«Девятый вал» современных бензиновых автомобилей буквально захлестнул земной шар. Мировые производители с маниакальным упорством предлагают все новые модели, поражающие своим совершенством и роскошью. Но... в клубах ядовитых отработанных газов, судорожно хватая ртом еще оставшийся кислород, мы уже ищем спасательный круг – автомобили с чистым выхлопом.
Сейчас мало кто помнит, что еще сто лет назад первые самоходные экипажи уже были на электрической тяге! Англичанин Роберт Девидсон в 1837 г. всего через шесть (!) лет после открытия Фарадеем явления электромагнитной индукции (принцип действия электромотора) создал первый электромобиль (ЭМ). Вначале громоздкие и неуклюжие (длина 4,8 м, ширина 1,8 м, диаметр колес 0,93 м) с ваннами-аккумуляторами, заполненными серной кислотой, ЭМ быстро совершенствовались и уже в 1912 г. в США было изготовлено более 10000 электромобилей различного назначения. И только изобретение в 1902 г. электростартера и компактной аккумуляторной батареи (АКБ) для автомобиля с ДВС приостановило выпуск ЭМ – модного тогда средства передвижения.
Сейчас пришло время вспомнить, что ЭМ имеет ряд неоспоримых преимуществ: высокий КПД, простота управления и конструкции привода, бесшумность, а главное – отсутствие токсичных выбросов в атмосферу. «Природная ниша» электромобилей давно определилась: имея средний пробег в 100 км (на одной подзарядке) и скорость 60-80 км/час, ЭМ сможет в первую очередь заменить коптящие машины с ДВС на внутригородских перевозках, в экологически чистых зонах, промышленных объектах с особыми условиями производства.
Первым легковым электромобилем в бывшем СССР был именно украинский. В 1973 г. в Запорожском ЗМИ под руководством ассистента кафедры электрических машин В. Б. Павлова, на базе ЗАЗ-968 был создан опытный ЭМ. Эта машина уже тогда имела новинку: импульсный полупроводниковый преобразователь. В 1974 г. этот ЭМ на ВДНХ СССР получил бронзовую медаль, а электроника его управления – серебряную!
Затем созданием ЭМ стали заниматься на «АвтоВАЗе», в Москве и Риге. «АвтоВАЗу» удалось освоить производство (кроме тяговых АКБ) всех компонентов электрооборудования ЭМ, подготовить выпуск малой серии и стать лидером в этой области. Специально для модели ВАЗ 2106 совместно с авиазаводом «Дзержинец» был разработан и выпускался электромотор с параллельным возбуждением мощностью 12,5 кВт. Это позволило вместо сложной КПП использовать простой понижающий редуктор. Электромотор, созданный по авиационным технологиям, оказался очень удачным, и в 1980-1987 гг. было выпущено около 300 машин электрической версии ВАЗ-2106. Однако ставка на применение никель-цинковой аккумуляторной батареи напряжением 120 вольт и емкостью 125 ампер/часов (что в те годы было новинкой) не позволило развить производство ЭМ дальше. Никель-цинковая АКБ, имея число рабочих циклов не более 100, не смогла обеспечить достаточный коммерческий пробег автомобиля и проект был закрыт.
Одновременно делались попытки организовать опытную эксплуатацию ЭМ: в Тольятти – для почтовых перевозок, в Москве – в качестве маршрутного такси и транспортного средства для ВДНХ, в Украине – в системе «Укрбытрадиотехника». Однако после развала Союза все эти проекты тихо «скончались». С конца 70-х годов большинство достижений отечественного электромобилестроения тесно связано с институтом электродинамики НАН Украины (ИЭД), находящимся в Киеве. Здесь впервые в СНГ создается уникальное оборудование – семейство транзисторных тяговых преобразователей с высоким КПД и микропроцессорные системы управления. Ряд образцов по схемотехническим и конструкторским решениям до сих пор не имеет аналогов в СНГ и, пожалуй, в мире.
В ИЭД под руководством д.т.н. В. Б. Павлова, д.т.н. Афонина А.А. и к.т.н. О. Н. Юрченко разрабатываются также специальные транспортные тяговые электродвигатели с использованием авиационных технологий, что обеспечивает изделиям оригинальность, надежность, высокие потребительские качества и конкурентоспособность. За последние 20 лет накоплен уникальный опыт и объем знаний.
«Таврия» – оптимальный экипаж
Еще в 1994 запорожская «Таврия» оказалась даже для Европы оптимальным экипажем, пригодным для конвертирования в ЭМ среднего класса. Запорожский автозавод, получив от представителей Германии и Швейцарии пакет заказов на кузова «Таврии», дорабатывает их с перспективой дальнейшего оснащения машины отечественным электрооборудованием, разработанным специалистами ИЭД.
С 1991 по 1994 гг. «Таврия-Электро», получив официальную классификацию как ЗАЗ-1109, прошла стендовую лабораторно-дорожную апробацию с различными вариантами тягового оборудования. В начале 1995 г. этот образец получил Государственные номерные знаки в ГАИ МВД. «Таврия-Электро» – это электромобиль со структурой привода, отвечающей европейским нормам надежности, безопасности, дальности пробега, скорости. При этом стоимостные показатели обеспечивают заметное преимущество украинского образца на Западном рынке: цена «Таврии-Электро» со свинцово-кислотными АКБ улучшенного типа не превышает $8000 (стоимость собственно батареи – $2000).
Напомним, что обычно стоимость ЭМ в 2 раза превышает стоимость его бензиновой версии. Для справки: швейцарцы, закупив на «ВАЗе» небольшую партию усиленных кузовов и установив свое электрооборудование, продавали готовый электромобиль всего за 12 тыс. франков – цена по западным меркам просто смешная. За это предприниматели и поплатились: крупные автопроизводители во главе с Fiat демпинговых цен не потерпели и в итоге «культурно» разорили швейцарцев. А один американский бизнесмен успешно сбывал переоборудованные «Таврии» в... Мексике!
Свинцово-кислотная АКБ ЗАЗ-1109 выдерживает 400 зарядных циклов, что обеспечивает максимальный пробег в 40000 км – величина для ЭМ просто фантастическая! Немаловажная деталь – бортовое зарядное устройство (ЗУ) «Таврии-Электро» позволяет подключаться к обычной электрической розетке 220 В/10 А; время полной «заправки» – 8 час. АКБ имеет 13,5 кВт мощности и емкость 160 А/ч в режиме 5-часового разряда. Общий вес машины увеличился всего на 180 кг. Максимальный пробег при городском цикле – 100 км. По трассе – 140 км – при скорости 40 км/ч; 100 км – при скорости 60 км/ч.
Специалистами ИЭД изготовлены и находятся в опытной эксплуатации пассажирские 2- и 4-местные, грузовой одноместный и грузо-пассажирский (2-местный) электромобили. На каждом из них стоит электрооборудование и микропроцессорные системы управления собственной разработки. Исключение составляют тяговые АКБ – их свинцовые и никель-кадмиевые версии по-прежнему приходится закупать за границей. О современных никельметаллгидридных батареях мы можем только мечтать ввиду их высокой стоимости.
Уникален в своем классе грузовой электрический мотоцикл, собранный на базе модели МТ-300 («Днепр») Киевского мотоциклетного завода. В разработке использована опытная герметичная никель-кадмиевая АКБ (NiCd) Луганского завода. Электромотор – серийный, от отечественных электрокаров. Мотоцикл развивает скорость до 60 км/ч. Пробег при городском цикле составляет 60 км, грузоподъемность – 350-400 кг. Время заряда АКБ – 7-8 час. от обычной розетки 220В/10А. Такой электромотоцикл незаменим для городского использования. Имея хорошую проходимость, с успехом может заменить приобретаемые за валюту электрокары «Балкан». Себестоимость мотоцикла – около $5000.
Учитывая, что после развала Союза КБ электромобилей в Тольятти прекратило свое существование, украинские ученые остались наедине со своими проблемами. Дальнейший прогресс тормозится из-за отсутствия производства отечественных тяговых АКБ и батарей, выпускаемых по новым технологиям. Даже никель-кадмиевые АКБ Луганского аккумуляторного завода, по мировым понятиям, во многом устарели. Такие батареи выпускаются в Украине и в других слаборазвитых странах ввиду экологической токсичности кадмия и сложности его утилизации.
Новые разработки
Ученые ИЭД давно готовы создать, кроме существующих образцов, и другие целевые ЭМ для курортных зон, выставочных центров (ВДНХ), для внутригородских и почтовых перевозок и т.д. В ИЭД созданы и разрабатываются дальше (на свой страх и риск) электромобили для аттракционов: электросамокаты, электровелосипеды, карты, багги. Отдельная тема: конструирование 3-колесного ЭМ с закрытым верхом, который, с учетом наших климатических зон, с успехом заменит обычную инвалидную коляску с ручным приводом.
При условии достаточного финансирования этих работ и сотрудничества с Киевскими заводами «Артема» и «Антонова» такой электромобиль соответствовал бы всем требованиям мировых стандартов. Конкретный «выход» новых разработок ИЭД, к сожалению, не идет дальше опытных образцов только из-за отсутствия Украинской государственной программы электромобиля. А жаль! Бизнесмены и ученые из Великобритании, Германии, Франции, США, регулярно посещающие ИЭД (именно здесь проводятся раз в 4 года единственные в СНГ конференции по преобразовательной технике, в том числе и для электромобилей), делают его сотрудникам выгодные предложения о совместной работе на условиях эксклюзивного права на все существующие и перспективные разработки. Открытым текстом идет «скупка умов» украинских ученых.
Этого допустить нельзя – придет время и, чтобы подтвердить статус Киева как европейского города, все равно придется внедрять электромобили – но закупать их будем уже за границей, тратя огромные средства (придется закупать и всю структуру обслуживания). Ведь пришли же к необходимости установки светофоров нового типа и первые партии закупали в России, хотя еще два года назад группой Киевских энтузиастов уже были созданы опытные образцы таких же светофоров на светодиодах! Кстати, деньги на программу развития Украинского электромобиля нужны даже меньшие, чем, скажем, средства, выделяемые на ремонт Крещатика, реконструкцию Михайловской площади и постройку собора. Неужели и здесь мы не сможем найти «пророків» в своем отечестве?