Будущее автопрома: машины из вторсырья на альтернативном топливе

Автопромышленники и дизайнеры без устали работают над моделями, которые при всей своей необычности и даже подчас бредовости тем не менее вполне способны уже в ближайшем будущем полностью изменить привычную нам картину автомагистралей, воплотив в жизнь самые смелые замыслы писателей-фантастов.

1. Альтернативное топливо. Одна из основных задач, которые пытаются решить производители автомобилей, – использование альтернативных видов топлива. Они уменьшают загрязнение воздуха и позволяют повысить энергетическую независимость государства, поскольку в основном производятся из возобновляемых ресурсов. Особенно активны в этой области компании Mercedes-Benz, BMW, MAN, Messer.

К 2020 году доля "альтернативщиков" в Европе, согласно резолюции ООН, увеличится до 23%. Самой передовой в этом отношении является Швеция, которая к 2020 году намерена отказаться от нефти в принципе. В странах Евросоюза доля возобновляемых источников энергии в транспортной отрасли к 2020 году должна составлять не менее 10%. Переходу на альтернативное горючее способствуют как его относительная дешевизна, так и специальные правительственные программы, принятые в большинстве стран Евросоюза.

Над альтернативными видами топлива для своих машин работают практически все крупнейшие автопроизводители. По прогнозам, уже к 2010 году будет производиться порядка 50 различных моделей, работающих на альтернативном горючем. Mitsubishi, Subaru, а также автомобильный альянс Renault-Nissan и компания Project Better Place продвигают электрокары. Toyota наряду с американскими производителями делает упор на гибридные технологии. BMW, Mazda и Suzuki разрабатывают водородные двигатели.

2. Водород. По мнению некоторых экспертов, именно водород является самой перспективной заменой бензина. Водородная технология обеспечивает возможность резкого снижения вредных выбросов, в частности, содержания CO в отработанных газах. К примеру, при эксплуатации BMW Hydrogen-7 на водороде отработанные газы состоят практически из одного водяного пара. Причем сам водород можно получать все из той же воды, что обеспечит практически бесперебойное снабжение топливом.

Однако, несмотря на то, что разработки в области автомобилей на водородном топливе ведутся не первый год, конструкторы сознаются: создание машин, использующих экологически чистое топливо, находится еще на первоначальном этапе. В первую очередь, до сих пор не решен вопрос о безопасном хранении водорода в соответствующих емкостях (по аналогии с бензобаками) в машине, поскольку при столкновении автомобилей, движущихся на водородном топливе, опасность многократно возрастает. Помимо этого, для успешного продвижения на рынок водородных моделей необходимо создать соответствующую инфраструктуру – сеть водородных заправок. Соглашение о сотрудничестве в этой области в сентябре этого года подписали такие компании, как: Daimler AG; Ford Motor Company; General Motors Corporation/Opel; Honda Motor Co., Ltd.; Hyundai Motor Company; KIA motors Corporation; альянс Renault SA и Nissan Motor Corporation, а также Toyota Motor Corporation. Строительство стационарных заправочных водородных станций уже не первый год ведется в Германии, США и Японии. Однако достаточно разветвленная сеть водородных заправок будет создана лишь к 2015 году.

Первую серийную поставку водородных автомобилей в Европу осуществила компания, продавшая 30 автомобилей RX-8 Hydrogen RE в Норвегию, где для транспорта на водородном топливе организуется специальная трасса протяженностью 580 км между городами Осло и Ставангер.

В следующем году планирует экспериментальный выпуск 200 автомобилей на водородном топливе группа Hyundai-KIA. Представители Suzuki также заявили о намерении запустить в массовое производство водородный хэтчбек SX4-FCV, разработанный совместно с компанией General Motors. Благодаря инновационным топливным ячейкам мощностью 80 кВт, разработанным инженерами GM, и водородному топливному баку объемом 70 л, произведенному Suzuki, автомобиль способен проехать без дозаправки водородом высокого давления (70 МПа) 250 км. Как заявляют в японской компании, Suzuki SX4-FCV, оснащенный двигателем мощностью 68 кВт, отличается плавностью хода и способен развивать максимальную скорость до 150 км/ч. Автомобиль имеет специальный конденсатор, который сохраняет энергию при торможении и подзаряжает топливный элемент при разгоне.

Среди других водородных моделей стоит упомянуть весьма крупную и комфортную легковушку Honda FCX Clarity на топливных элементах. Топливные элементы Clarity развивают 100 киловатт, столько же потребляет электромотор. Весит эта "Хонда" свыше 1,6 тонны. На одной заправке - 3,92 кг водорода - она может пройти 386 км. Предшественник Clarity-Honda FCX уступает ей по размерам, но превосходит по экономичности: 426 км на одной заправке - 3,75 килограмма водорода.

Наибольшей экономичности удалось добиться британской компании Riversimple Urban Car (RUC) (или просто Riversimple), разработавшей двухместный автомобиль с одноименным названием. Этот "малыш", идеальный для поездок по городу, по размеру примерно как Smart, а весит намного меньше - всего 350 килограммов. Он способен пройти более 300-320 километров, использовав всего... 1 килограмм жидкого водорода! Хранится водород на борту в криогенном баке при температуре минус 252 градуса по Цельсию. Максимальная скорость RUC не превышает 80 кмч - как раз для городских улиц, разгон же вполне терпим - с 0 до 48 км/ч за 5,5 секунды. Уже в 2011 году компания намерена выдать частникам (в ряде маленьких городов) в лизинг первую партию RUC. Стоить это будет 200 фунтов ($326) в месяц, причём в стоимость аренды войдёт обеспечение топливом (заправочные станции с жидким водородом будут открыты в Питерборо, Вустере или Оксфорде). А массовый выпуск RUC британцы планируют развернуть в 2013 году, причём на небольшом своём предприятии они смогут выпускать до 10 тысяч водородных малышей в год.

При этом автомобили RUC будут предназначены не для продажи, а исключительно для проката. Расчётный срок службы этих "малышей" составляет 20 лет. По схеме, придуманной Riversimple, договор будет заключаться на три года с возможностью по истечении срока замены машины на новую или продления соглашения. Также предполагается, что многие авто из парка компании сменят за несколько лет нескольких хозяев (уже бравшееся в лизинг авто повторно будет выставлено по сниженной цене). Возможно, таким способом английской компании удастся сделать водородные автомобили действительно доступными и практичными.

3. Природный газ и пропан. Пока же одними из наиболее востребованных видов альтернативного топлива являются природный газ и пропан. Хотя они и не решают проблемы энергетической независимости, но позволяют значительно сократить выбросы вредных веществ в атмосферу. Поэтому во многих европейских странах предусмотрены специальные льготы для владельцев автомобилей, работающих на газе.

В Великобритании действует специальная программа перехода на другие виды энергии (Power Shift Programs): покупателю компенсируется до 75% расходов, которые он несет по переоснащению автомобиля на газ. В Германии владельцам автомобилей на природном газе предоставляются льготы: ежегодные единовременные компенсации при норме токсичности "Евро-4" и снижение размера налога. При страховании автомобиля законодательством введен специальный экологический тариф, составляющий 15% от обычных ставок.

Согласно резолюции ООН, к 2020 году около 10% автомобилей в Европе будут работать на природном газе. Уже сейчас в Нидерландах порядка 50% автомобилей работают на природном газе, а каждый 10-ый автомобиль – на сжиженном. Около 95% автобусного парка Вены и 87% парка Дании также работают на газу. И совокупный процент потребителей растет с каждым годом.

4. Электромобили. Еще более экологичным транспортом являются электромобили. Первые их экземпляры появились еще на заре автомобилестроения, более 150 лет назад. Однако широкому распространению электромобилей препятствует ряд технических трудностей. Прежде всего, их потенциальных покупателей останавливает страх, что аккумулятор сядет посреди пути, а розетки рядом не окажется. "Пока зарядные станции не стоят вдоль дорог и на улицах столь же часто, как бензоколонки, беспокойство можно унять, только поставив на машину аккумулятор весом в добрую тонну. Пускай и заряжать его придётся сутки. Что, очевидно, уже абсурд. "Есть два основных варианта решения данной проблемы: строить электрические авто с уникально-коротким временем зарядки или машины, совместимые с роботизированной системой горячей замены тяговых батарей на специальных станциях", отмечается на сайте membrana.ru.

Пока наиболее перспективным из действующих электромобилей можно считать пятидверный хэтчбек LEAF, представленный в июле этого года компанией Nissan. Его литиево-ионные батареи обеспечивают машине запас хода в 160 километров. При этом от специального "быстрого" зарядного устройства аккумулятор можно заправить на 80% за 30 минут. Однако от бытовой розетки на 220 вольт, да ещё и на все 100%, LEAF заряжается за долгие 8 часов.

Японскими электромобилями уже заинтересовались власти Финляндии. Они считают их вполне подходящими для страны, где расстояние между городами в среднем составляет 120-150 км. Поставив задачу добиться, чтобы к 2020 году 40% частных автомобилей в Финляндии работало на электричестве, финские власти намерены ввести специальные системы поощрения и снизить таможенные пошлины на электромобили.

Между тем, уже к концу 2010 года может появиться электромобиль, намного превосходящий "японцев" по скорости зарядки и прочим техническим характеристикам. Группа студентов и аспирантов Массачусетского технологического института разрабатывает пятиместный электромобиль elEVen, способный на одной зарядке аккумуляторов проезжать 200 миль (322 км). При этом время его полной (с нуля) зарядки будет составлять около 11 минут. По расчётам его создателей, elEVen будет ускоряться с места до 100 км/ч менее чем за 9 секунд, а максимальная скорость превысит 160 км/ч. Правда, эта модель будет довольно дорогой, но авторы проекта отмечают, что с ростом выпуска подобных автомобилей будет падать и себестоимость электрической начинки.

Однако для распространения электромобилей необходимо позаботиться и о сети электрозаправок, причем не только в городах, но и на междугородних трассах. Первым реальным шагом в этом направлении стал международный проект Better Place. По замыслу его авторов, серийные электромобили нового поколения будут предусматривать сразу два режима пополнения запаса энергии. Там, где будет позволять время, они должны заряжаться от специальных мощных розеток, расположенных на электрозаправках. А на загородных трассах автоматические станции должны просто менять севшую батарею на заранее заряженную.

Первая опытная станция автоматической переброски огромного тягового аккумулятора уже создана в Иокогаме. Замена батареи, которая крепится в отсеке под днищем машины, занимает всего 1 минуту 13 секунд! И производится с помощью двух робототехнических платформ. Одна из них подаёт свежие аккумуляторы, а вторая - собирает севшие, подключая их к сети для зарядки (причём та же станция может содержать солнечные батареи для заправки аккумуляторов "зелёным" электричеством). Весь процесс управляется взаимодействующими компьютерами, один из которых стоит в автомобиле, другой - в станции, а третий - в самой батарее. Робототехнические системы станции замены спроектированы таким образом, чтобы приспосабливаться к различным размерам и конфигурациям аккумуляторов и моделям авто. Правда, зимой и осенью, когда днище машины покрыто слоем грязи, с заменой батарей могут возникнуть трудности, так что пока открытие автоматических электрозаправок предусмотрено лишь в регионах с тёплым климатом. В развитии проекта Better Place участвуют Израиль, Дания, США, Австралия, Канада и Япония. Причём по срокам внедрения сети зарядных станций лидирует Израиль. Там же, вероятно, появятся и первые рабочие (а не выставочные) станции горячей замены батарей.

Интересный вариант заправки электромобилей предлагают южнокорейские специалисты. Корейский институт науки и технологий (KAIST) и компания CT&T, специализирующаяся на электромобилях, разработали систему бесконтактной подпитки электромобилей с помощью электрифицированных полос, проложенных на отдельных участках улиц. Называется эта система "Online Electric Vehicle" (OLEV). Авторы проекта утверждают, что для поездок OLEV по всему городу достаточно оснастить силовыми кабелями лишь 10% уличной сети, причем протяженность электрифицированных участков дороги будет исчисляться не десятками километров, а всего десятками и сотнями метров - в местах, где транспорт обычно замедляет ход (перед перекрёстками, например). Там автомобили-OLEV могли бы быстро поднимать уровень заряда своих аккумуляторов так, чтобы его с запасом хватало до встречи со следующей "силовой полосой".

Вообще же тяговый аккумулятор такой машины мог бы быть примерно в пять раз менее ёмким (и в пять раз более дешёвым), чем у простого электромобиля, претендующего на повседневное использование. "Достаточно иметь запас хода на одной зарядке в 80 километров, полагает Чхо Тон Хо, ведущий учёный проекта OLEV. Этого не только хватит для свободных разъездов по всему городу, но и для коротких вылазок в ближние пригороды и для утренней/вечерней поездки из дома на работу и обратно. А в гараже машину можно уже заряжать классическим способом - по проводам.

Стоимость инфраструктуры OLEV составляет $318 тысяч за километр. В дальнейшем цена переоборудования дорожного полотна может быть снижена. Правительство Южной Кореи намерено вложить в проект 100 миллиардов вон ($80 миллионов). Первую систему OLEV планируется построить на острове Чеджу - там приёмниками OLEV должны быть оснащены электрические автобусы. Для перевода на эту систему частных "легковушек" предстоит решить еще ряд вопросов, в частности, по оплате электроэнергии. Однако специалисты KAIST и CT&T уверены, что именно беспроводная зарядка на ходу действительно выведет массовые и сравнительно доступные электромобили на улицы. До тех пор, наверное, пока аккумуляторы не поднимут свою удельную ёмкость ещё в несколько раз при многократном же снижении стоимости.

Более экзотическими являются пока электромобили на солнечных батареях. Таков, например гибридный автомобиль Acura 2+1 Сoncept, разработанный концерном Honda.

5. Биотопливо. Другим перспективным видом альтернативного горючего является биотопливо. Одним из первых эту идею реализовал еще Рудольф Дизель, создав в 1890 г. дизельный мотор, работающий на арахисовом масле. Генри Форд также предсказывал биотопливу большое будущее и предлагал покупателям Ford T с двигателем, работающим на этаноле, бензине или их смеси.

Сейчас правительства ряда стран проводят целенаправленную политику по постепенному переводу "автопарка" на биотопливо. В США за счет этанола к 2017 году планируется снизить потребление бензина на 20%. Программа по переводу на биотопливо общественного транспорта действует в ряде европейских стран. В Финляндии, например, планируется уже к 2010 году во всех крупных городах перевести на биотопливо 60% транспорта. Причем финны производят биотопливо самостоятельно и разработали состав, который не замерзает при низких температурах - что весьма актуально, в том числе и для нас.

Разновидностей биотоплива существует множество, причем сырьем для них могут служить не только специально выращенные соя, кукуруза, тростник, рапс и другие культуры, но и отходы пищевой или деревообрабатывающей промышленности. Биотопливо можно использовать в чистом виде или смешивать с бензином, чтобы уменьшить количество вредных выбросов.

Предприимчивые американцы еще несколько лет назад стали устанавливать на своих дизельных машинах конверсионные комплекты, которые позволяют ездить на обычном растительном масле безо всяких добавок. Комплекты стоимостью около $800 включают дополнительный бак в багажнике (чтобы сохранить возможность езды на обычной солярке с переключением между баками в любой момент), а также систему нагрева масла, которое в холодном виде слишком вязкое. Наиболее сообразительные владельцы заключают персональные договора с ресторанчиками и забегаловками, расположенными у дома, и подчистую забирают у них использованное растительное масло.

Поскольку картофель фри в Штатах весьма популярен, то даже небольшая забегаловка в месяц выдает десятки литров такого необычного "топлива". Его вполне хватит, чтобы месяц ездить на работу и обратно, изредка заправляясь стандартным дизтопливом (оно нужно для запуска холодного движка и первых километров пробега). Для заправки своих конверсионных машин владельцы используют обычный дуршлаг и марлю, чтобы очистить масло от остатков картофеля фри и прочих механических включений. Пока это новшество еще не поставлено на поток. Таких сообразительных автовладельцев всего несколько тысяч. Хозяева ресторанов отдают им отработанное масло совершенно бесплатно - ведь это гораздо выгодней, чем платить за его утилизацию по $50 в месяц, а просто выливать его строго запрещено. Однако "халява" заканчивается: уже появились компании, которые оптом скупают в ресторанах отработанное масло и перепродают его автовладельцам по цене примерно 24 цента за литр.

А вот британская компания Ecotec "налегает" на шоколад. Она разработала промышленную технологию выработки спирта из отходов на шоколадных фабриках. Ещё в 2007 г. англичане, ведомые Энди Пагом, совершили на биодизельном грузовике Ford Iveco Cargo и паре внедорожников путешествие из Британии в Мали на шоколаде. На шоколаде же работает и первый болид Формулы-3, построенный с применением экологически рациональных, "устойчивых" технологий - WorldFirst F3 созданный британским инновационным производственно-исследовательским центром университета Уорика (Warwick Innovative Manufacturing Research Centre). Он способен развивать скорость 200 кмч.

6. Машины будущего из экологических полимеров. Уникальный "экологический" болид WorldFirst F3 наглядно демонстрирует достоинства не только биотоплива, но и новых "экологических" технологий и материалов. "Так, ряд аэродинамических элементов и деталей кузова сформирован из полимеров, сработанных из картофельного крахмала и волокон льна. Часть внешних поверхностей болида - из пластмасс, армированных различными биоволокнами. Обтекатель, закрывающий передние амортизаторы, а также капот двигателя, из углеволокна вторичной переработки. Боковые понтоны - из стекловолоконного материала, созданного с применением переработанных полиэтиленовых бутылок. Оболочка ложемента пилота - из льяного волокна, а её наполнитель - из пены, выработанной на основе соевого масла и утилизированной полиэстеровой ткани. Рулевое колесо сделано из материала CurranЭ разработанного шотландской компанией CelluComp. Этот лёгкий и прочный полимер получают из обычной моркови. Даже в электрических проводах болида использованы вторичные материалы. А шины этого автомобиля произведены по специальной технологии, исключающей полициклические ароматические соединения – вредные вещества, наносящие ущерб природе как на стадии производства, так и после выброса покрышек на свалку".

Уже сегодня вместо традиционной стали автопроизводители все шире применяют материалы, полученные в результате вторичной переработки (это главным образом полимеры), а также изделия, пригодные для такой переработки. Конструкторы изначально стараются закладывать в новые модели возможность "правильной" утилизации. Так что традиционных "стальных коней" в будущем заменят пластиковые, а, возможно и резиновые.

Вариант надувного электромобиля предлагает Американская компания XP Vehicle Systems. Он способен пройти почти 4 тысячи километров на одной зарядке и выдержать без особых последствий для себя и пассажиров падение с высоты в 7-8 метров. "Сначала на рынке должен появиться двухместный niKO (заявленная компанией цена — $3 тысячи), а позже - более крупный Whisper ($5 тысяч). Машины компания намерена продавать только по заказам через Интернет-сеть и высылать каждое авто почтой в виде сборочного комплекта, который поместится в паре ящиков. XP Vehicle Systems утверждает, что для сборки машинки из присланного комплекта достаточно пары часов и усилий двух людей".

Может быть, и российскому автопрому пора смотреть в будущее и переходить на резину и шоколад?

По материалам сайтов membrana.ru, newchemistry.ru, flexfuelauto.ru, ecofriendly.ru, autonews.ru, future-cars.ru