Эрнст Вайцзеккер - Фактор четыре. Затрат — половина, отдача — двойная

Гибридный электрический привод

Между тем в ходе других экспериментов (в основном в Европе) было установлено, что «гибридная» система электрической тяги увеличивает экономичность на 30–50 % частично за счет регенерации 70 % энергии на торможение, ее временного накопления и затем повторного использования для подъема в гору и для ускорения. Автомобиль получает энергию за счет сжигания любого подходящего жидкого или газообразного топлива в миниатюрной бортовой силовой установке любого вида (двигатель, газовая турбина, топливный элемент и т. д.). Горючее является более удобным способом накопления энергии, нежели аккумуляторные батареи, которые дают менее 1 % полезной энергии на единицу веса. Именно поэтому батарейные автомобили, как заметил голландский специалист П. Д. ван дер Коох, «перевозят в основном батареи, но не очень далеко и не очень быстро — иначе им потребовалось бы еще больше батарей».

Изучив положение дел, аналитики Института Рокки Маунтин обнаружили нечто удивительное: искусное сочетание стратегий сверхлегкости и гибридного привода повышало экономичность не в 2–3 раза, как ожидалось, а примерно в 5 раз. Это походило на открытие уравнения, согласно которому два плюс один равняется пяти. Вскоре, однако, основные причины этой магической синергии стали понятны:

• выигрыш в весе нарастает как снежный ком, поскольку, чем легче автомобиль, тем больше комплектующих деталей уменьшаются в размерах или становятся ненужными;

• «накопление» экономии в весе происходит еще быстрее в случае гибридного привода;

• когда стратегия сверхлегкости почти полностью устранит безвозвратные потери энергии (на нагревание воздуха, шин и дороги), единственным местом, куда может пойти энергия колес, станет система торможения, а «регенеративное» электронное торможение возвратит большую часть этой энергии;

• экономия колесной энергии умножается затем вдвое или втрое благодаря предотвращению потерь в карданной передаче при доставке этой энергии к колесам.

Таким образом, если бы автомобиль «Алтралайт» компании «Дженерал моторс» был оснащен гибридным электрическим приводом вместо традиционного двигателя и ведущего моста в блоке с коробкой передач, его экономичность возросла бы не в 2, а примерно в 4—6 раз, т. е. до 1,2–2,1 л на 100 км. Разработчики ИРМ вскоре нашли пути повышения экономичности привлекательной семейной автомашины (литр бензина на сто с лишним километров). Этого в конечном счете достаточно, чтобы пересечь Соединенные Штаты на одном баке горючего (0,8–1,6 л/100 км). И, к их большому удивлению, оказалось, что такой автомобиль настолько проще, а его изготовление настолько легче, чем штамповка, сварка и покраска стали, что в итоге он мог бы стоить примерно столько же, сколько и сегодняшние автомобили — а может быть, и еще меньше.

Осенью 1993 г. ISATA, крупнейшая в Европе конференция по автомобильной технологии, присудила этой разработке свою Ниссанов-скую премию как одной из трех лучших из 800 представленных работ. Производители автомобилей стали уделять ей значительное внимание, она все шире освещалась в печати. Разработка была выдвинута на соискание трех премий США за дизайн. В апреле 1994 г. Министерство энергетики США провело испытание созданного студенческой командой из Университета Западного Вашингтона двухместного легкого гибридного автомобиля на автострадах Лос-Анджелеса. Показанный результат составлял 1,16 л на 100 км. Осенью 1994 г. научный руководитель ИРМ председательствовал на международной конференции в Аахене, посвященной сверхлегкому гибридному варианту, который теперь называют «гиперавтомобилем». Небольшая швейцарская фирма «ЭСОРО» продемонстрировала легкий четырехместный гибридный автомобиль, потребляющий 2,4 л на 100 км. Среди заслуживающих особого внимания достижений следует назвать четырехкратное уменьшение цены на углеродное волокно за последние два года. Данное обстоятельство может подорвать позиции стали как материала для изготовления автомобильного кузова при любом объеме производства.

К концу 1996 г. более 25 известных производителей во многих странах решили выпускать на рынок гиперавтомобили. Некоторые компании связали себя обязательствами, вложив значительные средства (составляющие в сумме примерно два миллиарда долларов), для того чтобы достичь цели прежде, чем это сделают их конкуренты. Десятикратный потенциал гиперавтомобилей в плане сокращения продолжительности производственного цикла, расходов на оборудование и оснастку, количества деталей кузова, персонала, занятого сборкой, и рабочих площадей мог бы дать в конкурентной борьбе решающее преимущество компаниям, которые выйдут на рынок первыми.

Не занимают позицию сторонних наблюдателей и правительства. Организованное президентом Клинтоном «Партнерство по созданию нового поколения транспортных средств», заключившее в 1993 г. с тремя крупнейшими производителями автомобилей в США соглашение о разработке в течение 10 лет автомобиля с утроенной экономичностью, оказывает весьма действенную поддержку. Ожидается, что в 1997 г. калифорнийские органы технического надзора отнесут гиперавтомобили к категории «транспортных средств с нулевым выбросом выхлопных газов», поскольку они выбрасывают меньше токсичных веществ, чем энергоустановки для подзарядки электромобилей. Это дополнительный стимул для выпуска гиперавтомобилей на рынок к 2003 г., когда 10 % продаваемых в Калифорнии автомобилей должно иметь «нулевой выхлоп».

Сегодняшние автомобили отличаются поразительной сложностью и изощренностью, представляя собой высочайшее достижение Железного века. Но многие эксперты полагают, что они будут сметены грядущим крупнейшим со времени создания микросхемы изменением в промышленности. Подобно производству компьютеров, такие изменения могут произойти в любой части света при относительно небольших капитальных затратах и с поразительной скоростью. Ожидается, что это приведет к исчезновению смога в городах, увеличению числа автомобилей, покрывающих еще большие расстояния (что свидетельствует о необходимости срочного проведения транспортных реформ, описанных в разделе 6.3), и позволит сберечь больше нефти, чем сейчас добывают страны-экспортеры нефти.

Это может произойти очень быстро. Два ведущих американских эксперта в области экономичных автомобилей — Пол Мак Криди (изобретатель солнечного автомобиля «Санрейсер», приводимого в движение человеком самолета «Госсамер Кондор», автомобиля с ударной аккумуляторной батареей и многих других уникальных транспортных средств) и Роберт Камберфорд (корреспондент журнала «Автомобиль») — считают, что к 2005 г. большинство автомобилей, демонстрируемых в выставочных залах, будут иметь электрическую тягу, и почти все они будут гибридными. Американцы разделяют мнение других экспертов о том, что за сверхлегкими гибридами, обладающими преимуществами, которые дает электрическая тяга, и свободными от недостатков, связанных с использованием аккумуляторов, будущее, и оно не за горами.

Большинство людей станут покупать гиперавтомобили не потому, что они экономят 80 %—95 % топлива и уменьшают смог на 90 %— 99 %, а скорее потому, что это машины более высокого класса — иными словами, по той же причине, по которой люди теперь покупают компакт-диски вместо виниловых граммофонных пластинок.

В Скалистых горах Западного Колорадо, в 25 км к западу от Аспена, на высоте 2200 м над уровнем моря расположена банановая ферма с пассивным солнечным освещением. Это не совсем подходящее место для выращивания бананов. Бывает, что столбик термометра опускается здесь до -44 °C. Сезон роста растений между сильными морозами составляет 52 дня, а заморозки случаются в любой день. Однажды они наступили 4 июля, нарушив тем самым привычное правило, что есть два времени года — зима и июль. Часто бывает солнечно, но солнечная погода неустойчива — в середине зимы насчитывается до 39 облачных дней, а иногда за декабрь и январь бывает не более семи солнечных дней.

Тем не менее в январе, когда пишутся эти строки, в метель и буран, прекрасно созревают бананы на трех кустах, один из которых пустил побеги во время зимнего солнцестояния. Две большие зеленые игуаны дают студентам возможность изучить передовой опыт в разведении ящериц. Поспевают апельсины, шумит водопад, резвится полосатая зубатка, и начинаешь думать, что очень похожие на настоящих обезьян куклы-орангутанги на книжных полках ночью оживают — как иначе объяснить нехватку бананов? По мере того, как дни в марте и апреле становятся длиннее, джунгли покрываются буйной растительностью — появляются авокадо, манго, виноград, папайя, японская мушмула, съедобный страстоцвет. Заходишь с улицы, где воет вьюга, и сразу ощущаешь аромат жасмина и бугонвиля (см. илл. 1 на вкладке).