Типичный современный электроскутер - австрийский IO e-scooter. Электромотор мощностью 1500 Вт (2 л.с.) встроен в ступицу заднего
колеса - промежуточная трансмиссия не требуется. Максимальная скорость - 45 км/ч, запас хода, в зависимости от режима движения, -
от 50 до 70 км. По уверениям разработчиков, 100 км пробега обходятся в 60 евроцентов - даже 50-кубовый скутер на той же дистанции
«скушает» три литра бензина стоимостью более одного евро за литр.
Все эксперты сходятся в том, что на нынешнем этапе развития техники единственная альтернатива ДВС - электромотор.
Неугомонные пессимисты тут же вылезают с возражениями. Во-первых, совокупной мощности современных электростанций просто
не хватит для того, чтобы подзарядить все автомобили и мотоциклы, если они вдруг одномоментно перейдут на электротягу.
Во-вторых, и производство энергии на электростанциях вовсе не экологично - тепловые электростанции выбрасывают газы
и подогревают атмосферу не хуже авто-мототранспорта, водохранилища ГЭС затопляют землю, про атомные вовсе умолчим...
А те электростанции, что можно отнести к относительно безопасным (ветровые, геотермальные и на солнечных батареях),
пока еще вырабатывают ничтожный процент электроэнергии в общем объеме ее производства.
Оптимисты свое: зато электростанции делают свое черное дело вдали от больших городов, а ведь сегодня главное - снять
с мегаполисов экологическую нагрузку. А там, глядишь, потомки что-нибудь да придумают - что им еще остается?..
Под маркой Vespino в Европе продается электроскутер китайской компании Yongkang Jiashite Vehicle. Эта машина оснащена 60-вольтовой
литий-ионной батареей, и при той же массе (120 кг) ее параметры заметно выше, чем у Ю e-scooter: мощность электродвигателя - 4 кВт
(5,44 л.с.), максимальная скорость - 88 км/ч, запас хода до 120 км.
Но ведь прогресс электротранспорта тормозит другое : так и не решена задача, как запасти достаточно энергии на борту.
С помощью аккумуляторов? До сих пор они - ахиллесова пята электромобилей и иже с ними. Поиски «чистого лучистого» не
прекращаются ни на миг. В последнее время возникли основания утверждать, хотя и с некоторой долей осторожности, что
в деле перехода транспорта на электроэнергию наметился прогресс. По крайней мере, на скорый прорыв позволяют надеяться
новейшие разработки. О них и поговорим.
«ХЭВИ-МЕТАЛЛ» - В ОТСТАВКУ.
Свинцово-кислотные аккумуляторы сопровождают практически все развитие электротехники, хотя все знают о присущих им
врожденных недостатках. Свинец - металл дорогой, не меньше удручает то, что он очень тяжелый. Если масса батареи в
общей массе мотоцикла с ДВС не критична, то для питания тягового электромотора приходится сооружать такой «дивизион»,
что он тянет чуть ли не на половину «живого веса» всего аппарата. Дальше, из-за того, что электролит жидкий (и очень
агрессивный), батарею приходится размещать в строго определенном положении. Глубокого разряда она не любит - структура
пластин нарушается, и они осыпаются. Еще одна неприятность - для полной зарядки «пустой» АКБ требуется очень много
времени, а развращенным безотказностью ДВС мотоциклистам ждать невмоготу.
Тайваньский Sym EV Life - пример предельно легкого (40 кг с аккумуляторами) электроскутера. Две 48-вольтовые литий-ионные батареи
работают на электродвигатель мощностью всего 350 Вт (0,48 л.с.). Тем не менее, по уверениям разработчиков, этого достаточно для
разгона до скорости 45 км/ч. Запас хода - 50 км.
Когда в последние десятилетия появилось множество электронных мобильных устройств - телефоны, ноутбуки и т.д., - их
разработчики решились заменить свинец литием. Этот элемент не только самый легкий из металлов - у него еще и наибольший
электрохимический потенциал, обеспечивающий самую высокую емкость запасаемой энергии. Но у лития есть слабина - очень
низкая температура плавления, и при цикличной работе (заряд-разряд) тепловое состояние аккумулятора иногда выходит из-под
контроля. Помните страшилки о взрывающихся телефонах? Это не сказки: при достижении точки плавления происходит
воспламенение бурно выделяющихся газов.
Такова матушка-природа - на каждую бочку меда у нее припасена ложка дегтя. Однако «человек мыслящий» не сдается: в
конце прошлого века были созданы аккумуляторы на основе ионов лития - так называемые литий-ионные. Чтобы в них не
происходила металлизация лития, их приходится оснащать встроенными устройствами, ограничивающими максимальное напряжение
при заряде и контролирующими температуру, а также отключающими их при сильном разряде (который для такой батареи губителен).
eROCKIT - разработка немецких инженеров, объединяющая черты велосипеда и мотоцикла. Электроника засекает, с какой силой водитель
крутит педали, и пропорционально этому усилию подключает электродвигатель. Между прочим, у аппарата мощность не мизерная - 8 кВт,
или 10,9 л.с. Так что машина массой 110 кг легко разгоняется до 80 км/ч. Аккумуляторы - литий-ионного типа.
Итак, подытожим достоинства литий-ионного аккумулятора по сравнению со свинцово-кислотным:
1. малые масса и размеры;
2. быстрая зарядка;
3. низкий саморазряд.
Теперь о недостатках:
1. высокая стоимость - как в силу дороговизны материалов, так и из-за необходимости применять встроенную схему защиты;
2. ограниченный температурный диапазон работы: высокая температура разрушает аккумулятор, при температуре ниже нуля он
не воспринимает зарядку, а ниже - 20°С вообще перестает работать;
3. аккумулятор подвержен старению, причем вне зависимости от того, работает он или лежит на полке. За три года он
практически полностью выходит из строя.
Французская компания Scarpa 15 лет выпускает спортивные мотоциклы для триала и соревнований эндуро, и ее первый электроаппарат
E-tricks - тоже внедорожный. Машина массой 40 кг оснащена двигателем мощностью 1 кВт (1,36 л.с.) и разгоняется до скорости 45 км/ч.
Заряда никель-гидридного аккумулятора хватает на полтора часа внедорожных развлечений.
Еще один интересный вариант - литий-полимерный аккумулятор. В нем вместо пористого сепаратора, пропитанного электролитом,
использован твердый полимерный электролит - мембрана, не проводящая электрический ток, но допускающая обмен ионами
(электрически заряженными атомами). Такой аккумулятор совершенно безопасен, компактен (толщина мембраны - около 1 мм) и
ему можно придать абсолютно любую форму. Да вот беда: из-за высокого внутреннего сопротивления работать он может лишь
при температуре выше 60 градусов. Приходится его или подогревать, или... пропитывать мембрану гелеобразным электролитом.
Такие аккумуляторы тоже называют литий-полимерными, хотя правильнее было бы называть их литий-ион-полимерными - ведь
фактически они гибриды обоих типов литиевых батарей.
«ЭЛЕКТРИЧКИ» ДЛЯ ДОРОГ И БЕЗД0Р0ЖЬЯ.
Но все же, несмотря на несовершенство (а в особенности - дороговизну) литий-ионных аккумуляторов, именно они дали толчок
к дальнейшему развитию «электроциклизма». Больно уж привлекательным оказалось сочетание малой массы и высокой энергоемкости.
Некоторые компании даже предлагают компромиссный вариант: основная свинцово-кислотная батарея работает в паре с дополнительной
(небольшой, а потому и не столь дорогой) литий-ионной. Зачем нужен «партнер»? Положим, вы приезжаете на электроскутере на
работу, берете с собой легкий вспомогательный аккумулятор и заряжаете его в офисе (пока начальство не видит). А по
возвращении домой подсоединяете скутер к розетке.
Кроссовый мотоцикл Quantya из Швейцарии. Машина массой 92 кг оборудована литий-полимерным аккумулятором (который полностью заряжается
за 140 минут, а на 80% - за 70 минут) и довольно мощным электродвигателем: 12 кВт, или 16,3 л.с. Полной зарядки хватит на два
часа езды (впрочем, в жестком кроссовом стиле - всего на 30 минут).
Да что там скутеры или электровелосипеды - достоинства литий-ионных аккумуляторов всерьез заинтересовали даже создателей
спортивной техники. Ведь экологические требования (в первую очередь - по шуму) все сильнее давят и на устроителей соревнований.
Даже появился спрос на электрические «внедорожники». Малая мощность двигателя компенсируется высоким крутящим моментом (в
отличие от ДВС, у электромотора крутящий момент максимален на малых оборотах) и небольшой массой самого аппарата. Одной
зарядки хватает для того, чтобы в течение часа-полутора поноситься по кроссовой трассе. Еще совсем недавно такими машинами
занимались лишь крохотные инновационные фирмочки. Но прошедшей осенью о разработке и скором начале серийного производства
«кроссачей» на электротяге заявил один из крупнейших производителей спортивной мототехники - австрийская компания КТМ.
На что способна электротяга, показывает недавний рекорд американской команды KillaCycle. Построенный в союзе с производителем
литиевых батарей А123 Systems аппарат преодолел четверть мили (402 м) с места за 7,89 сек., разогнавшись до 270,4 км/ч. Время
разгона с места до 100 км/ч всего одна секунда!
Немецкий электрокроссач eKRAD. Довольно тяжелый (101 кг) аппарат с литий-полимерным аккумулятором и электромотором пиковой мощностью
21 кВт (28,5 л.с). Время езды на одной зарядке - два часа.
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ НА БОРТУ.
Есть еще один способ преодолеть ограничения, вызванные несовершенством аккумуляторов: вырабатывать электроэнергию прямо на
самой машине. Например, ДВС соединить с мощным генератором - это так называемая гибридная схема. Вы спросите, в чем здесь
смысл, ведь загрязняющий атмосферу и потребляющий бензин ДВС остается? Но, во-первых, если он будет работать в паре с
электромотором, значит, можно взять менее мощный (но экономичный) бензиновый двигатель. Во-вторых, максимум выбросов из ДВС
наступает на переходных режимах (разгон - сброс газа), а как электростанция он работает в оптимальном стационарном режиме...
Какое достоинство использовать - зависит от конструктора: он может спроектировать машину, в которой параллельно работали бы
двигатели обоих типов (например, ДВС крутил бы одно колесо, электромотор - другое), или же оставить за бензиновым мотором
исключительно роль электростанции - такой вариант еще называют «электротрансмиссией».
Гибридный вариант в наши дни уже отработан и вполне доступен - производство автомобилей такого типа в последние годы растет
лавинообразно, и нет сомнений в том, что и 2-колесный транспорт ступит на ту же стезю. Но существуют и более экзотические
способы вырабатывать электричество. Например, используя топливный элемент. С виду это просто коробочка, чудо-сундучок.
Представьте: в нее подается водород и кислород, а на выходе получаете... воду и электрический ток. Весь фокус - во внутренней
мембране: она разделяет два электрода и пропускает протоны, но не электроны. Водород на одном из электродов (аноде) под
действием катализатора теряет электроны, которые идут во внешнюю цепь (собственно, это и есть ток); оставшиеся протоны
проходят через мембрану и под воздействием катализатора соединяются с кислородом, образуя воду.
В отличие от концепта Peugeot, в экспериментальном 3-колесном скутере Piaggio MP3 Hybrid электромотор и ДВС связаны и механически,
и через электронную систему управления. Силовые установки способны работать как по отдельности (режим выбирается с помощью
переключателя на руле), так и совместно - обеспечивая 85 процентный прирост мощности.
Вроде бы все проще простого, но разработки топливных элементов продолжаются уже больше полувека, а применяются они в основном
в космической технике. Дорого! Потому как катализатор - это платина или ее соединения. Процесс получения кислорода и в
особенности водорода также требует энергетических затрат. К тому же газы не так-то легко хранить. Но работа идет! В новейших
системах уже используются не чистые газы, а их соединения (метанол и воздух).
И вот обнадеживающие вести: Yamaha уже передала для опытной эксплуатации мини-байки, оборудованные топливными элементами, a
Suzuki обещает наладить производство такой мототехники в ближайшие годы.
Malaguti H.E.M. - совместная разработка итальянских компаний Malaguti и Ducati Energia и китайской CF Moto. В этой гибридной машине
50-кубовый ДВС работает только в том случае, если требуется подзарядить аккумулятор. Электродвигатель мощность 1400 Вт (1,9 л.с.)
встроен в заднее колесо.
А как вам такой способ получения электроэнергии - фотоэлементы? Конечно, и с ними не все просто: их надо где-то удачно
разместить (площадь элементов должна быть немалой). Эффективность «всасывания» солнечной энергии резко падает в пасмурную
погоду (ночью она, понятно, вовсе нулевая). А уж падать с хрупкими пластинами фотоэлементов и вовсе не рекомендуется...
Зато один раз потратился - всю жизнь пользуешься дармовой энергией.
Человечество славно умением выкручиваться из тяжелых ситуаций, которые само же себе и создает. Выкрутится и на сей раз!
Hyosung F.C. One. R. - концепт-байк из Южной Кореи. Метанол и воздух соединяются в топливном элементе, в результате вырабатывается
электроток. Он направляется во встроенный в заднем колесе мотор мощностью 1 кВт (1,36 л.с). Запаса метанола хватает на три часа езды.
Но советую: не спешите выбрасывать «джиксер» или «файер» даже тогда, когда весь мир поголовно перейдет на электротягу. И
закопайте канистру с бензином: через полвека на ретро-ралли произведете фурор.
Тайваньский электроскутер PGO iDEP снаряжен по полной: электромоторы мощностью по 2 кВт (2,7 л.с.) - в обоих колесах,
свинцово-кислотный аккумулятор под «поликом», литий-ионная батарея - в «хвосте» машины и... фотоэлементы на крыше. Весь аппарат
весит всего 105 кг. Скутер развивает скорость 45 км/ч, в пиковом режиме - 58 км/ч.
