Экологически чистые автомобили – технологии сегодняшнего дня

Желание комфортно передвигаться выводит каждый день на дороги столицы Украины количество автомобилей, равное половине населения Киева. По данным исследований экологического портала Eco-time, наиболее высокое загрязнение воздуха в мегаполисе наблюдается в местах, прилегающих к автомагистралям и перекрёсткам: Ленинградской, Бессарабской, Московской, Харьковской площадях, улицах Телиги, Набережно-Крещатицкой, проспекте Воссоединения, на бульваре Дружбы Народов и Леси Украинки. О том, какие принципиальные идеи существуют на этом рынке, расскажет Inpress.ua.

Данная картина – типична для всех крупных городов страны. Мы уже давно привыкли фокусироваться на тех плюсах, которые сопутствуют использованию автомобильного транспорта, как-то постоянно забывая о вреде для окружающей среды его выбросов. Меж тем, загрязнение воздуха выхлопными газами повышает риск развития редких заболеваний, особенно – у детей. Рак, лишающий жизни наибольшее число людей в мире, в Украине становится причиной 15% смертности населения. К сожалению, данный процент растёт год от года.

Если же мы, в своей повседневной деятельности, не готовы отказаться от такого блага цивилизации как автомобиль, то в наших с вами силах подумать о приемлемых на данном этапе оптимальных экологически чистых решениях.

Автомобиль – крупнейший загрязнитель атмосферы

Автомобиль в процессе своей «жизнедеятельности» ежесекундно выбрасывает в атмосферу диоксид и оксид углерода, оксиды азота, формальдегид, бензол. Содержащийся в выхлопных газах диоксид углерода способствует изменению климата, возникновению парникового эффекта. Кроме этого, автомобиль расходует огромное количество кислорода, всего за один час примерно столько же, сколько четыре человека расходуют на дыхание в течение года.
Транспорт, включающий кроме автомобильного, авиационный, железнодорожный и водный, является  одним из крупнейших поставщиков выбросов диокиси углерода (СО2) в атмосферу. СО2-один  из парниковых газов, принимающих участие в процессе глобального потепления.

Мировой выброс СО2 по отраслям человеческой деятельности.

Понятно, что такого вредного зверя нужно ограничивать и контролировать. Над решением этой проблемы уже давно работают автомобильные инженеры, законодатели и экологи, держащие руку на пульсе современных технологий.

Законодательное урегулирование экологической проблемы

Начиная с февраля 2010 года  Украина присоединилась к Женевскому Соглашению о технических требованиях к конструкции транспортных средств, называемых в народе экологические стандарты Euro1, Euro2 и т.д. С 1 января 2014 года в Украине действуют нормы Евро-4. Это означает, что автомобили, не соответствующие этому стандарту, не могут быть ввезены или произведены в стране. Однако, в Евросоюзе, с сентября 2009 года действуют уже нормы Евро-5, для европейцев срок действия стандарта Евро-4 закончился ещё в 2009 году.

Кроме этого, Украина является участницей Киотского протокола - международного соглашения, принятого в Японском городе Киото в 1997 году в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Страны-участники международного соглашения взяли на себя ответственность за уменьшение парниковых выбросов в атмосферу. Между ними были распределены квоты, которые можно продавать компаниям других государств.

Ратифицирован Киотский протокол в нашей стране в 2004 году. По словам первого заместителя председателя Верховной Рады Адама Мартынюка, на сегодняшний день выбросы CO2 в Украине доходят лишь до 40% от выделяемых квот. Излишки наше правительство успешно продает. Так в 2010-2011 годы за них было получено 4 миллиарда гривен. В рамках освоения киотских средств, в 2013 году был подписан договор на поставку 1200 гибридных автомобилей для украинской милиции. Средства для закупки, а это 380,7 миллиона гривен, получены от продажи госквот Японии.

Гибриды Toyota Prius поступившие на службу в МВД Украины.

Ну раз уж и у милиции появились экологически чистые автомобили, время и нам разобраться, что  к чему.

«Зелёные автомобили» - варианты и перспективы

Условно всех экомобилистов можно разделить на два противоположных лагеря. Первые, озабоченные выбросом оксидов азота из выхлопных труб наших с вами автомобилей, ратуют за революционный переход от использования двигателей внутреннего сгорания (ДВС) к использованию двигателей работающих на альтернативном источнике энергии. К последним зачастую относят: биотоплива, электрическую энергию, водород. Исследования в этом направлении ведутся и не прекращаются с самого рождения автомобиля. Говоря об экомобилях чаще всего имеются в виду электромобили. Другой вопрос, где брать необходимое для движения электричество?

Вариант первый – из розетки. Но можно ли будет назвать такое решение  экологически чистыми? Если сфокусироваться только на автомобиле в процессе движения, то – да, но ведь электроэнергию тоже надо где-то брать. По данным ежегодника Международного энергетического агентства (IEA), 67,1% электричества «из розетки» - это результат сжигания ископаемых углеводородов. Другими словами, мы, по сути, отдаляем от себя источник загрязнения, а не исключаем его, используя все те же не возобновляемые ресурсы.

Альтернативным путем развития электромобилей является использование энергии солнца и получение электроэнергии из водорода. Но все это пока далеко от конвейера и производится штучными экземплярами. К тому же, тотальному продвижению электромобилей в массы мешает неразвитая инфраструктура отрасли. Именно поэтому, в ближайшем будущем они скорее будут использоваться как шатл–такси или маршрутный транспорт, нежели как автомобили общего назначения. Но списывать электромобили со счетов не нужно.

 Среди сторонников применения так называемых альтернативных источников энергии существуют и совсем оригинальные решения, такие как  автомобили на сжатом воздухе или на жидком азоте. Но это уже совсем для далёкого будущего. Пусть на них пока поездят разработчики, затем – испытатели, а потом уже и мы с вами, обычные обыватели, присмотримся к новинкам.

Второй, более консервативный лагерь экомобильщиков уверяет, что ничего сверхъестественного не происходит, и слухи о кончине старичка ДВС слишком преувеличены. Постоянное введение новых стандартов, регулирующих содержание вредных веществ в выхлопных газах, постепенно делают их все более экологичными. Скорее идет обычная эволюция. Если на заре автомобилестроения основным критерием для жизнеспособности модели было ездит/не ездит, чуть позднее - надежно/не надежно, то потом к проектированию подключились дизайнеры, затем специалисты по безопасности, и вот теперь пришло время экологов. Главное, о чем стоит сейчас задумываться - о разумном подходе к производству и потреблению энергии, создании энергоэффективных технологий и внедрять их в серийные разработки.

Одним из основательных шагов на этом пути является производство так называемых гибридных автомобилей, по сути имеющих на своем борту две силовых установки: внутреннего сгорания и электрическую. В зависимости от условий движения и задач, электронный блок управления автомобиля самостоятельно выбирает каким двигателем пользоваться, когда отдавать, а когда накапливать энергию. На практике такой тандем позволяет использовать ДВС в наиболее эффективном диапазоне, помощь электромотора в переходных режимах, делает автомобиль более экологически чистым и, помимо всего прочего, влияет на комфортабельность поездки, а система рекуперативного торможения позволяет более полно использовать энергию сгораемого в двигателе топлива. Конечно, такие автомобили подкупают покупателя малым расходом топлива, следовательно, и выбросов вредных веществ, но это для тех, кто рассматривает автомобиль только как рабочую лошадку, а как же имидж? И с этим, уверяю вас, все в порядке. Ведущие автопроизводители уже заявили о разработке гибридных спорткаров, электродвигатели которых, плюс ко всему, улучшают динамику разгона этих автомобилей.

По международной терминологии называются гибридные машины так: HEV (hybrid electric vehicle) или PHEV (plug-in hybrid electric vehicles). У первых - дополнительный электрический мотор заряжается во время движения машины, у вторых - его можно заряжать еще и от сети, получая тем самым более дешевую, нежели при рекуперации, энергию. А это - огромный шаг в сторону тех же электромобилей. И это не засекреченные разработки и не завтрашний день, все это используется уже сегодня. "Где?" - спросите вы. Да в тех же самых Штатах. Современные гибриды, обойдемся без имен и брендов, на электрическом двигателе без дополнительной подзарядки, пробегают 60-70 км. А сколько вы ежедневно проезжаете до работы?

Активная пропаганда гибридов в СМИ уже ведется. Начиная с сезона 2009 года в «Формуле-1» на некоторых болидах используется система рекуперации кинетической энергии (KERS). Рассчитывается, что это подстегнёт разработки в области гибридных автомобилей и дальнейшие совершенствования данной системы. И правда, если пробежаться глазами по новинкам автосалонов, то у всех, уважающих себя автопроизводителей, появились автомобили на смешенной тяге. По словам Адама Мулалли, председателя компании «Ford» в 2010 году, гибриды становятся все более доступными. Следующим шагом будет окончательно электрифицированный автомобиль.

И Украина, отнюдь, не является белым пятном на этом рынке. А вот и «первая ласточка»: В 2015 году, рядом с трассой Киев - Борисполь, будет открыт импортерский центр компании BMW, по мимо прочего, он сможет обслуживать электромобили этой марки, которые в будущем появятся и на украинском рынке.

BMW i3 называют еще MegaCity Vehicle - Автомобиль Мегаполиса.

Конечно, это направление только развивается, и есть много нерешенных вопросов, но оставим их профессионалам. Электромобили и гибриды уже нашли себе применение в службах такси и доставки по всему миру. Благодаря правильной маркетинговой политике, последние начинают завоевывать сердца автомобилистов всего мира. Но, не смотря на все оптимистические прогнозы и обещания, ортодоксальных автомобилей с одним двигателем внутреннего сгорания в мире пока больше, и прежде всего, нужно заботится о повышении их эффективности и экологичности.

            Меньше расход – выше экологичность

Четыре международные организации: международная автомобильная федерация (FIA); Международное агентство по энергии (IEA); Международный транспортный форум (ITF) и Программа ООН по окружающей среде (UNEP), выступили с глобальной инициативой повышения топливной экономичности транспортных средств «50х50» (Global Fuel Economy Initiative — GFEI). Цель которой, снижение расхода топлива автомобилями к 2050 году на 50% по сравнению с нынешним уровнем топливной экономичности. Таким образом, при ожидаемом к этому времени удвоении мирового парка автотранспортных средств, потребление ими углеводородного топлива, а следовательно и выброс СО2 ,останется на уровне сегодняшнего дня.

Сегодняшний уровень топливной экономичности автомобилей сильно разнится по странам. Так, в странах, входящих в Организацию европейского экономического сотрудничества, средняя величина в 2005 году была 8 л/100 км для новых легковых автомобилей. Улучшение на 50% означает величину 4 л/100 км, а это примерно 90г СО2. Конечно, приведенные цифры весьма условны, так как зависят от многих факторов.

Европейские государства, выпускающие автомобили, всячески стимулируют внедрение в эксплуатацию автомобилей с улучшенной топливной экономичностью. Сегодняшний, и планируемый уровень экологических стандартов, достижим при поэтапном внедрении в конструкции автомобилей следующих особенностей, одинаково эффективных как для целей снижения СО2, так и для улучшения топливной экономичности, которые следует рассматривать  исключительно в  комплексе с другими:

• двигатель: 4-х клапанная головка блока с двумя верхними распределительными валами; электронный впрыск топлива (EFI) с переходом на непосредственный впрыск в цилиндр; снижение механических потерь; управляемые фазы клапанов — для бензиновых двигателей; для дизельных двигателей — система «коммон рейл» с давлением впрыскивания топлива 135 МРа и последующим повышением до 180 МРа;

• передача крутящего момента: контроль трансмиссии с «гибким» включением блокировок и мостов; интегрированный контроль всего транспортного средства, с применением автоматических коробок перемены передач с 6-ю, а затем и 8-ю передачами; применение вариаторов и бесступенчатых передач (CVT, DVT);

• кузов: улучшение аэродинамики путём совершенствования конфигурации; снижение веса транспортного средства за счёт расширения применения лёгких материалов в конструкции кузова;

• применение шин с уменьшенным сопротивлением качению;

• применение отключаемых вспомогательных агрегатов таких как: масляный насос, насос кондиционера и т.п. или замена их привода на электрический.

Все эти новшества, придуманные извне, в ближайшее время мы увидим на дорогах Украины, а кое-что уже видим и используем. Что-то из этого будет отверточно собрано и на территории нашей страны.

Отечественные решения

На крупнейшей автомобильной выставке страны SIA 2013, был презентован серийный электромобиль «Selena EC-4» китайского производства. При подробном рассмотрении, на украинском рынке можно найти две-четыре фирмы, занимающиеся продажей или сборкой электромобилей китайского производства. Если усреднить, то технические характеристики этих машин будут таковыми: максимальная скорость 70-80 км/ч; пробег на одной  полной зарядке 100-120 км; стоимость пяти местного электромобиля – от 158 965 гривен.

Стоит заметить, что с созданием электромобилей так сказать «на конвейер», экспериментировали и на АвтоЗАЗе ещё с советских времён, вначале 90-х, даже была пробная партия автомобилей на экспорт. Потом проект закрыли, и вот сейчас он, похоже, обрел новое дыхание. Дело дошло до создания макетного образца гибридного автомобиля, с внешним подзарядом батареи, совместно с учеными Харьковского автомобильно-дорожного университета.

Гибридный автомобиль украинского производства созданный на базе «ЗАЗ Lanos Pickup»

Основная идея проекта - «малой кровью» переделать обычный автомобиль в гибрид. В обычной комплектации «Lanos Pickup» продаётся за 75–80 тысяч гривен, сделать из него гибридный автомобиль можно будет еще за 25–30 тысяч. По словам разработчиков, харьковский гибрид расходует 4 литра на 100 км, обеспечивая запас хода на электротяге до 30 км. Стоимость одного километра, полученного не в результате рекуперации, а из домашней розетки, не превысит 20 копеек.

К слову сказать, в Харьковском автодорожном не впервой создаются передовые новинки автоиндустрии. Еще в советские годы, студентами были созданы пять моделей рекордно гоночных автомобилей на электрической тяге. В двухтысячных – третий в мире «абсолютно зелёный» автомобиль, работающий на жидком азоте, а с 2010 года - студенческая команда ВУЗа постоянно принимает участие в международном соревновании по экономии топлива «Shell eco-marathon».

Самый энергоэффективный автомобиль Украины - ХАДИ 34.

Специальный автомобиль, созданный для участия в соревновании по экономии топлива, может преодолеть 575 км. на одном литре бензина. За это достижение он и занесен в книгу рекордов Украины. Хочется верить, что если за разработку экологически чистых видов транспорта принялись уже и студенты, то в обозримом будущем на конвейере все-таки появится экомобиль, разработанный и произведенный в Украине.

Каждый из нас способен сделать свой автомобиль чуточку экологичнее!

Что же может сделать каждый из нас, что бы сделать свой автомобиль и его передвижение экологичнее?

1) Сохранять дистанцию между автомобилями, по возможности сократить резкие разгоны и торможения.

2) Выбирать не кратчайший маршрут, а тот, который гарантированно избавит Вас от толкотни в пробке, дабы не тратить топливо при простое автомобиля. Поддерживать постоянный скоростной режим движения.

3) Заглянуть в технические характеристики автомобиля и найти в них обороты двигателя, обеспечивающие минимальный расход топлива; постараться чаще использовать двигатель в этом диапазоне.

4) Проверять регулярно давление в своих шинах, и вообще, профилактически посещать автосервис и следить за техническим состоянием автомобиля. Не помешает и прибраться в автомобиле, выложить все лишнее, сделав его тем самым, по  возможности, легче. Эти простые вещи помогут снизить коэффициент суммарного сопротивления движению.

5) Помнить об аэродинамическом сопротивлении и, по возможности, отказаться от неиспользуемых каждый день внешних устройств, таких как багажник на крыше автомобиля или крепление для велосипедов.

6) Не использовать автомобиль в пределах шаговой доступности.

7) Не исключать каталитический нейтрализатор выхлопных газов из конструкции Вашего автомобиля.

Да, на первый взгляд соблюдать все эти правила не просто. Тут на помощь автомобилистам приходят так называемые любительские «клубные» эко-ралли, организованные различными автоклубами, проходящие при поддержке украинских автомобильных производителей, сетей заправочных станций и т.д.

Опечатанный люк бензобака автомобиля-участника эко-ралли.

При подготовке к соревнованиям, все желающие могут попрактиковаться в экономии топлива, на других посмотреть и себя показать. Абсолютный рекорд соревнований по топливной экономичности на серийных автомобилях был установлен в Украине на автомобиле «Skoda Octavia a5». Он  составил 3.44 литра бензина на 100 километров пробега. Справедливости ради, хочется заметить, что рекорд был незамедлительно опротестован. Видимо, там, где победу невозможно достичь умением или техническим путем, в ход идёт несовершенство составленных правил соревнования и народная смекалка.

И все-таки технический прогресс, как известно, не остановить! Так что если утром вы выйдите из дома и увидите, как сосед включает в розетку свой новенький автомобиль, не пугайтесь, просто завтра уже наступило, и автомобиль, в своей эволюции, стал еще чуточку «зеленее», а вслед за ним улучшились экология и наше здоровье.

Inpress ua.

Александр Чернышёв

2014