Технические науки/4. Транспорт

Магистр 1 года обучения Николенко Е.С., Магистр 1 года обучения Потапова М.С.

Московский технологический университет, Россия, Москва

Исследование: электромобилями можно заменить 87% машин на дорогах.

Исследователи из Массачусетского технологического института провели наиболее полное на сегодняшний день исследование, насколько существующие электромобили способны удовлетворить потребности большинства водителей. В расчёт брали максимальную дальность хода электромобилей и обширную статистику поездок частного автотранспорта, собранную по данным GPS за несколько лет.

Электромобиль Youxia X будет выпускаться с батареями на 40, 50 и 85 КВт/ч (дальность хода 220, 330, и 450 км)
Статистика показала, что энергетические характеристики доступным современных электромобилей покрывают 87% машино-дней на обычном легковом транспорте, даже если электромобиль заряжается только раз в сутки по ночам. Эта цифра остаётся на удивление стабильной в разных городах, даже если в этих городах сильно отличается цифра среднего проезжаемого в день расстояния на каждого жителя. Например, на жителя Нью-Йорка приходится, в среднем 21 километр в день за рулём, а на жителя Ричмонда — 34 километра (см. диаграмму ниже). 

Различия в привычках передвижения жителей и использовании автомобилей в разных городах США
Другими словами, в каждый конкретный момент времени электромобилями можно заменить 87% машин на дорогах. Но каждый день это будут разные автомобили.
За городом показатель DAP составляет 80,8%, в городе — 89,1%. В таблице указаны также сопутствующие экономия топлива для BEV (Nissan Leaf) и ICEV (Ford Focus) и доля потенциально сэкономленного бензина (GSP, gasoline substitution potential).

Группа исследователей под руководством доцента Массачусетского технологического института Джессики Трансик (Jessika Trancik) потратила четыре года на проведение этого исследования. Учёные провели дата-майнинг двух больших наборов данных. Первый — с подробной статистикой 117 588 поездок водителей, собранной государственными агентствами в Техасе, Джорджии и Калифорнии. Для сбора статистики на автомобили устанавливались специальные GPS-приёмники с записью данных. Для реалистичности из выборки исключили статистику поездок с зарегистрированным ускорением более 10 м/с².

Второй набор данных — более обширный, но не такой точный. Он собран в результате общенационального исследования привычек водителей. По всей стране их подробно опрашивали, куда, на какое расстояние и как часто они ездят. Второй набор данных нужен был для того, чтобы доказать, что статистика водителей Техасе, Джорджии и Калифорнии не отличается от статистики в других регионах страны. То есть для того, чтобы экстраполировать собранные GPS-данные и сделать общие выводы. 

Исследователи собирали статистику и расстояния, и времени поездок, принимали в расчёт манеру вождения и погодные условия. В результате они разработали модель, которая описывают поездки с секундной точностью, чтобы рассчитать точные энергетически требования, если бы эти поездки совершались на электромобилях. 


Энергоёмкость и история скорости поездок на примерно одинаковые расстояния со схожим временем

Таким образом и удалось вычислить, что для 87% машино-дней у американских водителей полностью подходят современные электромобили. При этом общая стоимость владения электромобилей (стоимость покупки + стоимость топлива) не превышает общую стоимость владения обычным автомобилем.

Исследователи также пришли к выводу, что для тех дней, когда водители проезжают максимальное расстояние, будет недостаточно одного лишь повышения ёмкости батарей и расширения сети электрических заправок. Для удовлетворения потребностей водителей в такие дни, говорят авторы, необходимы «другие транспортные технологии». В первую очередь они называют каршаринг ДВС, то есть совместное использование автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, и другие технологии. Возможно, выход найдётся в использовании гибридных силовых установок, которые могут подзаряжать батареи на ходу, сжигая небольшое количество химического топлива (водород, метан, бензин).


Прототип электромобиля LeSee от китайской компании LeEco. Фото: LeEco

Авторы считают, что очень важно найти решение проблемы для этого небольшого количества «высокоэнергетических» дней. Если решить эту проблему, то возможен массовый переход населения на электрический транспорт и значительное уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу. Как считают некоторые учёные, это критически важное условие для выживания человечества, которое парниковыми газами сильно разогрело планету (правда, большинство образованных людей в это не верят, несмотря на существующий научный консенсус по данному вопросу).

Кроме кашеринга, для массового перехода на электромобили следует решить и другие проблемы, в частности, увеличить сеть станций электрической зарядки.

По расчётам исследователей, если учитывать увеличение выброса углекислого газа в атмосферу с нынешних энергостанций, что необходимо для генерации электроэнергии, то переход 87% транспорта на электрическую тягу всё равно приведёт к общему уменьшению выбросов от транспорта в США примерно на 30%. В свою очередь, транспорт составляет примерно треть всех выбросов углекислого газа в атмосферу в США. Более значительный эффект будет достигнут путём декарбонизации электроэнергетики.

Литература:

1. "Электромобиль: техника и экономика", В. А. Щетина, Ю. Я. Морговский, Б. И. Центер, В. А. Богомазов

2. Электромобили: методы расчета (учебное пособие), Б.Л. Бусыгин

3. Автомобили. Уникальные и парадоксальные, Александр Архипов