Ситуация на рынке
Повышение зависимости транспортных средств от электричества стимулирует развитие солнечной и ветровой энергетики, которые должны занять видное место в будущих энергосистемах. Сегодня на транспорт приходится около 30% мирового потребления энергии. По прогнозам IRENA, к 2030 году в мире будет 160 млн электромобилей, что приведет к значительным изменениям в мировом энергетическом балансе.
Расширение использования ЭТС зависит от четырех параллельных направлений для достижения максимальной выгоды:
- электрификация транспортных средств;
- обеспечение достаточного зарядного оборудования;
- декарбонизации выработки электроэнергии;
- интеграция ЭТС с централизованной электросетью.
Успешный опыт некоторых стран по внедрению электромобилей - результат снижения цен на электроавто и усилий правительств этих стран по развитию инфраструктуры для ЭТС.
Сегодня существуют два основных типа электромобилей, которые пользуются популярностью у покупателей. Это ЭТС на батареях, которые должны подзаряжаться и гибридные электромобили, которые используют комбинацию мощности батареи и жидкого топлива.
Читайте такжеВ Украину доставлены 635 Mitsubishi Outlander для полиции
В обоих случаях электродвигатель имеет высокую энергоэффективность и использует 90-95% входной мощности. Также он предполагает вождение автомобиля с нулевым уровнем выбросов СО2. Но использование аккумуляторных батарей создает две основные проблемы – это их стоимость и ограниченный пробег на одном заряде. Для большинства современных моделей он составляет 200 км.
В последнее время удалось значительно повысить производительность батарей для электромобилей, но при этом еще остается ряд препятствий для более широкого их распостранения. Так, планируется, что модели 2017 и 2018 годов смогут проехать без дозарядки до 300 км. Но пока что стоимость 1 кВт мощности электродвигателя превышает соответствествующие показатели двигателя внутреннего сгорания. Еще большая разница существует для гибридных автомобилей. Это не позволяет существенно снизить стоимость электромобилей, несмотря на то, что они снижают шум в городах и имеют нулевые показатели выбросов углекислого газа.
Не только легковые и не только авто
Политика стимулирования и снижение стоимости батарей привели к росту продаж ЭТС во всем мире. Так, только в 2016 году было продано 800 тыс. единиц (почти половину продаж дал Китай). В 2015 году рынок ЭТС в Норвегии составлялл более 20% мирового, около 10% всех продаж ЭТС в этом году пришлись на Нидерланды. В целом, на основных рынках доля элкромобилей по отношению к транспорту на традиционном топливе составила 2%.
В дополнение к традиционным электромобилям существует значительный рынок низкоскоростных электрокаров - четырехколесных транспортных средств, не сертифицированых для использования на шоссе. Как правило, они расходуют меньше энергии и имеют максимальную скорость50-70 км / ч. Наиболее популярны такие модели в Азии (особенно в Китае) и в Европе.
В различных стрнах мира курсирует также более 150 тыс. электроавтобусов и грузовиков. Растет популярность двухколесных транспопртных средств с электромоторами (скутеры, мопеды, велосипеды).
Что с батареями
Все современные электромобили используют литий-ионный аккумуляторы, которые имеют хорошую плотность, высокую удельную энергию и относительно продолжительный срок эксплуатации. Кроме литий-ионных, ведутся разработки других видов батарей.
Литиево-воздушные батареи (Li-air) считаются достаточно перспективными, поскольку у них высокий энергетический потенциал на единицу массы и объема. В тоже время, литиево-воздушные батареи имеют ряд недостатков. Среди них - более низкая энегоэффективность и ускоренная выработка. Тем не менее, технология Li-air может способствовать созданию батарей превышающих по своим основным характеристикам литий-ионные аккумуляторы.
Ученые Массачусетского технологического института разработали новую концепцию, которая позволяет преодолеть недостатки литиево-воздушных батарей. Для ускорения зарядки израильская компания использует нанотехнологии для создания новых органических материалов для батарей, которые могут зарядиться за 30 минут.
Читайте такжеДо конца года на улицы Киева выедет электроавтобус
Помимо эволюции батарей, ученые и эксперты видят большой потенциал в ультраконденсаторах в качестве альтернативного или дополнительного устройства хранения электроэнергии. Их использование может способствоть существенному росту мощности электромобилей.
Если литий-ионные батареи преобразуют и сохраняют энергию посредством химической реакции, то ультраконденсаторы сохраняют энергию, используя электрическое поле. В результате ультраконденсаторы разряжаются длительное время с большими выбросами энергии.
Литий-ионные аккумуляторы имеют до 10 тыс. циклов зарядки-разрядки. Ультраконденсаторы - до 1 млн циклов. Однако они, как правило, имеют более низкую плотность энергии по сравнению с литий-ионными батареями и более высокую стоимость на один кВт мощности.
Если стоимость энергии полного комплекта батарей сократится до 150 дол. / кВтч, электромобили смогут конкурировать по общим затратам с авто с двигателями внутреннего сгорания (ДВС).
Инфраструктура
Электрические транспортные средства необходимо подзаряжать регулярно. Это можно делать или дома, или на работе. Одна из ключевых проблем для рынка - наличие зарядных установок и сроки зарядки. Медленная зарядка (до восьми часов) не способствует расширению эксплуатации электромобилей. Кроме того, зарядные устройства достаточно дорого стоят. Домашнее зарядное устройство обойдется в 1200 дол., для общего пользования – 5-10 тыс. дол., а устройство для быстрой эарядки – до 60 тыс. дол.
В последнее время на рынке появилось целый ряд устройств, которые помогают усовершенствовать процесс зарядки ЭТС. Среди них можно выделить интеллектуальные схемы, которые позволяют управлять циклом зарядки и координировать его с нагрузкой электросети.
На рисунке ниже показано текущие количество различных типов зарядных устройств по странам и регионам.
По мнению экспертов IRENA для успешного развертывания ЭТС необходимо наличие двух основных факторов: поддержка со стороны государства и популярность у потребителей. Это означает, что электромобили должны конкурировать с обычными моделями транспортных средств. Важна также стоимость эксплуатационных расходов ЭТС. Потребители должны иметь полную информацию об этом.
Использование ЭТС ведет к важным экологическим последствиям. В современных мегаполисах очень плотный транспортный поток, приводящий к сильному загрязнению воздуха. Недавно некоторые европейские страны и города объявили о скором запрете на использование некоторых типов двигателей внутреннего сгорания (например, дизели). Увеличение количества ЭТС неизбежно ведет к росту потребления электроэнергии. Это, в свою очередь, может быть конвертировано в развитие производства электричества на основе ВИЭ.
Драйверы роста
Технологические усовершенствования являются не единственным драйвером роста использования ЭТС. Важнейшим фактором остаются действия и инициативы госорганов. Основные их задачи - расширение инфраструктуры, сокращение расходов на покупку ЭТС и т.д.
Среди лидеров по внедрению электромобилей находятся Норвегия и Финляндия. Правительства этих стран активно используют налоговые преференции и прямые субсидии для владельцев электромобилей. Так, в Финляндии выделяется субсидия в 4000 евро на первые 25 тыс. проданных электромобилей. В Норвегии налоговые льготы могут превышать 30 тыс. дол. для некоторых дорогих моделей электромобилей. Региональные льготы для ЭТС могут включать более низкую стоимость парковки и зарядки, доступ к выделенным полосам движения и др.
Страны с более высоким уровнем потребления быстрее прочих развивают новые виды транспорта. Другой важный вывод: необходимо стимулировать не только покупку электромобилей, но их эксплуатацию. Также рост использования ЭТС должен сопровождаться соотвествующим развитием низкоуглеродной и возобновляемой энергетики. Аналитики IRENA ожидают, что сочетание технологических новаций с целенаправленной госполитикой позволит нарастить количество электрических транспортных средств до 160 млн единиц во всем мире к 2030 году.
О других экономических докладах и лекциях читайте в специальной рубрике LB.ua "Конспект"