Колонки

Альтернативное топливо: на чем будут ездить автомобили будущего

Колонки
Олег Клявин
Олег Клявин

Основатель и главный конструктор компании Change Mobility Together («Центр технологического консалтинга»)

Светлана Зыкова

Внимание общества приковано к проблеме изменения климата. Парниковый эффект, с которым связывают глобальное потепление, образуется из-за выбросов углекислого газа, и на долю автомобильного транспорта приходится около 18% объема этих выбросов — в среднем автомобиль выбрасывает около 120 г/км углекислого газа. 

Именно поэтому на государственном уровне стимулируют использование альтернативного топлива, что должно сократить вредные выбросы в атмосферу. 

О будущем автомобилей с нулевым или низким выбросом углекислого газа рассказал Олег Клявин, основатель и главный конструктор компании Change Mobility Together («Центр технологического консалтинга»), разработчик электромобилей.

Альтернативное топливо: на чем будут ездить автомобили будущего

Содержание:


Зачем нам «альтернатива»?

 

Тенденция к декарбонизации захватывает мир: о планах по сокращению выбросов СО2 заявили США, страны Европы и Азии. Важной вехой стало принятие Парижского соглашения в 2015 году — оно породило движение за углеродную нейтральность. 

Евросоюз одним из первых заявил о планах по сокращению выбросов и представил «дорожную карту» — «Зеленый пакт для ЕС» (EU Green Deal). Поскольку на долю автотранспорта приходится около 14% парниковых газов, было принято решение о сокращении на 15% производства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) к 2025 году, а к 2030 г. — на 55%. К 2035 г. страны Евросоюза и вовсе хотят отказаться от производства автомобилей с ДВС. 

Отказ от «неэкологичного» транспорта обеспечивается внедрением «зеленых» технологий в производство. Появляются электрические двигатели, водородные, двигатели на биотопливе. В зависимости от типа транспортного средства выбирается своя технология. Например, в перспективе до 2030 года для крупнотоннажных тягачей наиболее оптимальным будет использование водородного двигателя, а для легковых автомобилей в крупных городах — электрического. 


15 марта состоится встреча инвесторов и проектов по AltEnergy.
Инвесторы из АФК «Система», АХ «СТЕПЬ», «Центр водородных технологий», МТС, Электрозавод (ERSO), группа «Черкизово» и другие ищут стартапы и технологии по альтернативной энергетике.
Заявки принимаются до 7 марта на сайте.
Встреча подготовлена RB.RU совместно с АХ «СТЕПЬ» при поддержке АФК «Система».


 

Несмотря на богатые запасы углеводородного сырья, Россия также взяла курс на переход к экологичному транспорту. В прошлом году был подготовлен проект «Стратегии долгосрочного развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года». Базовый сценарий стратегии предполагает, что к 2050 году будут уменьшены выбросы парниковых газов до объема 60% от уровня 2019 года и на 80% от уровня 1990 года. К 2060 году планируется достичь углеродной нейтральности.

Отдельное место в программе отводится снижению уровня выбросов, производимых автомобильных транспортом. В 2021 году была принята «Транспортная стратегия до 2030 года», где акцент делается на сокращение выбросов СО2. В соответствии с ней будут поэтапно вводить ограничения на транспортные средства «низких экологических классов». Например, планируется создать специальные зоны, куда въезд автомобилей с неэкологичными двигателями будет запрещен. К слову, соответствующий дорожный знак был официально принят в ПДД в 2017 году, но до сих пор не применялся.

 

Электротранспорт — это ближайшее будущее?

 

Если говорить о транспорте с нулевым выбросом углерода, то внимание мирового сообщества сфокусировано на электротранспорте. Некоторые европейские страны на законодательном уровне регулируют развитие рынка электромобилей: например, власти Норвегии планируют прекратить продажу автомобилей с ДВС уже к 2025 году. В 2021 году на электрокары пришлось 65% (114,5 тыс. единиц) всех продаж автомобилей

Крупнейшие мировые автоконцерны объявляют о переходе на выпуск электротранспорта в ближайшие 10-20 лет. Например, General Motors планирует к 2025 году показать 30 новых электрокаров. Предполагается, что к этому моменту они будут занимать до 40% всего модельного ряда.

Параллельно европейские страны занимаются развитием инфраструктуры: к 2025 году в ЕС планируется построить 1 млн зарядных станций для электромобилей и 3 млн — к 2035 г. В течение 10 лет за счет государственных и частных инвестиций планируется вложить в эту отрасль около 50 млрд евро. 

 

Электромобиль на зарядке

 

Россию «электромобилизация» тоже коснулась, причем началось все не с автотранспорта, а общественного. В 2020 году Мосгортранс заявил, что в течение десяти лет в Москве завершится переход на электробусы, сейчас в Москве их около 600 — по доле электробусов в автопарке Москва находится на уровне европейских городов. 

А 2021 год стал «переломным» для рынка электротранспорта: Правительство РФ утвердило «Концепцию по развитию производства и использования электроавтомобильного транспорта в РФ до 2030 года». В ее основе — расчеты экспертно-аналитического доклада «Перспективы развития рынка электротранспорта и зарядной инфраструктуры в России», подготовленного группой экспертов — мной в том числе. Главная особенность «Концепции» в том, что делается ставка на собственное производство в России и электромобилей, и ключевых компонентов: батарей, двигателей.

Почему государство уделяет внимание развитию электромобилей, а не других видов альтернативного транспорта? Дело в том, что технологии производства электрокаров достаточно освоены, чтобы запустить массовое производство. Есть большое количество поставщиков компонентов, а также можно сделать конкретный прогноз стоимости электрического автомобиля. 

Кроме того, эксплуатация и обслуживание электромобиля значительно дешевле, чем любого другого транспорта, в том числе дизельного или бензинового. Экономия идет за счет дешевизны электроэнергии, а также отсутствия компонентов, которые нуждаются в техническом обслуживании — не требуется замена масла, фильтров, свечей зажигания и прочего. Их просто нет.

Однако нельзя не отметить, что инфраструктура сейчас все же недостаточно развита, что делает использование электромобиля комфортным только в крупных городах — где есть сеть зарядных станций. В соответствии с Транспортной стратегией, в России будет создано 144 тыс. зарядных станций к 2030 году. Пока же перемещение, например, из Москвы в Минск может вызвать затруднения. 

Эксплуатация электромобиля также меняет пользовательский опыт. Мы привыкли к периодической заправке «железного коня», но на дозарядку электромобиль должен ставиться чаще — быть подключенным к электросети, когда не находится в движении, если не используются станции быстрой зарядки. Для такой модели эксплуатации необходимо обеспечить зарядными станциями парковки торговых и деловых центров, жилищные массивы и т.п.

Таким образом, электромобиль как вид транспорта с нулевыми выбросами имеет ряд особенностей, но благодаря преимуществам постепенно занимает свою нишу. На данный момент это самый экологичный вид транспорта, и не только из-за нулевого выброса СО2: аккумуляторы электромобилей уже сейчас можно перерабатывать, например, до 96% лития можно повторно использовать в новых батареях. 

Технологии развиваются стремительно, емкость батареи увеличивается, а цена на электромобили снижается — по моим прогнозам, к концу десятилетия число электромобилей составит 25-30 % от общего количества. 

 

Водородный автомобиль: есть ли перспективы?

 

Перспективным направлением в декарбонизации транспорта может стать разработка автомобилей на водородном топливе. В сущности, это тот же электромобиль, но источником энергии для электромотора является не батарея, а водородный топливный элемент, превращающий водород в электричество. То есть и в том, и другом случае мы имеем дело с электричеством, а углеродный выброс равен нулю. 

С точки зрения традиционной эксплуатации такой автомобиль привычнее, чем электромобиль: он заправляется не от розетки, а почти так же, как бензиновый или дизельный аналог — на заправочной станции. Однако водородный автомобиль очень зависим от температуры окружающей среды: с понижением на каждые 10 градусов скорость химической реакции падает в 2-4 раза, что снижает энергоэффективность топлива. Для России такой вариант пока не подходит, но разрабатываются технологии обогрева двигателя. 

Несмотря на то, что водородный транспорт перспективен, поскольку отвечает запросу на декарбонизацию, технологические особенности не дают быстро развивать этот тип транспорта. Компоненты водородного автомобиля очень дорогостоящие, и позволить их себе могут только крупные концерны, а это тормозит и развитие технологии, и спрос. 

Кроме того, сейчас топливная система водородного автомобиля занимает очень много пространства. Это ведет к увеличению объемов транспортного средства, но при этом пространство для водителя сокращается. Поэтому наиболее оптимальным будет использование водородного топлива в коммерческом или грузовом транспорте, например, в автобусах. 

Так что ответ на вопрос «Есть ли надежда на распространение водородного транспорта?» однозначно утвердительный. Да, есть. Вполне вероятно, что в ближайшие два десятилетия технологии совершенствуются, но пока для массового распространения водородный автомобиль не подходит.

 

(Не)экологичное биотопливо

 

Биологическое топливо, созданное на основе органических компонентов, — этанол, FlexFuel, биодизель, биогаз — представляет из себя практически полноценную альтернативу бензину или дизелю, но производится из возобновляемых природных ресурсов. Растения, сельскохозяйственные отходы, даже отходы жизнедеятельности человека могут стать основой для биотоплива. Оно может использоваться как вместе с бензином (смесь Е85), так и отдельно — в таком случае потребуются модификации двигателя. 

Использовать чистый этанол в обычном автомобиле не рекомендуется — он является растворителем и окислителем, и все соприкасающиеся с ним детали должны быть изготовлены либо из нержавеющей стали, либо из пластика. Автомобили, двигатель которых создан для биотоплива, уже не смогут использовать бензин или дизель — при сгорании 1 литра этилового спирта выделяется на 34% меньше энергии, чем при сгорании того же объема бензина. 

 

Сахарный тростник

 

Один из главных недостатков биологического топлива в том, что транспортное средство продолжает выделять СО2, поэтому выброс нулевым не будет. Хотя углеродный баланс планеты такие выбросы не нарушают — они компенсируются поглощением углекислого газа растениями, которые используются при производстве топлива. 

Но чтобы обеспечить потребности в топливе при массовом переходе, потребуется большое количество биомассы, и тут могут возникнуть проблемы: нужны колоссальные земельные ресурсы для выращивания сырья — кукурузы, тростника, картофеля и т.д. Например, в Бразилии сейчас налажено производство этанола, но для выращивания сахарного тростника, необходимого для его производства, пришлось вырубить деревья в лесах Амазонии, а это тяжелейший удар по экосистеме. 

Тем не менее, технология совершенствуется. Уже появляются варианты производства топлива из водорослей, которые проще вырастить и переработать.

Самым большим преимуществом «биологической альтернативы» перед дизелем или бензином является тот факт, что для использования биотоплива не требуется перестройка инфраструктуры или серьезная модификация всей конструкции автомобиля. Оно вливается в баки традиционным способом, привычно расходуется и т.п. Биоэтанол, например, можно сжигать в двигателях с большей степенью сжатия, что открывает новые перспективы развития технологии производства: могут быть созданы более экономичные и более мощные двигатели. 

При этом углеродная нейтральность достигается за счет производства, но не эксплуатации. То есть в глобальном смысле это способствует декарбонизации, но не решает проблему загазованности в городах, а, значит, не делает качество жизни отдельного человека лучше. 

 

Что будет дальше? 

 

На данный момент в России подавляющее число продаж автомобилей приходится на транспорт с двигателем внутреннего сгорания. Альтернативные источники энергии еще не пользуются массовым спросом, хотя государство постепенно вводит льготы для владельцев транспорта с нулевым углеродный следом. Например, в ряде регионов отсутствует транспортный налог для владельцев электротранспорта, а в Москве для них созданы бесплатные места на парковках. 

Электромобиль постепенно перестает быть «дорогой игрушкой» и начинает занимать свою нишу: по итогам 2020 года россияне приобрели почти в два раза больше электромобилей, чем в 2019 году (687 единиц против 353), а в прошлом году продажи выросли уже в 3,1 раза, до 2254 единиц. 

Водородные автомобили пока представлены штучно и недоступны для массового пользователя. Однако «Концепция по развитию электрического транспорта» включает в себя строительство первых 100 заправочных станций для водородных автомобилей к 2025 году. По заявлениям Минэнерго, к 2050 году Россия будет поставлять на мировой рынок от 7,9 до 33,4 млн тонн экологически чистого водородного топлива.

Переход на биотопливо в России возможен лишь частично, и попытки предпринимались. Еще в 2008 году три «Лады Калины», заправленные смесью биобутанола и бензина, проехали 4 тысячи километров от Иркутска до Тольятти. Год назад создана и биотопливная «Лада Гранта».

Еще один вариант — это гибридные автомобили. Они используют и нефтепродукты, и электричество, поэтому могут рассматриваться как переходный вариант между автомобилями на дизеле и бензине и транспортом с нулевыми выбросами. 

По моему прогнозу, в ближайшие 5-10 лет мы перейдем в новую эру, где будут существовать разные виды транспорта. Автомобили с двигателем внутреннего сгорания однозначно никуда не исчезнут, но их доля снизится. Свою нишу займут электромобили, водородный транспорт и транспорт на биотопливе, гибриды. Они перестанут восприниматься как «диковинка», и возникнет более четкое разделение по целям эксплуатации. 

Автомобили с «альтернативным топливом» не заменят классические машины, но станут важной частью транспортного рынка. 

Фото на обложке и в тексте: Pixabay

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

Материалы по теме

  1. 1 Goodleap: финтех-проект, который делает экологичный образ жизни доступнее
  2. 2 10 перспективных AltEnergy-стартапов с российскими корнями
  3. 3 Курс на экологичность: тенденции рынка альтернативной энергетики
  4. 4 На зарядку становись: как заработать на станциях для электромобилей
  5. 5 Свежий взгляд: 15 эко-приложений для вашего телефона
FutureFood
Кто производит «альтернативную» еду
Карта