Кому нужны электромобили?

Ответ вроде очевидный, ведь так соблазнительно, чтобы заправка почти ничего не стоила! Более того, сейчас некоторые заправки для электромобилей TESLA полностью бесплатны!

Но не все так просто. Рассмотрим технико-экономические параметры электромобиля на примере Tesla model s.

1.1. Сколько стоит использование батареи (85KWH) для Tesla model s?

От производителя точно известно что:

1. Новая батарея стоит 45 000$.
2. Гарантийный срок на батарею 8 лет.

Других данных нет, но косвенно известно, в том числе путем разборки батареи, что она собирается из серийных аккумуляторов 18650 Li-Ion 3.7v. Производитель Sanyo (он же Panasonic), ёмкость каждой банки предположительно 2600mAh, а вес 48г.

По спецификации производителя (Sanyo), имеется 1000 гарантированных циклов перезарядки. Если бы батареи не деградировали, то 1000 циклов на 430км (270миль) каждый = 430 000 км. Это за 8 лет. Или 54 000 в год. Вроде вполне достаточно. Но!

Эти батареи такие же (по технологии) какие стоят в наших телефонах, и все знают – батареи со временем деградируют. Из этого следует 2 момента.

Первое. Сокращается длина пробега между зарядками, что, начиная с какого-то цикла зарядки, будет доставлять большой дискомфорт.

Второе. К концу 1000 цикла батарея совсем не заряжается, следовательно, надо брать средний пробег от 430км в начале, до 0 в конце. Тогда получим 27 000км в год. Использование кондиционера и отопителя (дарового тепла в такой машине практически нет!) также снижает дальность пробега на одной зарядке. Положим в среднем на 10%, т.е. пробег в год уже 25 000км. Будет ли неспособность держать заряд батареей гарантированным случаем – не понятно. Поэтому если покупателю придется покупать такаю батарею за свои деньги, то 45 000$/200 000км получается 22,5 цента на каждый км., или 22,5$ на каждые 100км! Если взять цену бензина 1$/литр, получается, что покупатель будет расходовать 22,5 литра бензина на каждые 100км! Вариант не для тех, кто хотел бы экономить на бензине!

Экономия на ТО, для обычной машины, на этом фоне выглядит не серьезной. За 200 000 км придется 15 раз поменять масло за 50$ (материалы) плюс 50$ за работу. Может еще придется поменять все жидкости один или два раза. Это еще 1000-2000$. В итоге 2500-3500$. Что снизит «печаль» от покупки новой батареи до 20$ на 100км!

Это вариант когда батарею придется заменить за свои деньги в конце или сразу после гарантированного периода. Если, по тем или иным причинам батарею придется менять раньше (за свои деньги), то цифры затрат на 1 км еще более вырастают!

Конечно, можно надеяться, что вам прямо перед окончанием гарантийного срока поменяют батарею, но:

1. «В политбюро сидят не дураки» и, скорее всего, Тесла продумала схему, при которой не будет массовых замен батарей за их счет. Это ведь больше половины стоимости машины! На  самом деле, чуть меньше, как будет сказано далее.
2. Даже если через 8 лет покупателю бесплатно заменят батарею на новую, то еще через 8 лет ему все равно придется менять батарею, но уже однозначно за свой счет. И тогда за 8+8 лет средний расход по замене батарее будет 10$/100км.
3. Возможно, что вам поставят не новую батарею, а полуживую, чтобы вы доездили гарантийный срок. Тогда затраты на 100км будут от 10$ до 20$.

1.2. Сколько стоит зарядка электромобиля Тесла?

Зарядка хоть и бесплатна (пока) от Теслы или очень дешева, но, тем не менее, это сколько-то стоит (для Теслы или для покупателя). Сделаем не сложный расчет.

85KWH/430км=200WH/км или 20KWH/100км. Это по данным Тесла. По данным независимых испытаний, этот показатель в 2 раза больше. Пока будем оперировать данными Тесла. Это 1,72кг нефтяного эквивалента (почему надо пересчитывать именно в нефтяной эквивалент станет понятно чуть позже) или 2,3л бензина. Тесла говорит, что эффективность заряда батарей 90%. Т.е. в батареи попадает только 90% взятого из розетки. Это повышает затраты энергии до 2,55л на 100км или 22 KWH/100км. При стоимости KWH 12-40 центов для конечных потребителей, это еще добавляет 2,6-8,8$ (упс!) на 100км.

1.3. Стоимость электромобиля.

Сейчас цена автомобиля 75 000$. Но по законодательству штата Калифорния, автомобильные компании должны, наряду с обычными авто с ДВС, продавать какую-то долю электромобилей. Они этого не делают, а просто покупают квоты у Тесла. Цена устанавливается по договоренности двух хозяйствующих субъектов, но оцениваются в 35 000$ на каждый автомобиль Тесла. Т.е. по мере роста количества электромобилей цена этих квот будет падать, вплоть до нуля. И, по мере падения цены квот, будет расти цена автомобиля, так как затраты на производство электромобиля будут перекладываться с плеч производителей авто с ДВС, туда где они и должны быть — на плечи покупателя! Т.е. по мере роста популярности электромобиля, цена Tesla model s будет расти вплоть до 110 000$, в сегодняшних ценах!

Итог для  покупателя.

Эксплуатация такой машины обойдется 12$-29$ на каждые 100км плюс ТО.

Я вовсе не отговариваю покупать эти машины. Может быть миллион причин для ее покупки. Но в этом списке не будет пункта экономичность, потому что эксплуатация выходит значительно дороже обычного автомобиля с ДВС!

Добавление:

На сайте производителя говорится о подогреве и охлаждении батарей. И даже есть калькулятор, который показывает, как меняется дальность поездки в зависимости температуры и использования кондиционера/отопителя. Смущает что самая низкая температура -18 градусов Цельсия.  Или,  при более низких эксплуатировать нельзя, или просто «шкалы не хватило»)).

Часть 2. Нужны ли электромобили обществу?

С точки зрения нашей цивилизации можно выделить следующие преимущества.

2.1. Экономичность (энергоэффективность, энергосберегающие технологии) и экология.

Конечно, обществу выгодно пересесть с ДВС, которые расходуют вместо 10л бензина на 100км, энергию эквивалентную 2,5л на 100км. При этом уменьшается как «тепловое» загрязнение окружающей среды (меньше выделяется энергии на 100км пробега),  так и обычное загрязнение, которое снижается до нуля. Но это только на первый взгляд.

Слева диаграмма, из каких источников человечество получает электроэнергию. (Other² – Включает геотермальную, солнечную, ветровую и тд. энергию). 22% (включая гидро) это «зеленая» энергетика, все остальное «грязная». Т.е. при зарядке электромобиля продолжается использоваться энергия ископаемого топлива! Просто оно при этом сжигается не внутри двигателя автомобиля, а где то за городом на ТЭЦ! Да, КПД на ТЭЦ выше (38%) против КПД ДВС в 25-30%. Но только потери при зарядке электромобиля Тесла составляют 10%. Потери при транспортировке от ТЭЦ до конечного потребителя (в нашем случае это зарядная «станция») так же оцениваются в 10%. Т.е., 100 единиц энергии в виде топлива на ТЭЦ превращаются в 38 единиц электроэнергии. На зарядной стации (или в розетке дома) остается меньше на 10%, итого 34,2 единиц. В батарею попадет еще на 10% меньше — только 30,78 единиц. Т.е. Суммарный КПД электромобилей Тесла сравнивается с лучшими образцами ДВС!

Итог для  общества.

Т.е. с точки зрения КПД или энергоэффективности и экологичности  электромобили Тесла полный ноль – он такой же грязный и неэффективный как и ДВС! Только вся «химическая» грязь остается в районе ТЭЦ, (и это единственный плюс), а «тепловая» делится в пропорции 70/30 между ТЭЦ и местом эксплуатации электромобиля. Но, как мне кажется, «загазованность» городов не самая острая экологическая проблема на сегодняшний день.

На это «плюсы» закончились, переходим к минусам.

2.2. Создание инфраструктуры для электро мобилизации всей страны земли.

Инфраструктура это не просто сеть зарядных станций, хотя это тоже не простая задача. Эти зарядные станции надо снабжать энергией, которую надо где то взять. Разберемся, сколько для этого потребуется электроэнергии.

Т.е. если  перевести весь транспорт на электричество он будет потреблять 11 300 TWh в год. Много это или мало? Сравним эту цифру с уже получаемой электроэнергией.

Становится видно что:

1. Необходимое количество электричество в 2 раза больше вырабатываемой на сегодня «зеленой» электроэнергии.
2. Но это в 2 раза меньше всего вырабатываемого электричества на сегодняшний день.
3. Доля «зеленой» электроэнергии по производству 20%, как уже указывалось ранее, по затратам первичной энергии только 10%.
4. В любом случае электроэнергии для электромобилей нет! Человечество же не собирается отказываться от освещения, холодильников, лифтов и т.д. ради электромобилей?

Как быстро можно создать инфраструктуру для генерации необходимого количества электричества для электромобилей? Чтобы ответить на этот вопрос, посмотрим с каким темпом росла генерация электроэнергии.

По приведенным данным на изображении вычисляется, что средине темпы прироста генерации составляют 430 TWh/год. Если с таким же темпом вводить дополнительную генерацию для электромобилей, получается 26 лет! При этом нужно будет поддерживать двойной темп ввода генерирующих мощностей (на «обычное» развитие и на строительство генерации для электромобилей). Потребуется ввести минимум 1300 GW мощностей (в режиме работы на 100% 24х365, без резерва, что не реально). Исходя из сложившийся стоимости генерирующих мощностей в размере 1$/W, получается для строительства генерирующих мощностей потребуется 1,3$ трлн. Мировой ВВП составляет около 75$ трлн. (2013г). Т.е. предлагается потратить 2% ВВП одного года только на строительство генерирующих мощностей! Для сравнения лунная программа США продлилась 10 лет (1962-1972). Оценочная стоимость всей программы 25$ млрд., что составило 4% от ВВП США в 1962 (605$ млрд., год официального старта программы). И это был просто подвиг. Настолько героический, что через даже полвека никто не решается его повторить!

Для повсеместного внедрения электромобилей (точнее только для строительства генерации для них) предлагается совершить половину этого героического подвига. У человечества точно нет других более насущных проблем?

2.3. Другие проблемы массового внедрения электромобилей.

К обозначенным проблемам нужно добавить проблему выбор первичного источника для генерации электроэнергии для электромобилей да и вообще для всей электрогенерации. Вывод объемов этого производства/добычи источника/ов на необходимый уровень.

Так же имеются расчеты что разведанных запасов лития и кобальта, которые необходимые для производства батарей для электромобилей в разы меньше чем требуется.

Вы все еще думает что для сегодняшнего уровня развития технологии электромобили благо для покупателей и общества? – Тогда мы идем к вам!))