретение в электрокар не превратилось, оно стало основой для последующих исследований. С тех пор с электродвигателями продолжали экспериментировать инженеры в разных странах – США, Нидерландах, Франции, Британии и Германии. Периодически они создавали что-то вроде очень медленных повозок с электродвигателями, которых хватало на несколько сотен метров. Изобретением в области общественных видов транспорта оказались успешнее. Так появились сначала трамваи, а потом электровозы и электрички. Правда, все они питаются током от тяговых подстанций. А для непрерывной подачи тока они должны быть всегда подключены к подстанции через провод. Поэтому электровоз ездит по строго определенным маршрутам, где проходит контактная сеть. Автомобиль же мы ценим за возможность поехать вообще куда угодно. Значит электроавтомобилю нужен внутренний источник энергии. Первым таким источником в 1859 году стала свинцово-кислотная батарея. Ток в ней вырабатывается в результате химической реакции свинца и серной кислоты. В начале 1880-х годов свинцово-кислотную батарею усовершенствовал химик Камиль Альфонс Фор. Он придумал наносить на пластины батареи не чистый свинец, а его оксид, сразу содержащий активные вещества. Это добавляло энергоёмкости. Вторая идея Фора – использование решётчатых пластин вместо сплошных, чтобы упростить технологию. Это позволило использовать в производстве штамповку, а не ручную обработку. Так свинцово-кислотная батарея, во-первых, стала более эффективной, а во-вторых, теперь её можно было производить не штучно, а массово. Благодаря такому прорыву начали появляться первые настоящие электромобили. Сначала они выглядели как безлошадные экипажи, кабины с крупными тонкими колёсами, примерно так же, как и их первые топливные конкуренты. Первый серийный электрокар создал англичанин Томас Паркер. Его изобретение имело запас хода в несколько часов и перевозило пассажиров по улицам Лондона. И как личный транспорт, и как такси. Постепенно электромобили трансформировались. Появилась куча разновидностей. По улицам Европы и США поехали электротакси, полицейский электрический фургон, разные виды общественного транспорта. В России в 1899 году изобретатель Ипполит Романов омнибус, то есть многоместный экипаж на 17 пассажирских мест. А первый трамвай Российской империи начал ходить в Киеве в 1892 году. Электромобили и авто с топливными двигателями появились, по сути, одновременно. Первая машина с ДВС, известная как патентованный автомобиль «Бенца», появилась сразу после первого электрокара в 1885 году. В конце 19-го – начале 20-х веков они развивались параллельно. Причём сначала электромобили значительно обгоняли конкурентов по популярности. В 1897 году самым продаваемым автомобилем США стал электромобиль Columbia Motor Carriage. В 1900 году в стране было продано 900 автомобилей с бензиновым двигателем и целых полторы тысячи электромобилей. И только в 1903 году с выходом на рынок модели Oldsmobile автомобили с бензиновым двигателем впервые вырвались вперед. Нам, жителям мира победившего двигателя внутреннего сгорания, слышать это может быть странно, но в тот момент электромобили действительно были удобным транспортом с преимуществом перед конкурентами. Электромобиль легко и плавно заводился, чего не скажешь о бензиновых авто. Чтобы завести автомобиль с ДВС нужно было, записывайте, взять из багажника металлическую рукоятку, вставить её в двигатель и как следует крутануть. Это механизм напоминающий старые мясорубки. И повторить, если с первого раза двигатель не завёлся. При этом, если двигатель давал осечку и рукоятка резко дёргалась, она могла сломать пальцы или даже руку. Впрочем, получить травму можно было и без этого. Просто из-за резкого движения, требующего нехилых усилий. Электродвигатель таких проблем не доставлял. Его водитель просто нажимал кнопку или поворачивал рубильник на приборной панели, плавно тянув за рычаг реостата, похожий на педаль швейной машинки. Представьте, как футуристично это выглядело по тогдашним меркам. Прочих недостатков машин с ДВС. Он ездил плавно, не тарахтел и не пах бензином. Всё из-за принципиально разного устройства двигателей. В бензиновом двигателе главный элемент – это цилиндры, внутри которых сгорает топливно-воздушная смесь. Выделяющиеся при этом газы давят на поршни, их энергия передаётся колёсам и те крутятся. Цилиндров в машине несколько, один может выйти из строя, повлияв на весь алгоритм, так что тарахтеть. У электрокары, благодаря питанию от батареи, ничего этого нет. Педаль акселерации выпускает ток, он по проводам попадает в двигатель и создаёт там магнитную силу, которая заставляет ось мотора двигаться, крутя колёса. Конечно, у электромобилей были и очевидные недостатки. Во-первых, ездили они медленно. В основном из-за недостаточно энергоёмких батарей. Максимальная скорость варьировалась от 30 до 50 км в час в зависимости от модели. Во-вторых, батарею нужно было постоянно заряжать. Её хватало в среднем на 60-70 км. Для нас сейчас это вообще смешная цифра. Машины с ДВС без заправки могли проехать 150-300 км. Зарядка электродвигателя занимала несколько часов, и заряжать машину нужно было дома или в специальных гаражах. Были ещё и электромобили со съёмными батареями, но стоили такие батареи очень дорого, поэтому модель не прижилась. В-третьих, сами электромобили были не дешёвыми. В США за такую машину нужно было отдать минимум 1000 долларов, сейчас это примерно 35 тысяч современных долларов, в то время как бензиновое авто можно было купить гораздо дешевле. Впрочем, все их недостатки были незначительными. Позволить себе машину, любую, могли только очень обеспеченные люди, так что при отсутствии достойных конкурентов электромобиля цена их не смущала. Тем более и авто с ДВС и бензин тоже стоили дорого и точно не были дешёвой альтернативой. К тому же люди в начале 20 века просто не ездили далеко. Даже если бы они захотели поехать на машине в дальние путешествия, они не смогли бы это сделать из-за неразвитой инфраструктуры, отсутствия дорог и заправок. Гонять тоже особо негде. А для неспешных поездок по магазинам электромобиль – это самое то. По магазинам тогда в основном ездили женщины. И считалось, что электромобиль им очень подходит – медленный, плавный, простого эксплуатации и обслуживания. Babcock Electric в 1910 году гласила «Той, кто водит Бэб Кок Электрик, нечего бояться». и имел с виду именно удобство использования. Машину с электродвигателями своей жене подарил даже Генри Форд, изобретатель и владелец заводов по производству машин с ДВС, из-за которых закончился золотой век электромобилей. В 1908 году компания Генри Форда выпустила Ford Model T – машину, изменившую всё. Этот автомобиль, как и многие другие, работал на бензине, но стоил гораздо-гораздо дешевле. Начальная цена Ford Model T $825, средняя цена автомобилей других фирм около $1000, а электромобиль стоил около $2000. Такой конкурентной цены за счёт максимального упрощения и стандартизации своих автомобилей. За счёт этого их можно было собирать массово на конвейере. Если раньше мастер собирал автомобили от начала до конца, то теперь автомобили ехали по заводу на ленте, а каждый рабочий выполнял с ними одну точно выверенную операцию. Это была абсолютная революция в организации производства. Конвейерный принцип стали применять во многих отраслях и в честь изобретателя стали называть «фордизмом». Ford Model T хотели и покупали не только богачи, но и представители американского среднего класса. А цена на машину со временем только снижалась, и к 1916 году достигла 350 долларов. Это примерно 10 тысяч долларов в сегодняшних деньгах. Model T стал первым в мире автомобилем, который выпускали миллионными сериями, а Генри Форд называли человеком, который посадил Америку на колеса. Появление такого доступного конкурента и его безумная популярность плохо повлияло на электромобили. Их, в отличие от машины Форда, продолжали собирать вручную. Спрос был небольшой и так выгоднее производить маленькие партии. К тому же сами аккумуляторы требовали ручной сборки. При этом производители постоянно старались увеличить запас хода и это тоже повышало стоимость. В 1912 году, когда фордовскую Model T можно было приобрести за 590 долларов, это 20 тысяч в текущих деньгах, электромобили стоили минимум в два раза дороже. В 1912 году на рынок вышел Cadillac Model 30. Автомобиль, оснащённый очередным революционным изобретением – электростартером. Это механизм, позволяющий запустить двигатель без металлической рукоятки и травмоопасного ритуала, который мы описали в начале. водителю зажигания внутри салона. И всё, быстро и безопасно. Один из главных недостатков бензиновых авто начал уходить в прошлое. Популярность машин с ДВС повлекла и рост инфраструктуры, заправок становилось всё больше. Бензином, подешевевшим нефти, теперь можно было заправиться во многих местах. А вот станции для зарядки электромобилей, наоборот, закрывались, и подобные авто становились всё менее и менее практичными. Наконец, электромобили из-за тяжёлого аккумулятора банально больше весят, чем бензиновые, а значит, им нужна другая конструкция кузова, и дорожное покрытие под ними изнашивается быстрее. Из-за всех этих проблем к 1920 годам электромобиль сокрушительно проиграл конкуренцию бензиновому авто. Но не умер совсем, а лишь отступил в тень. В 20 веке электромобили окончательно ушли из ниши массового личного транспорта, и эксперименты в этой области почти прекратились. Впрочем, оказалось, что для электроавто существуют ниши там, где ДВС по той или иной причине не нужны или недоступны. Например, во время Второй мировой войны в Германии был жёсткий дефицит топлива, поэтому гражданским машинам приделывали аккумуляторы и так получали электрокары. В США такие авто использовали на заводских территориях, чтобы, опять же, не тратить лишнее топливо. Впоследствии электромобили показали полезность там, где важны не высокая скорость и большой запас хода, а плавность передвижения и отсутствие шума и выхлопов. Вес батареи здесь тоже не имел значения, либо потому что транспорт был крупным и легко её выдерживал, либо потому что он вообще питался от сети, как электрички, метро и трамваи. Электрическими стали погрузчики и гольфкары, а ещё молоковозы. В XX веке они были распространены в Европе, в основном в Британии, где молоко часто заказывали с доставкой. Молоковозы ездили по жилым районам и низкий уровень шума для них был важен. Дело пошло хорошо, и электромобили стали развозить по домам не только молоко, но и другие продукты, бельё из прачечной, уголь. В итоге на протяжении всего 20-го столетия большинство электромобилей в мире были британскими молоковозами. К 1960-м годам автомобилизация достигла своего пика. В это время в Америке было около 75 миллионов машин. По машине на каждые 2,5 человека. Разрастались пригороды, а их новым жителям нужны были машины, чтобы ездить за покупками. Повсюду устанавливали заправки, здания сносили ради строительства хайвеев и парковок. Города перестраивали под автомобили, иногда в ущерб пешеходам и общественному транспорту. И выглядели машины тех лет просто как корабли на колёсах. Вспомните, на чём ездил Элвис Пресли. Золотой век автомобилей с двигателем внутреннего сгорания продлился все шестидесятые. В 1973 году коалиция арабских стран напала на Израиль и началась так называемая война судного дня.

Люди больше не могут позволить себе машины, которые расходуют галлон топлива за 12 миль, примерно 18 литров на 100 километров. Заправки больше не могут позволить себе заполнять баки объемом 20 галлонов, что примерно 74 литра.

17 октября, через 11 дней после начала войны, арабские страны отказались поставлять нефть государством, поддержавшим Израиль. Это касалось США и нескольких государств Западной Европы. В течение следующего года цена на нефть выросла в 4 раза. Военный конфликт закончился в октябре 73-го, а нефтяное эмбарго отменили в марте 74-го, т.е. оно продлилось меньше полугода. Но после него всё изменилось. Ушли в прошлое тачки, как у Элвиса, бензиновые монстры 60-х с мощными двигателями и огромным расходом топлива. Их заменили куда более компактные и экономичные модели. Кроме того, люди начали беспокоиться об экологии. Оказалось, ДВС ей очень вредит. Каждая машина на бензине выбрасывает выхлопные газы, углекислый и угарный газ, оксиды азота, частицы сажи. Всё это очень загрязняет воздух. Примерно пятая часть выбросов углекислого газа, способствующего глобальному потеплению, приходится именно на транспорт. Само топливо из-за утечек и аварии или косвенно через атмосферу и почву попадает в природные водоёмы, загрязняя их. В общем, окружающей среде массовая эксплуатация автомобилей наносит значительный ущерб. Сейчас для нас это общее место, но в 60-е годы прошлого века люди впервые вообще задумались об этом. В этой ситуации электромобили выглядели как хорошее решение. Они не зависят от бензина, нефти и нефтяных кризисов. Электричество есть во всех странах, так что пространства для геополитических манипуляций становится меньше. Топливо из них в реке не вытекает, выхлопных газов нет. В общем, красота. Они ещё и тише, ведь, несмотря на изобретение глушителя, бензиновые автомобили не могут полностью избавиться от шума двигателя. А этот шум жителей больших городов к 60-м уже успел утомить. Правительства тоже были заинтересованы в решении проблемы ДВС и начали поддерживать эксперименты в области электромобилей. Конгресс США в 1976 году принял закон об электрических и гибридных транспортных средствах. выделил деньги на исследование технологий и создание тестовых моделей. Поиск рабочей замены ДВС, в первую очередь электрической, стал государственной задачей. На запрос постепенно возрастающие ещё с 60-х реагировали и крупные компании. В 64-м году General Motors разработала экспериментальный электровейр, А ещё через два года Электровейр-2, а Американ Мотор Кампани выпустила электрические джипы для доставки, которые почтовая служба США использовала в испытательной программе 1975 года. Впрочем, это была ограниченная модельная линейка, и она не вошла в массовый обиход. Даже NASA использовало электродвигатели, создав ещё одну ветку их развития. Луноход Apollo 15 в 1971 году стал первым пилотируемым транспортным средством, побывавшим на Луне. И он электрический. С его помощью астронавты собрали 77 килограммов лунных пород. В следующем году в миссию отправились ещё две модели. Три лунохода остаются на Луне до сих пор. Они разрядились, но целы. Казалось бы, идеальная почва для камбэка. Мир ждёт и надеется. Интерес озвучен на государственном уровне. Серьёзные производители ищут решения и, наверное, вот-вот их найдут. На самом деле электромобили 70-х были ещё далеки от массового распространения. У них были свои большие, если не сказать фатальные, минусы.

Привет, это Ксения Красильникова. Я работаю исполнительной директоркой в студии Либо-Либо. Подкаст, который вы сейчас слушаете, делает наша студия. А почему вдруг я здесь? Потому что мы запустили страничку донатов, и я хочу вам об этом рассказать. Донаты можно делать с любой карты, из любой страны и даже криптовалютой, еще через Boosty и Patreon. Страничка, где можно задонатить, это еще и место, где мы собрали все способы поддержать работу в студии, не только прямым переводом. Здесь же можно купить мерч или оформить подписку на наш бонусный контент. Вы скажете, либо-либо, какие донаты? У вас ведь есть реклама. За рекламу в студии отвечаю я. И я вынуждена сказать. Нам трудно найти партнеров в подкасты о насилии, неравенстве и социальных проблемах. А это важная часть нашей работы. И эту работу мы точно будем продолжать. Чтобы студия либо-либо могла делать то, что делает, нам нужна независимость. А значит, ваша поддержка. Ссылка на страничку донатов в описании эпизода. Поддержите нас. И спасибо, что вы здесь.

Первая проблема, с которой сталкивались все производители электротранспорта – это аккумулятор. Свинцово-кислотные батареи, с которых всё начиналось, в момент появления электромобилей были лучшим вариантом, довольно дешёвыми и простыми в производстве, но и проблем с ним было куча. Собственно, маленький запас хода зависел именно от них. Помимо этого они были тяжёлыми и очень токсичными из-за свинца и кислоты, а служили сравнительно недолго, примерно пару лет, а после требовали утилизации. Утилизация в то время была ручной, батарею разбирали и хоронили на свалках. В середине века появились никель-кадмиевые аккумуляторы. Затем ближе к концу века стали производить никель-металлогидридные. Энергоёмкость у них была выше, то есть можно дальше уехать, и срок службы больше. Из минусов – эффект памяти. Если такую батарею снять с зарядки не на 100 полных процентах, а допустим на 80, то уже никогда она не будет заряжаться больше, чем на те самые 80%. Плюс, никелькадмия батареи содержит токсичный кадмий, который при разрушении батареи наносит вред и окружающей среде, и людям, например, рабочим, которые разбирают эти батареи. Ко всему прочему, стоили такие аккумуляторы дорого, из-за дороговизны сырья и сложности производства, включающего токсичный металл. Другая серьёзная проблема электромобилей в XX веке – это отсутствие инфраструктуры. Допустим, получилось бы создать аккумулятор со сравнительно большим запасом хода. На электромобиле можно было бы плавно поехать куда-нибудь километров на 500 или 1000 или 1500. В любом случае, рано или поздно ему потребовалась бы зарядка. А электрозаправочных станций-то нет. И какой толк в огромном запасе хода, если твой автомобиль разрядился там, где заправка и не пахнет? Чтобы мотивировать людей пересесть на электроавтомобили, нужно было предложить им комфортные условия их зарядки. А кучи ЭЗС и не из дешёвых. Обе эти проблемы решились в новом тысячелетии с помощью новых технологий и амбициозных капиталистов. В 1991 году на рынке появляется новый вид батарей – литий-ионные. Это, возможно, одно из главных событий в истории электротехники. Литий-ионные батареи имеют кучу плюсов по сравнению со своими предшественниками. Повышенная энергоёмкость, быстрая зарядка, относительно небольшая масса, увеличение срока службы, отсутствие эффекта памяти. В общем, почти по всем проблемным параметрам они стали просто спасением. Но если бы мы сейчас вернулись в начало 90-х, то, возможно, не поняли бы прикола. А при чём тут электромобили? Литий-ионные аккумуляторы же используются для гаджетов, телефонов и ноутбуков. Да. Благодаря этой области применения батареи получили распространение, стали дешевле в производстве и успели доказать свою надёжность. И это дало почву для того, чтобы литий-ионные аккумуляторы изменили мир автомобилей. Первой их стала использовать в конструкции электрокаров компания Tesla Motors. Первый автомобиль с литий-ионным аккумулятором представили публике в 2008 году. Инновационная модель носила название «Тесла Родстер». Она была первым изобретением Тесла и должна была продемонстрировать, что за электрокарами – будущее, что они не уступают топливным авто в скорости. Разработка заняла 4 года. Первые прототипы быстро разряжались или вообще сгорали. За месяцы работы команда Tesla поменялась. Джей Би Штраубел (JB Straubel), который создал для новой машины систему управления батареей. Ушёл один из основателей компании, которому принадлежала идея создания конкурентоспособного электромобиля. А главным инвестором стал Илон Маск. Он же стал председателем совета директоров и пристально следил за разработкой дизайна, а также настоял на литий-ионных батареях. Ещё за два года до официального релиза в 2006-м прототип Родстера был представлен публике на закрытом мероприятии в аэропорту Санта-Монике. В том же году электромобиль стал лучшим изобретением года в категории «транспорт» по версии журнала TIME. Инновационным стал двигатель этого электрокара. В его основе умно переработанная технология литий-ионных батарей. Компания впервые использовала литий-ионные аккумуляторы формата 18650. 18 мм диаметром и 6,5 см длиной. Такие были во многих ноутбуках, они продавались массово и недорого. Только в ноутбуке таких батарей 6-8 штук, а в новом электромобиле было 6831. Их соединили в 11 блоков, добавили технологию охлаждения и защиту от возгорания при авариях, а ещё увеличили срок службы с помощью неполных зарядок. Полный заряд и полная разрядка батарей ускоряют её износ. Поэтому Тесла придумала не заряжать машину на 100%, чтобы аккумулятор дольше не старел. А ещё электромобиль автоматически выключается при 5-10% зарядки, опять же, чтобы снизить нагрузку на аккумулятор. Второе новшество – на Roadster (Родстер) с собственным софтом, созданным специально для него. Электрокар следил за температурой своих элементов с помощью датчиков и при перегреве, например, перераспределял нагрузку. Он сам мог обнаружить и попытаться решить другие проблемы вроде короткого замыкания или слабого заряда одной конкретной батарейки из 6831. Это, в частности, помогало модели избежать серьёзных пожаров, которые характерны для литий-ионных батарей. Электромобили до Родстера замеряли только общий заряд, примерно как это делает мобильный. Но этот электрокар буквально мониторил своё состояние и оптимизировал работу. Технология была не просто прорывной, а прям-таки гениальной. Запас хода Тесла Родстер составлял 393 км, примерно в 2 раза больше, чем у конкурентов. Разгон до 100 км в час занимал 4 секунды, как у спорткаров с ДВС. Позже Тесла построила свой собственный огромный завод по производству литий-ионных батарей, чтобы увеличить объёмы производства и снизить цену. Просто сенсация! Генеральный директор Тесла Илон Маск с самого начала внедрения электрокаров яро продвигал идею того, что массовый переход к электродвигателям возможен, и его компания сделает всё, чтобы его максимально ускорить. Стратегия Тесла заключается в том, чтобы занять лидирующие позиции на рынке, где клиенты готовы платить больше, а затем как можно быстрее двигаться вниз по рынку, увеличивая объем продаж и снижая цены с каждой следующей моделью. писал он в официальном блоге компании в 2006 году. Решение проблемы с инфраструктурой тоже принадлежит Тесла. Компания собиралась всерьез сосредоточиться именно на производстве электромобилей, так что без инфраструктуры никуда. В 2012 году компания запустила суперчарджер – сеть электрозаправочных станций большой мощности. Если мощность обычной зарядки на тот момент была 50 кВт, то суперчарджер давал до 120 кВт. Зарядить свою Теслу до 80% там можно было за полчаса. Компания начала строить ЭЗС в американских городах и между ними. В 2015 году таких заправок было 500, в 2018 больше тысячи, а сейчас 7000. Стратегия создания электроавто вместе со всей инфраструктурой оказалась удачной. За всю историю компании Тесла продала больше 5 миллионов электрокаров, примерно половину из них в США. Удалось даже снизить вес машины. Если вначале аккумулятор Tesla Roadster весил 450 кг, то сегодня такой же запас хода даёт литий-ионная батарея в 2 раза легче. В общем, многое из того, что было проблемой электроавтомобилей ещё с конца позапрошлого века, компания Тесла удалось решить. И всё-таки 5 миллионов электрокаров – это капля в море по сравнению с полутора миллиардами. Именно столько сегодня в мире насчитывается транспортных средств. Электрокар сегодня – это по-прежнему скорее дорогой гаджет, товар элитного потребления, а не машина для масс. Почему же мы так массово и не пересели на Теслы? Ответ может вас разочаровать.

Но прежде чем я расскажу, почему Тесла— это не первый выбор при покупке новой машины, прервёмся на рубрику, которую делаем вместе с провайдером IT-инфраструктуры Selectel. В этом сезоне мы делимся историями о самых сложных и прорывных отраслях из мира технологий, а в нашей совместной рубрике я рассказываю ещё больше о том, с какими неочевидными и сложными техническими задачами сталкиваются люди, которые ими занимаются. Электрические автомобили, да и обычные тоже, это настоящие гаджеты на колёсах. Там цифровизировано и автоматизировано, если не всё,

то уже очень многое.

Запуск машины без ключа, контроль температуры сидений в приложениях, умные дворники и фары. Многие фичи, которые раньше требовали 10 человека, теперь контролируются софтом. Водителю приходится делать всё меньше. Автомобиль может подруливать, регулировать цвет фар, помогает парковаться. Илон Маск в проекте Тесла пошёл дальше и пытается реализовать идею полного автопилота. Когда машина будет сама принимать решения на дороге, подбирать скорость, предсказывать поведение другого транспорта и постоянно адаптироваться под ситуацию в реальном времени. Научить машину водить – это задача компьютерного зрения. Каждая поездка – это тысячи гигабайт записей из дорог с разметкой, где пешеход, велосипедист, где какие дорожные знаки, где ямы на дорогах. модели обучаются на огромных датасетах. Если в своей работе вы тоже сталкиваетесь с задачами машинного обучения и не хотите беспокоиться о железной стороне вопроса, можно обратиться в Selectel. И здесь есть инфраструктура, которая ML-моделей, и для хранения больших объемов данных. Например, постоянно растущие записи с дорог и аналитику по ним можно загружать в объектное хранилище Selectel. Оно автоматически масштабируется, так что не придется беспокоиться о месте на дисках. Кроме хранения, тут есть целый набор сервисов для решения AI-задач. Вычислительные мощности под любой запрос и серверы с предустановленными библиотеками для Data Science будут готовы к работе через пару минут после заказа. Все подробности о том, как упростить процесс обучения моделей с инфраструктурой от Selectel, по ссылке в описании. Так вот, почему же все мы не пересели на Tesla? Ответ прост. Несмотря на все достижения, сегодня у производителей электромобилей примерно те же проблемы, что были 40 и даже 100 лет назад. Да, литий-ионные аккумуляторы мощнее и удобнее никелевых и уж тем более свинцово-кислотных. Но с ними, как и с предшественниками, всё равно куча проблем. Давайте в порядку. Производство всё ещё очень дорогое. В случае лития спрос сильно опережает добычу. И это повышает стоимость металла. С 21 до конца 22 года цена на него выросла на 500%. А ведь нужны ещё кобальт и никель. Они позволяют увеличить запас хода и добавляют батареям долговечности. Эти металлы мало того, что дорогие и редкие, так ещё добывают их весьма аморальным способом. В Конго, на которое приходится примерно 80% добычи кобальта, для этой самой добычи используют ручной труд 40 тысяч людей, включая детей от 6 лет.

В прошлом году в этих шахтах было как минимум 80 смертей. Но мы говорили с людьми, которые сказали, что обо многих несчастных случаях не сообщают, и тела просто оставляют погребёнными под землёй.

Помимо этого, кобальт и никель – токсичные металлы. Сама добыча лития, никеля и кобальта наносит огромный вред окружающей среде. В том же Конго ради этого уже вырублены миллионы деревьев. При добыче никеля и кобальта загрязняются реки, в них выпадают мышьяк, ртуть и серная кислота. Добыча оставляет после себя кислотные озёра и радиоактивные отходы. Если при эксплуатации ДВС проигрывает электродвигателю с точки зрения вреда экологии, то полный цикл производства электромобилей углеродный след, чем производство машины, работающей на бензине. Так что рост количества литий-ионных аккумуляторов и машин на них может стать для экологии ударом не меньшим, чем массовое использование бензиновых двигателей. Ещё один минус литий-ионных батарей в том,

что их хватает на 8-15 лет.

Больше, чем раньше, но всё равно не

так уж и много.

Более того, со временем аккумуляторы приходят в негодность, даже если не используются, ведь внутри них в любом случае происходит химическая реакция. А быстрая зарядка, как раз такая, какая используется на крутых заправках Теслы, может ускорить смерть батареи. Тесла старается бороться с этим, но вероятность всё равно остаётся. С ещё одним минусом литий-ионных батарей вы наверняка сталкивались. Телефоны быстрее разряжаются на холоде зимой.

На самом деле они просто не могут

отдать сохранённую энергию и поэтому потом опять оживают в тепле.

Но нам от этого не легче и в случае электромобилей это значит, что зимой

такая машина проедет меньше. У литий-ионных батарей есть ещё одна особенность. Литий – один из самых активных элементов на планете. Он самовоспламеняется и даже взрывается от контакта с водой. Именно эта химическая активность и даёт батареям их замечательные свойства, но если такая батарея загорится, потушить её исключительно сложно. К счастью, современные литий-ионные батарейки почти не взрываются. А когда начинают взрываться, то это быстро становится новостью и модели отзывают. Вспомните историю с Samsung Galaxy Note 7. Наконец, заправки. Конечно, суперчарджеры стали революционным решением. Полчаса вместо восьми и уже несколько тысяч станций по всему миру. Да, но полчаса – это всё равно гораздо больше, чем пять минут, которые потребуются, чтобы залить полный бак топлива на АЗС.

Не говоря о том, что их в

мире около пятисот тысяч по сравнению с семью тысячами суперчарджеров. Так что в долгом путешествии вы встретите АЗС с вероятностью примерно в сто тысяч раз больше, чем ЭЗС. Да и в действительно дальние путешествия на электромобиле до сих пор отправиться сложновато. Максимальный запас хода Теслы составляет меньше тысячи километров. 600-800 в зависимости от модели и стандарта измерения. Это куда больше, чем 100 лет назад, но всё ещё не очень надёжно. Большинство людей, вероятно, никогда не отправится в родтрип на тысячи километров, но их привлекает сама возможность так сделать. Получается, после всех эволюций и революций, после всех изобретений и инновационных технических решений, люди продолжают решать те же проблемы, какие были у электромобилей в 20 веке, и те же проблемы, каким приводят массовое использование ДВС. Кажется, решение состоит в том, что и литий-ионным аккумуляторам нужно найти замену, лишённую их главных минусов. Такой альтернативой могут стать натриевые батареи. Натрий во много раз доступнее и дешевле лития. Натрий – один из самых распространённых элементов в земной коре. Батареи из него не токсичны и не наносят вред окружающей среде при переработке, не склонны к возгораниям и не теряют энергоёмкость, например, из-за низких температур. При этом минус у них тоже есть. В целом, при большем размере таких аккумуляторов их энергоёмкость ниже, чем у литий-ионных. Но решение проблем дороговизны и токсичности могут перевесить этот недостаток. Разработкой натриевых батарей занимаются в разных странах. Некоторые, например Тесла, тестируют гибриды натрий-плюс-литий. Китайский гигант Contemporary Amperes Technology создал первую в мире серийную натрий-ионную батарею для авто. Экспериментами с натрионными аккумуляторами занимается Nyobolt, французская Tiamat, индийская Reliance Industries, шведская Northvolt. Впрочем, пока ни у кого не получилось разработать рабочий аккумулятор, который можно было бы массово использовать в электромобилях. Для работы такому аккумулятору нужна температура не ниже 270 градусов, остывшую на стоянке батарею придётся разогревать часами. К тому же они всё ещё тяжелее и слабее литий-ионных батарей. Шведская Northvolt, обещавшая прорыв, в ноябре 2024 года подала заявление о банкротстве. Учёные постоянно пытаются совершенствовать изобретение, но пока слишком много аспектов нуждаются в доработке. Например, с одной из насущих проблем с зарядкой в 30 минут справилась только Nyobolt, сократив время до 6 минут. Но пока не смогла повторить результаты в нелабораторных условиях. В общем, со дня на день уже многие годы.

А вот каким он будет, пока непонятно.

Друзья, хочу напомнить, что у нашего подкаста есть бонусные эпизоды. И теперь их можно удобно слушать в приложении либо-либо прямо в Телеграме. Я, кстати, помогал его разрабатывать. Ссылка на приложение в описании. Возвращаемся обратно. Допустим, через несколько лет кто-то всё же совершит прорыв, и авто на натриевых батареях войдут в обиход.

Здравствуй, светлое будущее!

Увы, но скорее всего нет. Мир, заполненный электромобилями, получит беспрецедентную нагрузку на электросети. Скорее всего, проблемы с зарядкой машин в мегаполисах останутся, а состояние дорог ухудшится и их придётся перестилать в несколько раз чаще, чем сейчас, потому что электромобили тяжелее обычных авто на 200, а то и на 900 килограмм, в зависимости от модели. Шины под таким весом тоже стираются быстрее, а их микрочастицы, соответственно, попадают в воду, почву и воздух интенсивнее. Проблемы меньшего, чем у ДВС, с запасом хода тоже, скорее всего, никуда не уйдёт. Может быть, к моменту, когда и если электромобили действительно завоюют мир, он станет совсем другим, среда изменится, и эти вопросы не будут актуальными. Но пока кажется, что несмотря на удивительные прорывы в области электромобилей, в ближайшее время они точно не смогут стать по-настоящему распространенным личным транспортом. Электротранспорт благополучно существует в нише, занятой еще в прошлом веке. Мы пользуемся трамваями, электричками, погрузчиками и электробусами. А электрокары для большинства людей остаются слишком дорогими и непрактичными. Но помимо личного и общественного транспорта, у электродвигателя есть еще одно направление – космическое. Помните луноходы, запущенные НАСА в начале 70-х? Они не последние. С тех пор новые роверы с электрическими двигателями побывали не только на Луне, но и на Марсе. Электродвигатели используются еще и для зондов, спутников, их же собираются использовать для будущих полетов к Марсу на космических кораблях. Это не те же самые двигатели, которые используются в производстве электрокаров, но они всё ещё электрические. Они делают космические аппараты плавными и точными. И в этом случае ДВС бесспорно проигрывает. Работать без кислородной среды он просто не может. Но вне космоса бензин остаётся где-то в 10-15 раз более энергоёмким, чем самый продвинутый аккумулятор. Поэтому, к примеру, очень сложно представить себе электросамолёты. Чтобы дать самолёту необходимую для полёта энергию,

на его борт надо погрузить батарею тонн 150. Заряжать эту батарею нужно будет часами, а

энергии от неё на долгий полёт всё равно не хватит. Ближайшее будущее, вероятно, за гибридными двигателями, сочетающими и ДВС, и батарею. У таких машин снижен расход топлива, вредных выбросов меньше, а запас хода больше.

В механизме гибридов компьютер решает, какой двигатель

используется при разных действиях. Например, во время разгона электродвигатель помогает ДВС, снижая расход топлива.

А во время торможения системы рекуперации преобразуют

энергию движения в электричество, заряжая батарею.

В пробках или на низкой скорости гибрид может вообще не включать двигатель внутреннего сгорания

и ехать на электричестве. Это делает его экологичнее и тише, да и просто комфортнее. А на трассе включается ДВС, одновременно подзаряжая батарею для дальнейшего использования. гибридные машины в ходу уже сейчас. Например, Toyota принципиально не производит электрических автомобилей. Вместо этого они делают ставку как раз на гибриды. Их серия Toyota Prius – это одни из самых распространённых и доступных гибридов в мире. Но есть и люксовые варианты. Например, Porsche производит свою известную модель Panamera и с гибридным двигателем. И это самый мощный гибрид на планете. Может быть, однажды вековая конкуренция обернётся победоносным союзом. Это подкаст студии Либо-Либо.

Написал этот эпизод Ксюша Обросимова. Отредактировала Евгения Щербина. Спродюсировала Маша Агличева. Фактчек Милена Загидуллина. Со звуком работали Юрий Шустицкий и Ильдар Фатахов.

До встречи через неделю.