В наше время скептицизм по отношению к технологическому прогрессу словно модный тренд. С тех пор как Промышленная революция заложила фундамент нашего мира, подобные настроения всегда оказывались проигрышной стратегией. Но когда речь заходит об электромобилях, пессимистические прогнозы кажутся особенно навязчивыми. “Аккумуляторы никогда не станут мощнее”, – твердят они, – “распространение электродвигателей приведет к дефициту меди и редких элементов, а лития хватит лишь на пару первых платежей за аренду вашего электрокара”.
Сколько подобных статей и колонок вы уже прочитали? Однако, если взглянуть на технологии, доступные уже сегодня, становится ясно: это всего лишь пустые страшилки. Аккумуляторы вот-вот совершат настоящий прорыв, силовая электроника неуклонно движется вперед, а электродвигатели уверенно покоряют автомобильный мир.
Твердотельные аккумуляторы: революция в кармане
Начнем с аккумуляторов, ведь именно они чаще всего становятся объектом сомнений. И тут на сцену выходит настоящая сенсация – твердотельные аккумуляторы. Уже сейчас крупные автопроизводители, такие как Ford, BMW и Volkswagen, тестируют их элементы питания. Это не какие-то обещания из далекого будущего или китайские прототипы с громкими заявлениями. Это реальные твердотельные батареи, готовые стать частью наших автомобилей.
BMW, например, заявляет о концептуальном автомобиле с твердотельным аккумулятором SSB уже к 2025 году! После этого останется лишь масштабировать технологию, что BMW и делает на данный момент. Компании Solid Power, QuantumScape, Factorial Energy и другие демонстрируют ранние версии элементов с плотностью энергии от 400 Втч/кг и выше.
Эти твердотельные аккумуляторы обладают существенно меньшим внутренним сопротивлением по сравнению с традиционными литий-ионными, что означает меньше нагрева под нагрузкой. Уменьшение требований к охлаждению кардинально упростит конструкцию автомобиля и снизит его стоимость. Представьте: аккумулятор Hummer EV весит около 1360 кг, но лишь около 780 кг приходится на сами батареи! Остальное – это системы охлаждения, электроника и вспомогательные элементы.
С твердотельными аккумуляторами этого монстра можно было бы сделать гораздо компактнее, сохранив при этом огромную энергоемкость. Замените обычные литий-ионные батареи в Hummer на твердотельные аналоги с плотностью 390 Вт*ч/кг, и получите аккумулятор емкостью 306 кВт*ч – почти на треть больше! Экономия энергии просто поразительна.
Силовая электроника: карбид кремния – новый лидер
Силовая электроника тоже совершает впечатляющий скачок. В настоящее время многие инверторы используют биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). Они работают, но промышленность уже знает новое поколение: карбид кремния и нитрид галлия – это будущее электромобилей всех размеров.
Ведущие автопроизводители либо уже внедряют карбид кремния, либо активно переходят на него. Эти транзисторы повышают эффективность инверторов, что напрямую сказывается на дальности хода электрокаров. Нитрид галлия, пока используемый в маломощных устройствах (преобразователи постоянного тока), уже тестируется в полноразмерных тяговых инверторах, обещая уменьшить их габариты, стоимость и сложность. Транзисторы размером с четвертак заменяются компактными блоками, сравнимыми с рисовым зернышком.
Электродвигатели: меньше, мощнее, легче
И наконец, сами электродвигатели становятся одновременно более легкими, компактными и мощными. Двигатели Axial flux уже применяются в спортивных автомобилях McLaren, Ferrari, Koenigsegg, Mercedes-Benz, Lamborghini и других. Это настоящие “монстры” мощности, способные обеспечить тягу легкового автомобиля при невероятно малом весе. В ближайшем будущем автомобиль с 300 лошадиными силами может быть оснащен электродвигателем, весом меньше арбуза! Лидером в этой области является компания YASA, которая разрабатывает такие двигатели.
Представьте: двигатель YASA, размером с небольшую ладонь, превосходит по мощности традиционные радиальные двигатели. И это не их самый продвинутый образец!
Эра электромобилей – уже завтра
Аккумуляторы с плотностью 400 Вт*ч/кг уже существуют, и эта энергия будет использоваться куда эффективнее, чем когда-либо прежде. Ни одна из этих технологий не является фантазией, они неизбежны. В малых масштабах они уже реализованы. Нам осталось дождаться массового внедрения на рынке.
Погрузитесь в мир МОП-транзисторов, аккумуляторных элементов и электродвигателей – и вы поймете, насколько революционными будут следующие годы для автомобильной индустрии. Оглядываясь назад, мы скажем: нынешняя эпоха электромобилей уже кажется архаичной. Когда мы все будем ездить на полностью электрических или гибридных автомобилях, оснащенных этими удивительными усовершенствованиями, станет очевидно – идти против прогресса – всегда проигрышная стратегия.
