Предвижу Ваш скепсис. Возможно, Вы скажете:
— Что-то ты слишком громкие и радостные экологические дифирамбы поёшь автомобилю на жидком воздухе. А между тем экологически чистым автомобилем будущего считается автомобиль на водороде.
— Что ж, давайте разберёмся. Автомобиль на водороде при любых обстоятельствах потребляет кислород из окружающей среды + выделяет теплоту + в какой-то мере повышает влажность (если есть куда повышать). Вот что пишет «Вика»: «Модель автобуса Mercedes-Benz Citaro FuelCell Hybrid не выделяет никаких вредных выбросов, а единственным его побочным продуктом является водяной пар». Сама модель – да, а откуда водород берётся, мы позже поглядим: там тоже не без выбросов. Если ветерок – не страшно. А если полный штиль?.. Теперь вернёмся к погоде в Сингапуре в ноябре 2009. Ключевое слово там «душно». Почему душно? Потому что влажно. В воздухе много водяного пара. Процентное содержание кислорода в силу этого снижено. Кроме того низкое атмосферное давление. Поэтому и парциальное давление кислорода во вдохнутом воздухе низко. А тут ещё и температура высоковата. Количество воздуха при вдохе несколько ниже, чем при морозе. Отсюда и затрудненность, высокая цена (как говорят медики) дыхания… И Вы предлагаете в Сингапур автомобиль на водороде? В качестве экологичного?.. Автомобиль на жидком воздухе (кубовой жидкости) не только не потребляет кислорода из окружающей среды, но выделяет его в окружающую среду в большом количестве, не только не выделяет теплоты в окружающую среду, но отбирает её у окружающей среды, не только не повышает абсолютную влажность воздуха, но снижает её (хотя массовое применение таких автомобилей наверняка увеличит количество осадков). Боже мой, какая гадость этот хвалёный автомобиль на водороде для условий Сингапура (а равно Джакарты, Рио-де-Жанейро и ещё многих городов) в сравнении с автомобилем на жидком воздухе. Это не означает, что автомобиль на водороде экологически плох везде. Для условий Монголии, к примеру, он экологически хорош. Но нельзя же под одну гребёнку.
Каков должен быть автомобиль для местностей, где очень жарко, или весьма жарко, но очень влажно, мы определили: это автомобиль на жидком воздухе, или жидковоздушно-дизельный гибрид. В холодной сухой местности видится автомобиль на водороде. Какой автомобиль просится туда, где влажно, но совсем не жарко? В Англию, Ирландию, Голландию, Данию, скандинавские страны, где, действительно, летом не жарко, зимой не холодно, а влажно круглый год. Туда просится аккумуляторный автомобиль, электромобиль т.е. Любо. Не зря же мы печемся об электроэнергетическом изобилии. Как дела у электромобиля с продвижением на рынок? Довольно перспективно. Электромобиль «Тесла» http://www.teslamotors.com/models , http://quto.ru/journal/testdrives/41905/ вышел в Норвегии на первое место по числу продаж http://quto.ru/journal/curious/43439/ . Почему в Норвегии? Понятно, почему. Благодаря не только и не столько тому, о чем написано — о государственном денежном поощрении приобретений электромобилей — сколь благодаря тому, о чем не написано: в Норвегии самая дешевая в мире электроэнергия. Дай Бог. У электромобиля один зримый недостаток: зарядить аккумуляторную батарею, по времени — это вам не бензина в бак налить. Это, по информации фирмы-изготовителя, 4 часа, если на специальной заправке, или там же замена батареи за 5 минут, или зарядка от бытовой электросети в течение суток. Как паллиатив ни что возражений не вызывает, но планировать применение этих форм обеспечения энергией электромобилей на перспективу — порочно.
— А что плохо в этих формах? И что лучше?
— Обсуждать большую продолжительность зарядки не будем по очевидности. Погрузчик не копейку стоит и мощность его не мала. Стоимость услуги соответствующая. Да и батарея батарее рознь. Даже если год выпуска один. Владелец электромобиля в большинстве стран на замену батареи не пойдёт из опасения.
Где же решение?..
Давайте подумаем, чем в принципе отличается электровоз от тепловоза?
— Электровоз работает от электрической энергии, а тепловоз от химической, превращаемой внутри него в тепловую.
— Правильно, но надо обратить внимание на следующее принципиальное отличие. Электровоз получает свою энергию, ПРОСКАЛЬЗЫВАЯ относительно её источника. Ибо добиться сопряжения, обеспечивающего перетекание энергии от источника к приёмнику, применительно к электроэнергии НЕСОПОСТАВИМО легче, нежели применительно к любым иным, подходящим для наземных транспортных средств, видам энергии. Так электровозный пантограф обеспечивает достаточно надежный токосъем до скорости 250-280 км/час. Это свойство электроэнергии было установлено одновременно с созданием первого электродвигателя и с той поры уж множество лет используется. Коллекторные пластины вступают в электрический контакт со щетками и выходят из него без прерывания течения тока, без остановки вращения, с большой частотой.
Нет нужды изобретать велосипед: не один десяток лет назад на Магнитогорском металлургическом комбинате находился в эксплуатации контактно-аккумуляторный локомотив. Ему и в голову не приходило уделять какое-то специальное внимание и время зарядке своих батарей. А предложение заменять его многотонные разряженные батареи на заряженные он расценил бы как несусветную глупость. Этот локомотив все водил составы и маневровал, «позабыв покой и сон». На ММК множество электрифицированных и не электрифицированных путей, они соседствуют и чередуются. Находясь под контактной сетью, локомотив поднимал пантограф и использовал эл. энергию контактного провода одновременно как на тягу, так и на зарядку батарей. Где нет контактного провода, работал от аккумуляторов. Про тот электровоз не нашёл, про похожий — здесь: http://vagon.metro.ru/special/мм
— Фигасе. Электровоз большой и ездит по рельсам, а автомобиль маленький и ездит не только вперед-назад, но и влево — вправо. Будем автомобилю пантограф приделывать, высотой три метра? Или как?
— Обойдемся без пантографа. Мы коллектор электродвигателя не зря упомянули. Коллекторные пластины друг от друга недалече, рядышком. Что позволяет не огромному пантографу, а маленьким электрическим щеткам ток на них подавать. В условиях проскальзывания с большой скоростью. Аналогично для подачи электроэнергии в электромобиль можно отдельные фрагменты дороги покрыть металлическими полосами, а в принципе пластинами любой формы, электрически изолированными друг от друга, и каждая из которых является противоположным полюсом постоянного (+/-) напряжения для соседней. Днище электромобиля оборудовано несколькими складными электрическими токосъемниками. Половина токосъемников подключена к аккумуляторной батарее параллельно друг с другом, каждый через индивидуальный диод, направленный от токосъемника к плюсу аккумулятора, вторая половина — через диод, направленный от минуса аккумулятора к токосъемнику. Т.о. при любом мгновенном расположении токонесущих пластин ток на электромобиль подаётся.
Трудно, но важно пройти точку невозврата, ту точку, когда со всей для всех очевидностью аккумуляторный автомобиль, в силу уменьшения батареи, превзойдет бензиновый по потребительским свойствам. И совершенно верно поступает норвежское правительство, стимулируя на первых порах приобретение аккумуляторных автомобилей.
— Ладно. Как плату взимать за зарядку на участке с токонесущими пластинами? Это что же, поставить на въезде шлагбаум, охранника и клерка, а на выезде шлагбаум, охранника и кассира с кассовым аппаратом?
— Помилуйте, где сейчас кассиры? Оплата электронной картой, через интернет — ходовые способы. Множество миллионов людей каждое утро подносит (даже не прикладывает) свои электронные пропуска к считывающему устройству. У автоматики достаточно возможностей определить, внесен ли аванс для зарядки конкретного, въехавшего на участок автомобиля, потом отследить движение этого автомобиля по участку, своевременно подавая напряжение на пластины, на которые въезжает автомобиль, и отключая напряжение от пластин, с которых автомобиль съехал. Чем, кстати, обеспечивается электробезопасность окружающего населения (и четвероногого тоже). По выезде с участка водитель увидит на бортовом дисплее количество полученных амперчасов и списанную с аванса сумму.
— А что, если въехал аккумуляторный автомобиль на участок с токонесущими пластинами, чуть взял амперчасов, и зарядка полная?
— Отлично! Дальше поехал по участку как троллейбус, без обращения к своей аккумуляторной батарее. И чем реже при езде будет использоваться батарея, чем менее глубоко она будет разряжаться, тем меньше она может быть и тем больше тысяч километров можно наездить без её замены. А там, глядишь, и до ионисторов рукой подать. Саморазряд у них интенсивнее чем у аккумуляторов, зато время заряда меньше, а количество циклов они выдерживат на порядки большее…
Забавно в этой связи может выглядеть диалог между владельцами аккумуляторного и бензинового автомобилей.
— Сколько километров ты можешь проехать без остановки для заправки? — спрашивает владелец аккумуляторного автомобиля.
— 500 километров.
— А я — 50000 километров…
Нет, всё-таки остается какое-то чувство неудовлетворенности: а вдруг захотелось однажды владельцу аккумуляторного автомобиля по глухой сельской местности поездить? На другой автомобиль пересаживаться? Можно пересаживаться, можно не пересаживаться. Дело вкуса, материальной обеспеченности и экономической целесообразности. А если пересаживаться — на свой второй, или на прокатный? Если всё-таки прокатный, то может быть, лучше не целый автомобиль на прокат брать, а только ДВС, типа переносной карбюраторной электростанции? Только без генератора. Подъедет погрузчик, тот самый, который когда-то собирался разряженную аккумуляторную батарею на заряженную менять, поставит в багажник блок с ДВС, персонал за 10 минут присоединит вал от ДВС к электрической машине, поехали. Стандартная электрическая передача транспортного средства состоит из генератора и электродвигателя. Заманчиво обойтись одной электрической машиной, у которой вращаются и ротор, и часть статора (при наличии ДВС), и между двумя взаимно подвижными и неподвижной частями электрической машины — электромагнитная связь. При современном тиристорном управлении обмотками такая машина может стать тяговым электродвигателем, генератором и пусковым электродвигателем в одном лице. Причем с возможностью одновременного исполнения двух функций, какие могут быть нужны одновременно. Ротор механически связан с колесами, вращающаяся часть статора (можно назвать вторым ротором) — с ДВС. У такой электромашины будет преимущество в передаче крутящего момента от ДВС к колесам, что позволит ей быть меньше, легче, и обладать меньшим моментом инерции в сравнении с обычной парой электрической трансмиссии — генератор/электродвигатель.
Надо сказать об одном важном, далеко идущем преимуществе электромобиля (а равно жидковоздушного автомобиля) над традиционным: непрерывной поток электромобилей МОЖНО пропустить по длинному тоннелю, допустим, под Ла-Маншем, традиционных автомобилей — НЕТ.
— И что здесь далеко идущего? У нас что, множество Ла-Маншей, под которыми желательно на автомобиле проехать?
— Ла-Маншей не много. Много тесных, очень больших городов. Один из таких ярких — Москва. Знамениты московские автомобильные пробки. Путей полного преодоления проблемы пробок не видно. Намеченные меры некоторого облегчения «пробочных» страданий страшно дороги. Нет, технические возможности есть. Ещё при глубоком СССР для расширения дорог целые пятиэтажки перемещали с места на место. Но кому они тогда принадлежали, эти пятиэтажки и прилегающие территории, и кому принадлежат теперь? Тогда — Государству, одинаково заинтересованному как в дорогах, так и в пятиэтажках. Теперь участки территории и постройки на них принадлежат собственникам, у коих одна мотивация: как только стал кому-нибудь нужен участок, — заверетенить за него такую цену, что новый потенциальный собственник окаменеет от ужаса. Поэтому я мало верю в благополучное разрешение «пробочной» проблемы в Москве. Ну, разве что Власть установит драконовские порядки против владельцев автомобилей, типа сингапурских. Что очень не симпатично… А вот земные объемы под территориями алчных собственников пока в собственности Государства. (Закон РФ от 21 февраля 1992 г. N 2395-1 «О недрах» ст. 1.2 http://www.consultant.ru/popular/nedr/66_1.html#p64) Потому просматривается необходимость и возможность создать сеть подземных автодорог. Эта задача куда проще строительства метрополитена. Почему? Потому что для начала полезного использования, в отличие от метро, не требуется даже одна линия, пересекающая Москву. Достаточно не очень длинных тоннелей под «узкими горлышками» московского автомобильного движения. Кое-что похожее есть. Вот там-то и уместно появиться первым полосам скользящего электроснабжения электромобилей и гибридов. Каких? Да всё тех же. «Тесла модель S», «Тойота Приус». Оборудовать складными токосъемниками — не такая уж грандиозная задача…