РетроСвіт

Понад 100 років тому електричні приводи мали перевагу в автомобільній промисловості

Як це не парадоксально, але винахід електродвигуна нового типу стало цвяхом в труні перших електроприводів, які використовуються в автомобільній промисловості, – зазначає проф. Петро Пьурковскій з Варшавського технологічного університету.

На рубежі XIX і XX століть могло здатися, що електроприводи більш перспективні, ніж бензинові, але їм заважало недосконалість тодішніх акумуляторів.

Підпишись на канал "УкрАвтопром"

Хоча перші бензинові автомобілі мали безліч недоліків, винахід електростартера вирішило їх головну проблему – необхідність запуску бензинового двигуна рукояткою.

Ефект масштабу при виробництві автомобілів і розподілі палива означав, що після Першої світової війни в автомобільній промисловості переважали двигуни внутрішнього згоряння, а розвиток електроприводів уможливило тільки розробку відповідних акумуляторних технологій.

На рубежі XIX і XX століть з майже 100 000 машин, які тоді їздили по американських дорогах, аж 38 відсотків у яких був електричний привід. Це може здатися дивним, адже сьогодні, незважаючи на бум таких автомобілів за кордоном, цей відсоток все ще не перевищує 1 відсотка. За кілька років до Першої світової війни кінні вози і раніше були найпопулярнішими закордонними транспортними засобами.

Понад 100 років тому електричні приводи мали перевагу в автомобільній промисловості

Золотий вік електромобілів

Серед автотранспортних засобів дещо більше, ніж електричних, тобто 40%, доводилося на парові двигуни. На той момент частка бензинових автомобілів становила всього 22%. Про те, що електропривод здавався майбутнім автомобілебудування на рубежі 20-го століття, свідчить той факт, що в той час в США було цілих 20 виробників таких автомобілів.

Складні в експлуатації парові автомобілі не дуже швидко витримали конкуренцію з електромобілями. У порівнянні з бензиновими автомобілями того часу, жінки вважали за краще електромобілі. Як ви можете прочитати в одному з випусків New York Times за 1911 рік, вони працювали тихіше, не випускали вихлопні гази і не вимагали обертання кривошипа при запуску.

Вони були безвібраційними, більш надійними і практично не вимагали постійного обслуговування. Це був електромобіль, який став першим дорожнім транспортним засобом, що досягла швидкости 100 км на годину (бельгійці Каміллі Дженатзі це вдалося в 1899 році). Проте незабаром їх повністю замінили автомобілі внутрішнього згоряння.

Виробництво електромобілів першого покоління досягло піку незадовго до початку Першої світової війни, потім почало скорочуватися, і більшу частину міжвоєнного періоду вони брали лише за спеціальним замовленням. Як зазначив Петро Пірковському, професор Варшавського технологічного університету, важливим фактором, що стримує поширення автомобілів внутрішнього згоряння на початку 20 століття, була проблема з запуском двигуна.

– Запускати двигун внутрішнього згоряння було утомливо і вимагало сил. Можна було забруднитися і рукоятка вилетіла назад, що теж було небезпечно, особливо з великими двигунами, – пояснює експерт.

Понад 100 років тому електричні приводи мали перевагу в автомобільній промисловості

Двигуни внутрішнього згоряння подолали бар’єр розвитку

Прорив стався лише в 1912 році, коли Чарльз Кеттерінг винайшов стартер. З тих пір для запуску двигуна внутрішнього згоряння використовувався невеликий спеціальний електродвигун (тобто стартер), і ця концепція використовується до сих пір. З іншого боку, батареї, які використовувалися в електриці того часу, були зменшені для харчування тільки стартера, і поки вони грають цю роль в автомобілях внутрішнього згоряння.

– Як не парадоксально, але цвяхом в труну першого покоління електроприводів став електродвигун, який використовувався в якості стартера для двигунів внутрішнього згоряння. Ключовий бар’єр у розвитку двигунів внутрішнього згоряння був зломлений, і виробники електромобілів не змогли впоратися з проблемою недосконалості тодішніх акумуляторів, – зазначає проф. Петро Пьорковскій.

Свинцево-кислотні батареї, які використовуються в першому поколінні електромобілів, практично такі ж, як і сьогодні, для запуску автомобілів внутрішнього згоряння. Вони розрізнялися деталями конструкції і виконанням, але основний принцип роботи і матеріали залишилися колишніми. Свинцево-кислотна батарея, винайдена в 1859 році французьким фізиком Гастоном Планте, навіть після поліпшень на рубежі 20-го століття була набагато менш ефективною, ніж літій-іонні батареї, які використовуються в сучасних електромобілях.

– З самого початку акумулятори були ахіллесовою п’ятою електромобілів, в основному через обмежений діапазону і тривалого часу зарядки, – каже проф. Петро Пьорковскій.

Понад 100 років тому електричні приводи мали перевагу в автомобільній промисловості

Недосконалість акумуляторів відлякало промисловців

Як зізнається викладач Варшавського технологічного університету, навіть сучасні свинцево-кислотні батареї зберігають в кілька разів менше енергії, ніж літій-іонні батареї аналогічної ваги. Це означає, що без використовуваних в даний час акумуляторних технологій дальність дії електрики була б в декілька разів менше.

Обмежений термін служби свинцево-кислотної батареї також був проблемою, і її знос прискорився через глибокі розрядів. При повному розряді акумулятор протримався всього 150-200 циклів, а при розряді однієї третини – мінімум тисячу. Таким чином, використання повного діапазону транспортного засобу відбувалося за рахунок прискореної деградації акумулятора. Відсутність рішень цих проблем означало, що навіть до Першої світової війни автомобільні промисловці зробили вибір на користь технології спалювання.

В результаті електромобілі втрачали свою привабливість швидше і швидше, ніж бензинові. Мережа інфраструктури для зарядки акумуляторів будувалася дуже повільно (їх заряджали в основному в автомайстерень). Тим часом, хоча перша АЗС була відкрита тільки в 1905 році, після закінчення Першої світової війни в США залишилося 15 тисяч. точки з мережею АЗС.

Генрі Форд, який першим застосував технологію виробничої лінії на своїх заводах, вибрав двигуни внутрішнього згоряння. Якщо кожному робочому призначений тільки один повторюється етап збірки, продуктивність підвищилася, а виробничі витрати значно знизилися. У той же час вартість заводів з виробництва електромобілів, які продовжували працювати як мануфактури, зросла.

Понад 100 років тому електричні приводи мали перевагу в автомобільній промисловості

Дешева машина? тільки бензин

Використання виробничої лінії зробило Ford T, вироблений з 1908 року, доступним для масового споживача. Ще в 1912 році електромобіль коштував 1750 доларів, а бензиновий – 650 доларів. Однак, на думку проф. Петро Пьорковскій, про занепад тодішніх електроприводів вирішив не вибір Форда, а неможливість подолати їх недоліки.

– Навіть якщо Ford зробить ставку на електропривод, в тих умовах він в кінцевому підсумку програє конкуренцію бензиновим технологіям, – зазначає експерт.

Тим часом різниця у вартості палива була ще більше. Відкриття нових нафтових родовищ в Техасі призвело до зниження цін на нафту більш ніж наполовину в період з 1899 по 1905 рік, що зробило використання бензинових автомобілів доступним для масового споживача. Зарядка свинцево-кислотних акумуляторів коштувала близько 20 центів за кіловат-годину, в той час як заправка галона газу коштувала всього 5 центів. Це означало, що проїхати таку ж відстань на бензиновому автомобілі було навіть в кілька разів дешевше, ніж на електромобілі.

– Також і в цьому випадку це було більше наслідком падіння популярності електромобілів, ніж його першопричиною, – зазначає проф. Петро Пьорковскій.

Як він пояснює, якби електромобілі можна було використовувати для заробляння грошей, підвищена доступність нафти могла б використовуватися також для виробництва електроенергії на електростанціях, що працюють на рідкому паливі. В кінцевому підсумку перше покоління електроприводів в автомобільній промисловості було знищено розширенням дорожньої мережі США.

Понад 100 років тому електричні приводи мали перевагу в автомобільній промисловості

Розширення доріг відправило електромобілі в небуття

При тривалому часу зарядки електромобілів, але, перш за все, з малим запасом ходу (вони могли проїхати 50-65 км на одній зарядці зі швидкістю 24-32 км на годину), вони працювали відносно добре, поки мережа хороші дороги були обмежені містами і селищами .

– Відстані між містами в США були набагато більше, ніж запас ходу електромобілів того часу. У автомобілів внутрішнього згоряння цієї проблеми не було. Розширення доріг, що з’єднують міста, виявилося фатальним для акумуляторних автомобілів – коментує проф. Петро Пьорковскій.

Якби на початку ХХ століття можна було розвивати автомобільну промисловість на основі електроприводів, не було б у нас зараз такої проблеми зі зміною клімату? Навряд чи, тому що електрика в той час виробляли в основному за рахунок спалювання вугілля. Як додає лектор Варшавського технологічного університету, невелика кількість автомобілів в той час не впливало на клімат так сильно, як сьогодні близько мільярда автомобілів.

– На початку ХХ століття електропривод швидко впровадили в ті види транспорту, в основному колективні, які могли харчуватися від електричної тяги замість акумуляторів, наприклад, залізні дороги, трамваї, метро або тролейбуси, – зазначає вчений.

За його словами, використання електромобілів в індивідуальному транспорті довелося відкласти до винаходу досить ефективних акумуляторних технологій. Головна перевага електродвигунів в тому, що вони набагато ефективніше двигунів внутрішнього згоряння. Якщо в другому випадку для тяги зазвичай можна використовувати близько десятка відсотків, то в першому випадку – навіть 75 відсотків. енергія, що зберігається в паливному баку або акумуляторі.

Слід пам’ятати, що будь-яка втрата енергії не тільки сприяє зміні клімату, але і означає фінансові втрати для користувача транспортного засобу. Звідси боротьба інженерів і дизайнерів за кожен додатковий відсоток ефективності. Чи означає це, що на цей раз доведеться відмовитися від двигунів внутрішнього згоряння? На думку проф. Петро Пірковському, ймовірно, немає, якщо вони перейдуть на водневу енергію.

– При спалюванні водню не виділяється CO2, але використання цієї технології потребують вирішення ряду проблем, таких як викиди оксидів азоту і прискорена корозія. Перш за все, їм доведеться витримати жорстку конкуренцію з боку паливних елементів. Це відбудеться не швидко, звичайні двигуни внутрішнього згоряння залишаться у нас на кілька років, наприклад в гібридних приводах, – прогнозує проф. Петро Пьорковскій.

Back to top button