Автор: Дима. 12 октября, отмечается Международный день вопля разочарования (Когда что-то не получается, кто-то подводит и не оправдывает наших ожиданий, тогда очень хочется выплеснуть весь полученный негатив, все накопившиеся разочарования из себя, чтобы стало легче и спокойнее. Вот для этого самого дела и был придуман этот праздник).

…праздник в полной мере отображает смысл данной статьи.

В наше время на фоне экологических требований электромобили выглядят безальтернативным вариантом транспорта на будущее. Это положение вызывает бурные реакции адептов как традиционных ДВС, так и вновь возрожденного движения сторонников электромотора.

Но так ли это однозначно, или есть еще альтернативы обоим?

Статья является продолжением размышлений после темы «Разбираемся с электрокарами и ДВС» https://habr.com/ru/post/579710/ опубликованной ранее.

И для лучшего понимания обратимся к самой очевидной теме аналогий и совпадений в истории двигателей внутреннего сгорания, электрического и парового привода.

1. Чистота выхлопных газов

У ДВС проблема выхлопов отработанных газов стоит очень остро в данный момент. Дело тут даже не в нормах выбросов СО, а в самих фундаментальных физических процессах протекающих при сгорании в моторе.

Большинство автовладельцев слышала про нормы ЕВРО 1, 2, 3, 4, 5, 6 и будущие ЕВРО 7 и привычно клянут экологов в слишком предвзятом отношении к двигателям внутреннего сгорания.

Очевидный вред выхлопов, как правило, многим не известен, по причине не знания массы других параметров выбросов ДВС, а они значительно более вредны именно в данный момент для самих людей, чем тающие льды в Антартике.

Состав выхлопов разнообразен.

Тут есть и практически побежденный во многих странах тетраэтилсвинец (ответственный за повреждения мозга детей, увеличение шансов расстройств внимания, низкого IQ). И традиционно самый обсуждаемый оксид углерода или угарный газ, который не имеет вкуса и запаха, но при высокой концентрации вызывает головокружение, головную боль, тошноту, может приводить к обморокам. Сернистый бензин и создаваемый им при сгорании оксид серы – одна из причин сильного запаха выхлопных газов. Молекулы диоксида серы очень хорошо воздействуют на обонятельные рецепторы.

Мало известные канцерогены – сажа и бензопирен способствуют развитию опухолей, и особенно — злокачественных.

Актуальные на наше время Оксиды азота (NO, NO₂, N₂O, N₂O₃, N₂O₅, в дальнейшем Nox) — причина воспаления слизистой оболочки глаз, носа, разрушающего воздействия на легкие человека по причине взаимодействия с влагой верхних дыхательных путей и образования азотной и азотистой кислоты. Причем, как правило, отравление организма человека NOx проявляется не сразу, а постепенно и каких либо нейтрализующих средств нет!

А не прошедшие полную реакцию окисления углеводородные соединения в выхлопе при попадании в человека оказывают наркотическое действие на центральную нервную систему, могут являться причиной хронических заболеваний, а некоторые ароматические CH обладают отравляющими свойствами.

Всего в выхлопных газах насчитывается свыше двухсот различных компонентов: одни существуют всего несколько минут, другие же разлагаются годами и витают в воздухе долгое время! Вредные вещества из воздуха при попадании в дыхательные пути всасываются в кровь и меняют её состав, например, значительно снижают концентрацию кислорода. Также опасные соединения проникают во все ткани и органы, а некоторые способны в будущем вызывать перерождение и мутацию клеток, их разрушение.

Поэтому переживания за экологию это уже давно не только про потепление, а про банальное снижение затрат и рисков здоровья самого населения опасность для которого практически не зависит от статуса и места проживания «клиента».

Все автомобили выбрасывают в воздух канцерогены и токсичные вещества. Состав выхлопных газов автомобиля может меняться в зависимости от уровня совершенства двигателя, используемого топлива, однако основной набор остается прежним.

Причем это справедливо даже для газовых и… водородных ДВС. Подобный недостаток заложен конструктивно в ДВС по причине высокого давления и малого промежутка времени для сгорания в топлива вредные выбросы всегда будут присутствовать. Угар масла при работе ДВС всегда будет добавлять неизменный коктейль опасных веществ в выхлоп состоящий из целой гаммы химически сложных молекул, продуктов износа и последствий высокотемпературных реакций этих веществ.

Но беда в том что подобное положение лишь часть проблем автопроизводителей. Будущий стандарт ЕВРО 7 к 2025 году потребует чтобы новые автомобили с ДВС должны были быть оснащены бортовой системой диагностики, которая будет контролировать двигатель, чтобы гарантировать, что он остается в соответствии с правилами новых ограничений выбросов на протяжении 250 000 км. Что с точки зрения производителя намного более худшая перспектива чем очередное снижение норм выбросов, потому что проконтролировать это будет намного сложнее чем просто формально выпустить дорогие двигатели с требуемыми катализаторами с подогревом, двумя 1,0-литровыми обычными трехкомпонентными катализаторами, и 2,0-литровым фильтром твердых частиц и впрыском аммиака (для дизеля).

Ранее проблема экологии легко решалась перекладыванием ответственности друг друга. Производители бензина выпускали более чистое и дорогое топливо, на основании которого ДВС проходил новые ограничения без особых проблем. Иногда приходилось жульничать со стороны автопроизводителей, как в истории «дизельгейта». В мире же в целом ситуация не сильно менялась в сторону «позеленения».

Как видим ЕВРО 7 имеет все перспективы так и не добраться до ОСНОВНОЙ ЧАСТИ АВТОПАРКА, который и ответственен за самые токсичные выбросы.

Поэтому у ДВС все печально на перспективу… даже если учесть все административные, технологические и идеологические меры правительств, производителей и владельцев машин, перспектива платить дороже и больше на протяжении всей контролируемой жизни такого популярного продукта потребления как автомобиль с ДВС мягко говоря не радует.

И если бы не было альтернатив…

Но что же остается?

Электромобили!? При просмотре споров об вредных выбросах электрокаров, явно не покидает ощущение, что это похоже на обсуждение извечной темы ««Что было раньше — курица или яйцо?». Если ввязываться в полемику можно быстро уйти в обсуждение теорий и перспектив будущего, поэтому лучше опираться на факты.

Факт №1 — выбросов от электромобиля НЕТ! Непосредственно сама машина их не производит, а значит все окружающее пространство при использовании этого вида транспорта не страдает.

Факт №2. Выбросы от электрокара, если считать зарядку от «розетки» общей сети, нужно считать не по факту использования, а по фактическому времени использования. При таком подходе вскоре выяснится что процесс заряда, как и объем потребляемой энергии приходится на ночной период времени.

Что это дает? Очевидно больший КПД всей общей энергосистемы, так как выравнивает знаменитую «пилу потребления» электроэнергии, позволяя, повысить окупаемость подобной схемы снабжения энергией автомобилей. Тут все аналогично истории с нефтью в начале 20-х годов прошлого века. Лишь тогда когда добываемое «черное золото» стало разделяться на различные продукты с одного вещества добыча и цена стали доступными. То же ждет и электроэнергетику при повышенном спросе на электроэнергию круглосуточно при практически постоянном объеме.

Факт №3. «Если где-то убыло, значит, где-то прибыло» – такой простой поговоркой можно описать сам факт снижения спроса на нефть, и как следствие перехода кривой спроса на производство из нее топлива для… той же электроэнергетики для зарядки электромобилей. Самый простой пример это системы автономного питания дома, которые могут работать как на производство тепла, так и электроэнергии. В варианте питания от газовой трубы процесс доставки может быть еще более упрощен, и это вовсе не теория, а вполне реализуемая практика уже наших дней. Цена таких решений сейчас высока, но и само потребление электроэнергии электромобилями пока не достаточно высоко для высокой рентабельности таких решений.

Факт №4. Альтернативные источники энергии и масштаб электромобилизации. Тут все просто и очевидно. Помимо Китая, где подобный тренд скорее отчаянный ответ на самую худшую экологическую ситуацию с выхлопами лидерами являются и США (где значительный вклад вносит атомная энергетика, которой необходима стабильность в потреблении для безопасности и большего КПД). Франция в этом плане так же похожа на США.

Так же есть Норвегия, Швейцария, Исландия, Швеция – лидеры в области выработки «зеленой» энергии, а среди будущих стран лидеров роста продаж электромобилей – Германии, Италии, Нидерландов, Великобритании, Финляндии и Австрии доля чистой энергетики так же непрерывно растет.

Поэтому считать выбросы через исключительно топливную составляющую сейчас уже не так актуально, ведь не напрямую в среднем выхлоп может состоять уже из целого букета ядерной, гидро и ветроэнергии.

Но бесспорно «выхлоп» остается! Его не может не быть сейчас, и тем более в ближайшем будущем.

Остается рассмотреть последний вариант… автомобили с паровым приводом, или как их еще иногда называют машины с двигателем внешнего сгорания (ДВС).