Электромобили

24.08.2012

Источник: SmartGrid.ru

Развитие электромобильного транспорта и соответствующей зарядной инфраструктуры на сегодняшний день идет довольно активно во всем мире. Россия только становится на этот путь. Первые зарядные станции в этом году появились в столичном регионе, в ближайшей перспективе – запуск сети электрозаправок в Санкт-Петербурге. В Москве «электромобильные» проекты активно продвигает компания «Револьта» совместно с «Московской объединенной электросетевой компанией» (МОЭСК). Однако, как отмечают специалисты, новая для российского потребителя тема электротранспорта породила ряд мифов. Эксперты «МОЭСК», опираясь лишь на проверенные данные, для читателей портала SmartGrid.ru решили развенчать наиболее устоявшиеся из них уже сегодня.

Миф 1: Из-за выбросов на электростанциях электромобили не менее вредны для экологии, чем машины с двигателем внутреннего сгорания

Денис Цыпулев: Начнем с экологического аспекта. Поскольку речь идет о важном вопросе, мы провели подробные расчеты выбросов, которые происходят на ТЭС, на каждый киловатт-час. За основу взяты официальные данные «Мосэнерго» за 2010 год, которые были опубликованы в годовом отчете компании. В данном случае речь идет о Московском регионе, в котором электростанции работают на газе. Тут следует сделать оговорку, что вид генерации сильно влияет на экологическую выгоду от электротранспорта, в тех регионах где превалирует атомная и гидрогенерация, электромобили на 100% экологически безвредны, так как на электростанциях этого типа выбросы в атмосферу попросту отсутствуют. Регионы с угольной генерацией безусловно более «грязные», и там нужно смотреть в каждом отдельном случае что выгоднее по выбросам, электромобиль или автомобиль с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Газовая генерация занимает промежуточное положения и т.к. она является базовой для Московского региона, именно с параметрами газовых ТЭС по выбросам и проводился расчет. С другой стороны – мы взяли данные по выбросам машин с бензиновыми двигателями, которые также указаны в их паспортах.

В качестве примеров рассмотрели автомобили различных классов и характеристик: электромобиль Mitsubishi i-MiEV, а также Mitsubishi Colt с объемом двигателя 1,1 л мощностью 70 л.с., Chevrolet Spark с двигателем 1,8 л и мощностью 68 л.с. и Toyota Camry мощностью 277 л.с. для более яркой наглядности.

Рассмотрим выбросы, которые происходят при выработке электроэнергии на электростанции. На 100 км пробега машина потратит примерно 13,5 кВтч, для производства которых в атмосферу выбрасывается порядка 9 кг углекислого газа и 9,5 кг оксидов азота, при этом выбросы угарного газа равны нулю.

Таблица 1.

*Расходы электроэнергии, топлива и вредных выбросов приведены по данным заводов-производителей, выбросы вредных веществ для электромобиля рассчитаны по выбросам вредных веществ ОАО «Мосэнерго» за 2010 год, приходящихся на 1 кВтч отпущенной электроэнергии.

**Расход условного топлива рассчитан в соответствии с указаниями ОАО «Холдинг МРСК» по переводу потребления электроэнергии в потребление условного топлива.

Как видно из этого сравнения, даже при очень грубом расчете, электромобили существенно менее вредны для экологии, чем их ДВС аналоги.

Но во всех этих сравнительных расчетах есть один нюанс, про который никто не вспоминает, говоря о том, что бензиновые машины не сильно вреднее электромобилей. Не стоит забывать: для того, чтобы выработать один литр бензина на нефтеперерабатывающем заводе нужно потратить 5 кВтч. При этом выбросы в атмосферу будут гораздо больше, чем при простом сжигании литра бензина. Это официальная статистика, также документально подтвержденная.

Теперь посмотрим, как будет выглядеть сравнение двух типов автомобилей, если мы учтем в выбросах бензиновых машин показатели, которые характеризуют переработку нефти для получения бензина.

Таблица 2.

Электромобиль в среднем на 50% чище и на 80% энергоэффективнее своих аналогов с двигателем внутреннего сгорания.

В процентах прирост составит от 22% до 125%. Согласитесь, ситуация меняется кардинально. Если изначально электрическая машина была в 2 раза чище по выбросам СО2, то с учетом выбросов нефтезаводов это соотношение значительно увеличивается.

Таблица 3.

Кроме того, по такому показателю, как энергоэффективность мы видим, для того, чтобы проехать один километр на электрической машине нужно от 135 Втч до 300 Втч электроэнергии, в зависимости от размера и модели автомобиля. На бензиновых машинах этот показатель составит почти киловатт. А для Toyota Camry, например, это 1,7 кВтч. Разница минимум в 7 раз, а с ростом размеров автомобиля с ДВС – уже на порядки.

При этом расход на электромобиле разных размеров меняется незначительно. В среднем он одинаков, но почти всегда меньше чем 500 Втч на один километр пробега.

Электромобиль в среднем на 50% чище, чем любой бензиновый или дизельный автомобиль. К этому надо прибавить еще одну важную составляющую. Выбросы от машин, которые ездят по улицам, производятся на всем пути следования автомобиля. Это в прямом смысле тот слой воздуха у поверхности земли, которым мы дышим. Тяжелые выбросы в результате работы бензиновых двигателей здесь накапливаются, в отличие от выбросов теплоэлектростанций. Трубы ТЭС возвышаются на десятки метров, и производимые выбросы для выработки электроэнергии оказывают не такое пагубное влияние на окружающую среду. Учитывая количество и месторасположение всех электростанций, территория рассеивания составляет сотни квадратных километров. Поэтому концентрация вредных веществ – на порядки меньше, чем концентрация выбросов от автомобилей с ДВС.

Миф 2: Электромобили очень дороги и затраты на их приобретение никогда не окупятся.

Для начала рассмотрим стоимость бензина. Для удобства будем оценивать стоимость одного километра пробега для машины с расходом 7 литров АИ 95 на 100 км.

Для водителей авто с бензиновыми двигателями стоимость километра пробега, на фоне постоянного удорожания стоимости бензина, будет расти. Для электромобилей цена услуги по зарядке в значительной степени зависит от тарифа на электроэнергию, а этот тариф имеет разную величину днем и ночью: днем – дороже, ночью – значительно дешевле. В сравнении этих двух показателей кривая роста стоимости «электротарифа» будет значительно более пологой в сравнении с «бензиновой». Результирующие графики показывают, насколько электромобиль выгоднее с точки зрения стоимости одного километра пробега.

Разница в стоимости 1 км пробега на автомобиле с ДВС и электромобиле.

В абсолютных цифрах по состоянию на 2007 год мы могли бы сэкономить 1,5 рубля, в 2012 году – уже 2 рубля, к 2015 году – почти 3 рубля. Таким образом, чем дальше – тем выгоднее будет использовать электротранспорт, тем дешевле будет ездить на нем по сравнению с бензиновыми машинами. Отмечу также, что приведенный анализ основан на данных Росстата.

Второй экономический аспект: 50% стоимости всего электромобиля – это стоимость аккумуляторных батарей. На сегодняшний день это довольно дорогая продукция, которая ложится в основу стоимости любого электромобильного транспорта. По данным Минэнерго США, в 2010 году средняя стоимость аккумуляторов, которые обеспечивали пробег авто на расстояние в 160 км, составляла примерно 800-900 тыс. в рублевом эквиваленте. К концу 2015 года, согласно тому же прогнозу, батареи будут стоить порядка 350 тыс. рублей. Тенденция хорошо заметна. К 2020 году ожидается снижение цены еще в полтора раза. Это говорит о том, что электромобили через 2-3 года будут стоить значительнее дешевле, учитывая привязку их стоимости к производству и масштабам выпуска аккумуляторных батарей.

Совершенствование производства означает и снижение массы аккумуляторов. Если сегодня в среднем батарея с запасом хода на 160 км весит 330 кг, то в 2015 году ожидается, что это будет чуть более 220 кг, в 2020 году – и вовсе в 4 раза меньше. Ведь что такое вес батареи в контексте стоимости всего электромобиля? Это цена всех остальных комплектующих. Чем тяжелее батарея, тем дороже вся остальная машина: подвеска, кузов, который проектируются под этот вес и т.д.

Продолжение «жизни» батареи – к общей стоимости жизненного цикла батареи – если в 2009 году производители гарантировали 4 года эксплуатации батареи, то в 2015 году ожидается, что мы подойдем к порогу 14 лет. На сегодняшний день практически все производители заявляют о 10 годах их возможной эксплуатации. Кроме того, активно обсуждается возможность использования отработавших свой срок батарей электромобилей в других сферах, например, в источниках бесперебойного питания. Говорить об этом рынке можно будет тогда, когда появится достаточное количество «старых» батарей, а это будет как раз к 2020 году. Но предпосылки для возникновения и развития этого рынка уже сейчас четко видны.

Все это к вопросу об окупаемости вложенных в покупку электромобиля средств и перспективах их фактического возврата.

Еще одни важным фактором является, уже не столько экономический аспект, сколько восприятие электромобиля потребителем. На мой взгляд, вообще не очень корректно считать срок окупаемости электромобиля в сравнении с ДВС аналогом, потому что электромобиль это не просто средство передвижения, это совершенно новый продукт, который обладает принципиально другими потребительскими качествами. Это все равно, что сравнивать вертолет и самолет, и считать окупаемость использования одного по сравнению с другим: один может быстро летать, зато другой может вертикально садиться и т.д.

Электромобиль может то, что не может обычный автомобиль. Он перемещает Вас из точки А в точку Б, и при этом он безвреден, бесшумен и дает совершенно другие ощущения от вождения: ровная кривая момента электрического двигателя предоставляет доступ ко всей мощности во всем диапазоне оборотов. На светофоре любой электромобиль сегодня практически не досягаем для обычных машин при трогании с места. Да, они проигрывают в максимальной скорости и дальности пробега на сегодня. Через 3-5 лет не будет и этого «проигрыша». Но так ли это важно в мегаполисах? На мой взгляд, скорость 130 км/ч и 150 км пробега для городских реалий более чем достаточно.

Миф 3: Если электромобилей станет много, то на них не хватит электроэнергии

Согласно прогнозам электропотребления, ожидается, что к 2020 году по Москве и Московской области будут ездить от 50 до 110 тыс. электромобилей. Цифра сравнительно небольшая, учитывая что московский автопарк уже сегодня составляет более 4 млн авто.

Рассмотрим график нагрузок на элетрические сети в различное время суток. Возьмем временной промежуток с 11 часов вечера до 7 утра. Если мы посчитаем, сколько ГВтч свободной электроэнергии мы могли бы получить, то цифра резерва, «простаивающего» в ночное время, составит порядка 4 ГВт! И это уже имеющийся резерв сетей для подзарядки электомобилей. Есть генерация и сети, которые могут эту энергию выработать и передать. Нет потребителя, который может эту электроэнергию использовать в ночное время.

Если взять этот запас по мощности в режиме ночной зарядки, при 3,3 кВт потребления на один электромобиль, получим, что без каких-либо проблем заряжаться в Москве могут более 1,2 млн электромобилей. И если брать в расчет прогноз использования электромобильного транспорта до 2020 года, мы видим 12-кратный запас уже сегодня. Поэтому с точки зрения большой энергетики для активного внедрения и использования электромобилей на сегодняшний день нет необходимости вводить дополнительные генерирующие мощности, строить сети и т.д.

Таким образом, резерв московской энергосистемы между дневным и ночным электропотреблением составляет не менее 4 ГВт на протяжении 7 ночных часов.

Но это ночью. Ночью все хорошо. Простаивает генерация. Простаивают сети, скажет въедливый читатель. Да, в дневное время в энергосистеме есть и пики потребления: с 16 до 19 часов – это так называемый дневной максимум, а так же в утренние часы, с 7 до 10 утра. Но есть и дневной спад энергопотребления. Суммарно – это примерно 4 ГВтч в течение дня. Что можно сделать с этой мощностью?

Рассмотрим два существующих варианта зарядки электромобилей: быстрая зарядка 50 кВт мощности (15-20 минут) и режим медленной зарядки в течение нескольких часов мощностью 3,3 кВт. Согласно нашим подсчетам, во время дневного спада потребления резерв составляет не менее 0,7 ГВт в течение 6 дневных часов. Количество электромобилей, которые можно одновременно заряжать днем, составляет 14 тыс. единиц при быстрой зарядке и порядка 212 тыс. авто при обычной зарядке. При этом за день воспользоваться быстрой зарядкой смогут до 400 тыс. электромобилей.

Поэтому на сегодня реального риска с точки зрения дефицита мощности для зарядки электромобильного транспорта нет. Из практического опыта использования электромобиля: зарядка требуется один раз в 2-3 дня. Важно соблюдать правила эксплуатации, при грамотном разумном подходе пользования зарядной инфраструктурой.

В этой связи хочется привлечь особое внимание экспертного сообщества к необходимой консолидации усилий. Речь также идет о стандартизации зарядных станций для электромобилей, способных общаться с интеллектуальной инфраструктурой будущего для того, чтобы мы могли использовать все возможности и преимущества электромобильного транспорта как элемента интеллектуальных сетей.