Электромобиль является символом современности, изобретением прямо из научной фантастики. Мало кто знает, что концепция управления транспортным средством с помощью электричества так же стара, как и сам автомобильный спорт. Проиграла ли она из-за заговора производителей топлива?
В 1821 году английский физик Майкл Фарадей провел эксперимент, в ходе которого свободный кабель начал вращаться вокруг магнита за счет электричества. Так родилась первая модель электродвигателя. На протяжении многих лет различные ученые экспериментировали с этой концепцией, создавая более практичные двигатели.
Появилась идея использовать электричество для привода транспортных средств 
очень рано. Уже в 1834 г. американец Томас Дэвенпорт сконструировал миниатюрную модель автомобиля с батарейным питанием. В Великобритании аналогичную работу провели Роберт Дэвидсон и Джордж Литтл.
Майкл Фарадей в своей лаборатории. Изображение Гарриет Мур.
Практическая реализация этих идей была невозможна из-за отсутствия соответствующего источника энергии. Аккумуляторам того времени не только не хватало производительности, но и не было перезаряжаемости. . Ситуация изменилась в 1859 году с изобретением французским физиком Гастоном Планте свинцово-кислотной батареи.
Кривошипный, паровой и электрический
В 1881 году француз Ж. Труве построил простой трехколесный электромобиль, оснащенный двигателем Сименс. Аппарат весил 160 кг и мог разгоняться до 12 км/ч. Год спустя аналогичную структуру представили британцы:Уильям Айртон и Джон Перри. Оно позволяло проехать до 40 километров, с максимальной скоростью 14 км/ч.
В 1890-е годы уже существовали компании, производившие электромобили, которые по действовавшим в то время стандартам напоминали легкие конные экипажи.
La Jamais Contente — первая машина, преодолевшая барьер в 100 км/ч. Он приводился в движение электродвигателем (рис. Общественный демен).
Первые электромобили вошли в историю автомобилестроения также благодаря установлению нескольких рекордов скорости. В 1898 году транспортное средство, построенное Шарлем Жанто, превысило скорость 63 км/ч. . Год спустя появилась конструкция под названием La Jamais Contente. , под руководством Камиллы Дженаци, преодолел барьер 100 км/ч .
На рубеже XIX и XX веков вопрос о наиболее оптимальной силовой установке для автомобилей все еще оставался открытым. Производители использовали паровые двигатели, двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели параллельно .
В этот период паровые автомобили уже не походили на своих викторианских предков, и современному обывателю сложно с первого взгляда отличить их от конструкций внутреннего сгорания. Котел топился жидким топливом, а не углем. Самым большим недостатком этого решения был значительный вес приводного устройства и громоздкая работа. Автомобиль не мог завестись, пока вода в котле не превратилась в пар под нужным давлением.
Обращение с автомобилями с ДВС было не менее проблематичным . Для запуска двигателя требовалось энергичное вращение с помощью массивного кривошипа, что не только требовало физической подготовки, но и подвергало пользователя травме . Также были жалобы на шум и неприятный запах выхлопных газов. Были опасения и других угроз. англ. Станислав Жмигодский в 1901 году писал: и еще меньше в их пользу опасность взрыва они прячутся внутри.
Замечательное изобретение?
Электродвигатель не только был лишен многих из этих недостатков, но и имел свои преимущества. Он работал намного тише, не выделяя выхлопных газов. Во время кратковременных остановок он не использовал никакой энергии, в отличие от двигателя внутреннего сгорания, которому для поддержания работы на минимальной скорости требуется непрерывная подача топлива.
Конструкция такого привода была менее сложной, а вес и габариты значительно меньшими, чем у конкурирующих решений. На практике это привело к более простой структуре, снижению частоты отказов и упрощению обслуживания электрические автомобили. Поскольку электродвигатель может выступать в роли генератора, удалось построить системы, подзаряжающие аккумуляторы при торможении или спуске с горки.
Detroit Electric, электромобиль 1916 года (Фото:Asterion, CC BY-SA 3.0).
Самым большим преимуществом электромобилей была простота использования. После зарядки аккумуляторов их можно было запустить практически сразу, а характеристики использованного в них привода означали, что не требовала установки редуктора . По этой причине некоторые производители рекламировали их как созданные с заботой о женщинах . .
Начало конца
Однако, как оказалось, этого длинного списка преимуществ оказалось недостаточно, чтобы обеспечить электромобилям победу в гонке за доминирование на рынке. Преимущества электропривода эффективно нивелировались недостатками доступных в то время источников энергии. Аккумуляторные батареи были тяжелыми, иногда они составляли 25 % веса всего автомобиля. . Кроме того, они содержали гораздо меньше энергии, чем топливный бак той же массы.
Высокий КПД электродвигателя не смог компенсировать эту разницу, что привело к уменьшению запаса хода. Поскольку в начале XX века электроинфраструктура существовала в основном в крупных городах, шансов проявить себя в провинции у электромобиля не было.
Cadillac Model Thirty 1912 года, первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания и электростартером (Фото:Ивао, CC BY 2.0).
Тем временем величайшие недостатки двигателя внутреннего сгорания постепенно устранялись. В 1911 году Чарльз Кеттеринг сконструировал электростартер, который год спустя начал использоваться в серийных автомобилях Cadillac.
Тяжелые и опасные шатуны остались в прошлом, а автомобиль с двигателем внутреннего сгорания можно было заводить так же легко и удобно, как электромобиль. С увеличением количества автомобилей на дорогах <сильный> шум двигателя и запах выхлопных газов стали повседневной реальностью и приняты общественностью.
К 1920-м годам электромобили проиграли конкуренцию автомобилям с двигателем внутреннего сгорания. Сам электропривод стал популярен на транспорте, где можно было использовать тяговую силу, минуя хлопотные аккумуляторы:на железных дорогах и в общественном транспорте (трамваях и троллейбусах).
Время от времени к электромобилям возвращаются, особенно во времена топливных кризисов. CitiCar, выпускавшийся в 1970-х годах, был самым популярным американским электромобилем до эпохи Tesla Rodster (фото:Клаус Нар, CC BY-SA 2.0).
Идея электромобиля время от времени повторялась после Второй мировой войны, но без особого успеха. Особенно это запомнилось во время топливных кризисов, когда политические волнения поставили под угрозу непрерывность поставок нефти и дестабилизировали ее цену на мировых рынках.
Как феникс из пепла
Концепция электромобиля возродилась в 1990-х годах. Это стало следствием растущего осознания общественностью опасности загрязнения окружающей среды, а также политических действий, направленных на сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу.
В 1996 году General Motors выпустила электромобиль EV1. На американские дороги вышло более тысячи таких машин. Они попали в руки заранее отобранных клиентов, которые, однако, не смогли их приобрести — принятая в компании политика допускала только лизинг.
Производство EV1 было прекращено в 1999 году. В течение следующих трех лет все автомобили перешли в собственность производителя. Большая часть экземпляров была списана, а несколько десятков переданы в дар музеям техники и университетам. Поскольку EV1 имел хорошую репутацию среди пользователей, решение производителя вызвало волну теорий заговора , говоря о давлении со стороны нефтяного лобби, которое привело к закрытию проекта.
Электромобили хорошо работают даже в самых экстремальных условиях (фото:Дэйв Скотт, НАСА, общественное достояние).
В 2006 году эту версию событий поддержали авторы документального фильма Кто убил электромобиль? На основе серии интервью с бывшими пользователями EV1 они попытались доказать, что, вопреки заверениям производителя, общественный интерес к этой технологии существовал достаточно, чтобы обеспечить успех на рынке. Наблюдаемое сейчас увлечение электромобилями может доказать, что они действительно были правы.
Интерес к электромобилям переживает возрождение, что во многом связано с деятельностью таких компаний, как Tesla Motors, принадлежащих Илону Маску. В современном строительстве используются новые технологические достижения.
На смену тяжелым свинцово-кислотным аккумуляторам приходят легкие и литий-ионные аккумуляторы большой емкости. Те самые, которые поставляют, например, вездесущие смартфоны и планшеты и все более популярные «дроны». Время покажет, удастся ли на этот раз электромобилям вернуть себе благосклонность, которую они потеряли почти сто лет назад.
Вдохновение:
Эта статья была вдохновлена книгой Эшли Вэнс «Илон Маск». Биография создателя PayPal, Tesla, SpaceX (Знак «Горизонт 2016»).
Библиография:
- Анджей Кайетан Врублевский, История физики. С древнейших времен до наших дней , PWN, Варшава, 2009 г.
- Майя Дуда, Анджей Кравчик, Великие исследователи электромагнетизма , Институт науки и исследований ЗТУРЕК, Варшава, 2003 г.
- Анджей Зелинский, Легковые автомобили. История развития , Wydawnictwa Kommunikacji i Łączności, Варшава, 2009 г.
- Майкл Х. Уэстбрук, Электромобиль. Развитие и будущее аккумуляторных, гибридных автомобилей и автомобилей на топливных элементах , Институт инженеров-электриков, Лондон, 2005 г.
- Станислав Жмигодский, Об электромобилях , «Технический журнал», Львов, 25 июля 1901 г.
