Гибриды — за или против?
В последнее время автомобильный мир увлекается различными «новинками». То шум и гам по поводу водорода, то странности с биотопливом, то вот гибриды...
«Гибриды», на самом деле — это не современное изобретение, и существуют они достаточно давно. В конце XX в. французы серьезно занялись вопросом совмещения ДВС с электромотором, а в начале XX в. американцы стали выпускать небольшие грузовики с «комбинированной схемой», куда входили бензиновый ДВС, генератор электрического тока и электромотор. Большого распространения предложенные французами и американцами схемы не получили, и к началу Второй мировой войны тема, если не умерла, то значительно «усохла», так как появились более серьезные проблемы.
При этом на морском транспорте и в ВМС разных стран «гибридный привод» активно применялся как на подводных лодках, так и на «дизель-электроходах». На железных дорогах уже давно работают тепловозы, где главной силовой установкой является ДВС (дизельный двигатель), а колеса приводятся в движение «электрической тягой». То есть «гибриды» существуют уже много лет. Другое дело, что появление новых материалов и новых разработок в области электрохимии, а также новых электромоторов позволили к концу XX в. серьезно говорить о том, что и на легковых автомобилях имеет смысл применять подобные схемы.
Два варианта работы трансмиссии
Принципиальная схема работы «гибрида»
1 — инвертор №1; 2 — аккумуляторная батарея; 3 — инвертор №2; 4 — генератор/мотор №2; 5 — цепная передача; 6 — делитель мощности; 7 — редуктор; 8 — дифференциал; 9 — оси; 10 — передние колеса; 11 — генератор/мотор №1; 12 — ДВС.
Первенцем среди легковых «гибридов», выпущенных крупной серией, считается «Toyota Prius» (первый показ — в 1997 г., начало продаж — в 1998 г.), который пережил несколько реинкарнаций (сегодня продается третье поколение «Prius») и предлагается во многих странах мира, в том числе и в США, что некоторым может показаться удивительным.
На современный «Prius» устанавливается 1,8-литровый бензиновый мотор, работающий по принципу Аткинсона (так называемый «пятитактный» цикл) со степенью сжатия 13:1. Мотор изначально «заточен» под экономичную работу и имеет приличный термический КПД. На автомобиль установлены генераторы, аккумуляторы, инвертор и электромотор. ДВС и электромотор могут работать в паре или раздельно. При необходимости можно начать движение на электромоторе и только потом включить ДВС. Правда, поездка окажется в этом случае короткой, так как емкости аккумулятора хватит примерно на пару километров, и без бензинового мотора, который сможет зарядить аккумуляторы, не обойтись.
На первый взгляд (мы сознательно опустили техническую сторону вопроса, чтобы не отвлекаться), все хорошо и здорово. Электрические моторы, как известно, не нуждаются в коробке передач и имеют приличную тягу практически во всем диапазоне оборотов ротора. ДВС в данном случае может работать в очень комфортном режиме как для самого себя, так и для окружающего мира, выбрасывая наружу минимум вредных веществ. Однако конструкции нынче предлагаются разнообразные, и коробка передач на большинстве «гибридов» все-таки есть.
Хозяин такого автомобиля реже заезжает на АЗС. В городах воздух становится чище, и общий шумовой фон городских улиц снижается. В результате жителям городов достается меньше СО (и прочей гадости) и стрессов. Но возникают вопросы, чем же все-таки достигается такое благолепие, и кто в итоге должен оказаться крайним? Ответ не слишком простой, если углубляться в подсчет убытков, которые причиняет создание «гибридов» из-за недостатка многих данных, но достаточно ясный, если попробовать бегло проанализировать ситуацию. Начнем с того, что просто сравним стоимость одинаковых по сути автомобилей. С «Prius» такой фокус не пройдет, так как у него нет аналогов, а вот поинтересоваться разницей в цене, к примеру, «Lexus» серии RX было бы любопытно. У нас «Lexus RX 350 Executive» стоит дешевле «Lexus RX 450h Executive» на 358 000 руб. Понятно, что даже за пять лет затраты на покупку «гибрида», как теперь принято говорить, «не отобьются», да и за десять лет, скорее всего, тоже. Почему разница столь впечатляющая? Измененный двигатель, генератор, инвертор, электромотор и т. д. — все это можно считать дополнительным оборудованием, которое стоит дорого. Производства аккумуляторов, электромоторов и металлов вообще вредные и портят окружающую среду довольно сильно. Жаль, что впрямую не сопоставить урон от выхлопов «обычного автомобиля» и урон природе при производстве «гибрида», слишком сложные подсчеты, но если прикинуть, то получится, что «гибрид» вреднее в глобальном плане, чем «негибрид». Японские ученые, которые попытались сравнить затраты на производство пленочного фотоаппарата и на всю пленку, которую этот фотоаппарат «отщелкает» за свою жизнь, с затратами на производство цифрового аналога. Оказалось, что цифровой «брат» при производстве наносит значительно больший урон природе, чем более привычный пленочный. Примерно такая же история и с «гибридами», разве что они меньше загрязняют окружающую среду в тех местах, где их эксплуатируют, т. е. локально. Ну, и бензина требуют поменьше. К примеру, в условиях города «гибридный» «RX» пожирает примерно в два раза меньше бензина марки Аи-95 (6,6 против 14,3 л/100 км по данным производителя), чем его простой аналог. При этом использование Аи-92, в принципе, исключается. Но это только в условиях города. При движении за городом разница уже не столь ощутима и составляет всего 2,4 л/100 км. Но тут, скорее всего, заслуга не столько гибридного привода, сколько непосредственно ДВС, который имеет степень сжатия 12,5:1 («обычный» мотор имеет степень сжатия 10,8:1) и, разумеется, более высокий термический КПД. Интересно было бы узнать разницу между потреблением «гибрида» и «негибрида» (но с той же степенью сжатия и тем же термическим КПД), установленного на тот же автомобиль.
«Lexus RX» мы привлекли только для сравнения. Речь идет о принципе и хорошо известных законах сохранения энергии, один из которых гласит: если где-то прибыло, значит, где-то что-то убыло.
Возможно, в ближайшее время, поиграв с «гибридами», производители забросят эту игрушку, как и «биотопливо», и «гидроген», и т. д. Однако появится какой-то опыт, который, бесспорно, пригодится в будущем, и быть может, в других сферах деятельности. Но заплатить за это придется и потребителю, и природе, в итоге всем нам вместе взятым.
Как считают специалисты, сегодня выгоднее эксплуатировать дизельные моторы последнего поколения, нежели «гибриды», причем со всех сторон. Автомобиль с дизельным мотором стоит дешевле, выбрасывает не так много СО в атмосферу, не имеет дорогостоящего с не очень понятным сроком службы аккумулятора и т. д. Видимо, по этой причине в Европе не отмечается бурного роста продаж гибридных автомобилей, впрочем, как и в других регионах мира.
Тем, кто близок к воде, опыт «гибридных» автомобилей может оказаться полезным. Идея использования на некоторых небольших судах с ограниченным пространством ДВС, генератора и электромотора напрашивается уже давно. Многих останавливают только стоимость подобной «конвертации», а также сложности с размещением электромотора и движителя. Идея с гидромоторами и гидротрансформаторами пока кажется более привлекательной в силу меньшей стоимости и отсутствия проблем состыковки мощного генератора, ДВС и электромотора. Хотя работы в этом направлении сейчас ведутся, правда, не слишком активно. Пока есть только «комплексные гибриды» типа «Nannidiesel», которые не получили еще широкого распространения и имеют сложную конструкцию.
Подождем, как пойдут дела с автомобилями и какие новые перспективы появятся на горизонте. Радует уже то, что моторы с «пятым циклом», а также спарки «ДВС-электромотор» начинают свою реальную жизнь и, возможно, будут развиваться дальше.
В раздел «Разное, полезные советы автомобилистам»
| Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки: |
