Электромобиль и экология

КГУ «Средняя школа – сад имени Крупской»

Урджарский район село Урджар

Конкурсная исследовательская работа:

«Автомобиль и экология».

Выполнил: ученик 11 «В» класса Киселев Роман.

Руководитель: учитель физики Киселева Е.Б.

2015 г.

1. Цели и задачи

2. Введение

3. Теоретическая часть

4. Практическая часть

5. Выводы

6. Заключение

7. Литература

Цель:

— провести анализ количественного выброса выхлопных газов в атмосферу, в

селе Урджар зависимости от количества проезжающих автомобилей.

Задачи:

— пронаблюдать и измерить приблизительное число автомобилей

проезжающих за определенное время по селу Урджар;

— вычислить приблизительно, количество выхлопных газов попадающих в атмосферу от проезжающих автомобилей,

— Объектом исследований: являются автомобили, выхлопные газы и окружающая атмосфера.

— Предмет исследования: содержание выхлопных примесей отработавших газов автомобилей.

Введение.

Я неоднократно слышал от родителей, учителей, людей старших поколений, что 25-30 лет назад в Урджаре было очень мало машин, воздух был намного чище, зеленых насаждений было больше, именно это заинтересовало меня и заставило задуматься над тем, что происходит вокруг меня.

В определенные часы перейти основную автодорогу вне пешеходного перехода или светофора становится все сложнее, учитывая, что на некоторых отрезках дороги пешеходные переходы просто отсутствуют, приходится достаточно долго ждать, когда в потоке машин образуется промежуток. Анализируя эту ситуацию, мне захотелось провести анализ зависимости количества выбрасываемых выхлопных газов автомобилей от их количества.

Для проведения эксперимента я решил подсчитать количество машин проходящих за определенное время и подсчитать, приблизительно, сколько отработанных газов они выбрасывают в атмосферу.

Теоретическая часть.

Загрязнение воздуха вредными выбросами автомобилей в начале ХХI века стало одной из глобальных экологических проблем. Путь ее решения только один — автомобиль должен стать экологически чистым. Важное место здесь принадлежит системам нейтрализации, способным в несколько раз снизить токсичность выхлопных газов. Всего в отработавших газах обнаружено около 280 компонентов. По своим химическим свойствам, характеру воздействия на организм человека вещества, содержащиеся в отработавших газах, подразделяются на несколько групп :

1. Нетоксичные: азот, кислород, водород, водяные пары, а также диоксид углерода;

2. Токсичные: оксид углерода, оксиды азота, многочисленная группа углеводородов, альдегиды, сажа.

Причем сажа сама по себе нетоксична, но она адсорбирует на поверхности частиц канцерогенные полициклические углеводороды, в том числе наиболее вредный и токсичный бензапирен. При сгорании сернистых топлив образуются неорганические газы — диоксиды серы и сероводород. Токсичные компоненты составляют 0,2-5% от объема отработавших газов, в зависимости от типа двигателя и режима его работы. За долгое время существования проблемы автомобильных выбросов и загрязнения ими атмосферного воздуха было разработано множество методов и способов, позволяющих уменьшить количества выхлопов или снизить их токсичность. Современные нормы токсичности отработавших газов легкового автомобиля. Определение токсичности выбросов ОГ автомобилей проводят в соответствии со стандартом и оценивают по нормам предельного содержания. Нормы устанавливаются в зависимости от весовой категории автомобиля или рабочего объема (литража) двигателя. Нормы выбросов токсичных компонентов в зависимости от массы транспортного средства. Выбросы отработанных газов (ОГ) зависят о марки автомобиля . Отработанные газы оказывают токсическое действие на организм человека. Количество отработанных газов автомобилей. В основном определяется массовым расходом топлива автомобилями. Расход по расстоянию нормируется и обычно указывается производителями (одна из потребительских характеристик). В отношении суммарного объема выходящих из глушителя выхлопных газов приблизительно можно ориентироваться на такую цифру — один килограмм сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 килограммов смеси различных газов.

Практическая часть исследования.

Я провел следующие наблюдения: в определенное время я посчитал, какое количество различных автомобилей проезжает мимо меня по центральной дороге нашего села за 5 мин. Данные полученные при наблюдении я

зафиксировал и представил в виде таблицы и посчитал количество выбросов отработанных газов г/мин для каждого автомобиля.

Время суток

Отечественные автомобили (кол-во)

Иностранные легковые автомобили (кол-во)

Грузовые автомобили (кол-во)

Общее кол-во машин

Кол-во выбросов

В атмосферу (г/мин) одного автомобиля

10,2

10,8

13,8

Затем сделал вычисления расхода топлива для одного автомобиля каждой марки с учетом его движения через все село

Протяженность Урджара: около7 км = 7000 м

Расход топлива среднего отечественного автомобиля на 100 км: 9,0 л

Расход топлива среднего иностранного автомобиля на 100 км: 12,0 л

Расход топлива среднего грузового автомобиля на 100 км: 20,0 л

Средняя скорость движения автомобилей по Урджару 50 км/ч = 14 м/с

При движении по Урджару автомобили расходуют топлива:

Отечественный автомобиль: 9 л : 100 км ×7км = 0,63 л;

Иностранный легковой автомобиль: 12 л : 100 км × 7 км = 0,84 л;

Грузовой автомобиль: 20 л : 100 км × 7 км = 1, 4 л

Среднее время движения автомобиля по Урджару со скоростью 50 км/ч – 8-9 мин.

Количество выбросов вредных веществ каждой марки автомобилей за 9 мин.

Время суток

Отечественные автомобили (кол-во)

Иностранные легковые автомобили (кол-во)

Грузовые автомобили (кол-во)

Общее кол-во отработанных газов г

428,4 г

378 г

138 г

944,4

306 г

313,2 г

41.4 г

660,6

377 г

270 г

27,6 г

674,6

Итого

2279,6

Итоговая цифра говорит о том что, каждую минуту в атмосферу села Урджар выбрасывается 2279,6 г вредных веществ в качестве отработанных газов.

Вывод: цифры полученные при наблюдении и вычислении говорят о том, что экологическая обстановка в Урджаре действительно очень тяжелая, учитывая, что число автомобилей растет, но учитывать нужно и то, что за последние годы вдоль дорог нашего села было вырублено большое количество деревьев, можно согласиться с тем, что причина вырубки обоснованна, да, деревья старые, при сильных ветрах они представляли реальную угрозу, но они естественным образом очищали воздух, которым мы дышим, а замены им не было сделано.

Заключение.

Проведенные исследования, конечно, имеют большую погрешность измерения, многие цифры округлялись и брались приближенные значения, но результаты тем не менее, говорят о том что проблема загрязнения атмосферы, того воздуха, которым мы дышим, действительно существует. Можно было продолжить мои подсчеты, и высчитать, сколько вредных выбросов в атмосферу происходит за один час, сутки, неделю, месяц, год и т.д. Я думаю, полученные цифры будут очень страшны.

Современный человек не может прожить без автомобиля, потому что растет темп самой жизни, нужно многое сделать, все успеть, то есть отказаться от автомобилей нельзя, они действительно помощники человека.

Но нужно задуматься и начать все – таки принимать меры, для улучшения экологической обстановки, а начать можно с восстановления «зеленой» защиты.

Используемая литература и интернет ресурсы.

1.Справочник по физике и технике. Авт. Енохович Е.С. Изд-во Просвещение 1989 г.

2 . «Физика 7» Авт. Перышкин Изд-во «Дрофа» 2008 г.

В понятие «природные пожары» входят лесные пожары, пожары степных и хлебных массивов, торфяные и подземные пожары горючих ископаемых. Мы остановимся только на лесных пожарах как наиболее распространенном явлении, приносящем колоссальные убытки и порой приводящем к человеческим жертвам.
Лесные пожары — это неконтролируемое горение растительности, стихийно распространяющееся по лесной территории. Явление совсем не редкое. Такие бедствия происходят, к сожалению, ежегодно и во многом зависят от человека.
При сухой погоде и ветре они охватывают значительные пространства. Если при жаркой погоде дождей не бывает в течение 15-18 дней, лес становится настолько сухим, что любое неосторожное обращение с огнем вызывает пожар, быстро распространяющийся по лесной территории.
От грозовых разрядов и самовозгорания торфяной крошки происходит ничтожно малое количество возгораний. В 90-97 случаях из 100 виновниками возникновения пожара оказываются люди, не проявляющие должной осторожности при пользовании огнем в местах работы и отдыха. Доля пожаров от молний составляет не более 2% общего количества.
В отдельных районах Сибири и Дальнего Востока в весенний период основной причиной возникновения пожаров являются сельскохозяйственные палы, которые проводятся для уничтожения прошлогодней сухой травы и обогащения почвы зольными элементами. При плохом контроле огонь часто уходит в лес. В районах лесозаготовок пожары возникают главным образом весной при очистке лесосек огневым способом — сжиганием порубочных остатков. В середине лета значительное число пожаров возникает в местах сбора ягод и грибов.
Лесные пожары классифицируются по характеру возгорания, скорости распространения и размеру площади, охваченной огнем.
В зависимости от характера возгорания и состава леса пожары подразделяются на низовые, верховые, почвенные (подземные). Почти все пожары в начале развития носят характер низовых и, если создаются определенные условия, переходят в верховые или почвенные.

Важнейшими характеристиками являются скорость распространения низовых и верховых пожаров, глубина прогорания подземных, поэтому они подразделяются на слабые, средние и сильные. По скорости распространения огня низовые и верховые подразделяются на устойчивые и беглые. Скорость распространения слабого низового пожара не превышает 1 м/мин, среднего — от 1 до 3 м/мин, сильного — свыше 3 м/мин. Слабый верховой пожар имеет скорость до 3 м/мин, средний — до 100 м/мин, сильный — свыше 100 м/ мин. Слабым подземным считается такой пожар, у которого глубина прогорания не превышает 25 см, средним — от 25 до 50 см, сильным — более 50 см.
Интенсивность горения зависит от состояния запаса горючих материалов, уклона местности, времени суток и, особенно, силы ветра. Поэтому при одном и том же пожаре скорость распространения огня на лесной территории может сильно меняться.
Беглые низовые пожары характеризуются быстрым продвижением кромки огня, когда горят сухая трава и опавшая листва. Они чаще происходят весной и преимущественно в травянистых лесах, обычно не повреждают взрослые деревья, но часто создают угрозу возникновения верхового. При устойчивых низовых пожарах кромка продвигается медленно, образуется много дыма, что указывает на гетерогенный характер горения. Они типичны для второй половины лета.
Большой ущерб наносят верховые пожары, когда горят кроны деревьев верхнего яруса. Беглые верховые пожары бывают как в первой, так и во второй половине лета.
Подземные пожары являются следствием низовых или верховых. После сгорания верхнего напочвенного покрова огонь углубляется в торфянистый горизонт. Их принято называть торфяными.
По площади, охваченной огнем, лесные пожары подразделяются на шесть классов (табл. 5.5).
Таблица 5.5
Классификация лесных пожаров по площади, охваченной огнем

Класс лесного пожара

Площадь, охваченная огнем, га

Загорание

0,1-0,2

Малый пожар

0,2-2,0

Небольшой пожар

2,1-20

Средний пожар

21-200

Крупный пожар

201-2000

Катастрофический пожар

Более 2000

Крупные лесные пожары развиваются в период чрезвычайной пожарной опасности в лесу, при длительной и сильной засухе. Их развитию способствует ветреная погода и захламленность лесов.
Средняя продолжительность крупных лесных пожаров колеблется от 10 до 15 суток, выгоревшая площадь в среднем составляет 450-500 га при периметре от 8 до 16 км.

По материалам книги — «Безопасность жизнедеятельности» Под редакцией проф. Э. А. Арустамова.


Полезная информация:

Интерес к электромобилям в последние годы превращается из экзотической моды в стойкую тенденцию не только на фоне бурного развития технологий, но и благодаря заверениям автомобилестроительных корпорацийв высокой степени экологичности таких машин. В том, являются ли заявления производителей истиной, или же представляют собой лишь маркетинговый ход, ещё предстоит детально разобраться специалистам, однако сообщения о «чистоте» электрокаров уже сейчас вызывают определённые вопросы в экспертной среде.

Ключевое конструктивное отличие электромобилей от традиционных автомашин с бензиновыми, дизельными или газовыми моторами — это электрический тип двигателя, работающего на энергии подзаряжаемых аккумуляторных батарей. Несмотря на то что электромобили могут потреблять энергию в том числе от солнечных панелей или топливных элементов, их конструкции в любом случае включают такие батареи.

Впрочем, модели на солнечной тяге и с применением топливных элементов в настоящее время не получили большого распространения в силу своей дороговизны или несовершенства технологий. Многие подобные разработки находятся ещё на этапе опытной эксплуатации. Сейчас преобладающее большинство электромобилей, выпускающихся серийно и широко представленных на рынке, оснащены аккумуляторами, которые подзаряжаются от стандартной электрической сети.Примечательно, что первый автомобиль в истории, появившийся в 1841 году, работал на аккумуляторах и лишь потом появились машины с двигателями внутреннего сгорания. Электромобили на заре автомобилестроения утратили популярность в основном из-за трудностей технического характера — по причине сложной на тот период системы зарядки батарей.
Первый электромобиль представлял собой тележку с электродвигателем. Официальная дата появления — 1841 год

С развитием технологий, а также на фоне заявлений экологов о загрязнении атмосферного воздуха автомобильными выхлопами интерес к электромобилям возродился в шестидесятые годы двадцатого века. Популярность электромобилей не прекращалась и в семидесятые, когда к экологическим проблемам прибавились экономические, связанные с удорожанием нефтепродуктов. После обвала цен на «чёрное золото» в 1982 году тотальное увлечение электромобилями, характеристики которых были ещё достаточно слабы, спало на нет.С девяностых годов и по настоящее время популярность электромобилей постепенно набирает силу. Старт воскрешению идеи перехода на электромоторы дали власти штата Калифорния, которые ввели требование поставок автовладельцам региона машин без выхлопов в количестве не менее 10% от суммарного объёма продаж. Пронедра писали ранее, что инвесторы вложили $1 млрд в замену дизельных автомобилей электрокарами в калифорнийском регионе.Идея сохранения экологии путём перехода на электромобили распространяется по всему миру, однако по мере развития такой тенденции научное сообщество всё более активно задаёт вопрос о том, на самом ли деле электрокары сохраняют окружающую среду, или же это просто миф, распространяемый производителями.
Электромобиль и выбросы
Как заверяют современные производители электромобилей, главным преимуществом таких машин является высокая экологичность, поскольку отсутствуют выхлопы, не используются нефтепродукты, антифризы, масла — как моторные, так и трансмиссионные. Несомненно, с таким доводом можно было бы согласиться, поскольку, на первый взгляд, очевидным плюсом автомобилей на электрической тяге является отсутствие выбросов в городской воздух.В то же время, степень экологической безопасности автомобиля стоит определять не только лишь по последствиям от его работы, но и по ряду других факторов. Учитывать следует весь жизненный цикл электромобилей — от этапов производства до момента утилизации, в том числе процессы пополнения энергией и обслуживания машин, подсказывают специалисты Калифорнийского университета (The University of California, США). Рассмотрим главный козырь автоконцернов, занимающихся выпусков электромобилей — заявление об отсутствии выхлопов. Выбросы парниковых газов и ядовитых соединений в воздух при переходе на электротранспорт на самом деле нисколько не уменьшаются, хотя на самом деле загрязняют воздух уже не машины на электрической тяге, а тепловые электростанции, которые производят энергию для зарядки автомобильных аккумуляторов.

Хотя КПД электростанций выше, чем аналогичный показатель двигателей внутреннего сгорания, всё же КПД силовой установки электромобилей также далёк от 100% с учётом невысокой эффективности аккумуляторов, потерь на преобразовании энергии для зарядки батарей и обеспечения работы машин. То есть выбросы имеют место, просто меняется их источник — вместо выхлопных труб автомобилей дополнительный объём загрязнений воздуха исходит из труб электростанций. В настоящее время основными источниками электроэнергии во всём мире являются именно тепловые станции, 40% от объёмов выработки приходится на генерирующие объекты, работающие на угле и торфе, ещё 22% — на газе и 5% — на фракциях нефти. В расчёте на единицу получаемой энергии степень экологической опасности ТЭС гораздо большая, чем от работы бензиновых и дизельных двигателей, поскольку к минимизации загрязнённости выхлопов современных машин во всём мире выдвигаются жёсткие требования.Что же попадает в воздух над тепловыми станциями? Помимо углекислого газа, это зола, ангидриды, оксид азота, соли натрия, соединения ванадия, мышьяк и диоксины. Кроме того, угольные станции в совокупности потребляют колоссальное количество воды, сопоставимое с объёмом, который за аналогичный временной промежуток удовлетворил бы потребности пяти миллиардов человек. В международном энергетическом агентстве полагают, что в силу увеличения мощностей ТЭС показатель водопользования станций вырастет вдвое уже к 2035 году.

Специалисты Научно-технического университета Норвегии сделали безапелляционный вывод — внедрение электромобильного транспорта в тех регионах, обеспечение энергией которых осуществляется на станциях путём сжигания угля, нефти или лингита, с экологической точки зрения попросту бессмысленно. Для того же, чтобы обеспечить экологичность электрических машин в разрезе минимизации загрязнения воздуха, их нужно перевести на зарядку энергией, генерируемой «чистыми» электростанциями — объектами альтернативной энергетики или АЭС.Если внедрение станций, работающих на возобновляемых источниках (за исключением ГЭС), в мире пока осуществляется пока в недостаточной мере, то в случае с атомными станциями ситуация складывается лишь немногим лучше. Доля выработки АЭС не превышает 10%. Кроме того, АЭС стремительно утрачивают популярность и закрываются под давлением природоохранных организаций и во исполнение госпрограмм, принятых в разных странах мира после катастроф в Чернобыле и Фукусиме. Исходя из сложившейся ситуации, переход на «чистую» энергетику вряд ли возможен в ближайшем будущем, и такое положение дел приводит к присвоению производству электромобилей статуса бесперспективного направления в аспекте улучшения экологии.
Результаты исследований не в пользу электрокаров
Первой страной в мире, которая на собственном опыте сумела убедиться в том, что экологичность электромобилей — это миф, стал Китай. Доля использования машин на электрической тяге в КНР самая высокая в мире. В некоторых городах количество электромобилей больше, чем стандартных машин, к примеру, в Шанхае на инновационный транспорт пересели в том числе сотрудники полиции и других государственных служб. Напомним, к 2018 году в Китае анонсировали запуск 800 тыс. «заправок» — зарядных станций для электротранспорта.Наряду с дороговизной нефти, одной из причин тотального перехода китайцев на электромобили является то, что эта страна лидирует в мире по объёмам добычи лития — материала, из которого производятся аккумуляторы для таких машин, а также серьёзные загрязнения воздуха в городах вследствие автомобильных выхлопов. Тем не менее, освоение электротранспорта не спасло китайское государство от экологических проблем. Смог невиданных масштабов накрывает Пекин и другие крупные города, хотя доля использования электромобилей в мегаполисах страны достаточно высока.

Китайские специалисты, анализировавшие данную проблему, провели расчёты и пришли к определённым выводам. Дело в том, что 85% электроэнергии в КНР производятся на тепловых электростанциях, использующих преимущественно уголь. С переходом на электромобили потребление электричества, вырабатываемого на станциях, загрязняющих воздух, только растёт. Учёные подсчитали, что на каждый выработанный киловатт-час энергии для электромобилей в воздух выбрасывается до 274 граммов углекислого газа. Для сравнения, на киловатт-час энергии, вырабатываемой при сжигании бензина в двигателях внутреннего сгорания, углекислотный выброс не превышает 180 граммов.
Китайские исследователи не остановились на этом и продолжили изучение работы электромобилей. Выяснилось, что при сжигании угля, необходимого для выработки энергии, достаточной для движения электромобиля на расстояние длиной в километр в атмосферу выбрасывается больше загрязняющих веществ, чем от работы двигателя внутреннего сгорания при сжигании эквивалентного количества бензина в обычной машине. Подчёркивается, что объём выбросов, связанный с энергообеспечением легкового электромобиля, сопоставим с количеством выхлопов автобуса с дизельным двигателем.Серьёзные исследовательские работы были проведены в Гонконге. Оказалось, что экологичность электромобилей существенно отличается в зависимости от производителя машины. Специалисты сравнили работу ряда моделей электромашин, число которых в регионе превышает четыре тысячи единиц. Выяснилось, что для пробега 150 тыс. километров популярнейшего электромобиля Tesla Model S потребовалось на 20% больше энергии, чем для модели BMW AG320i. Соответственно, различаются и объёмы выбросов.

Tesla Model S

Показателен случай с экологическим налогом, который обязали выплатить владельца электромобиля Tesla Model S в Сингапуре, получившего счёт на $11 тыс., что эквивалентно сборам за работу стандартного легкового автомобиля. Налоговые органы внесли автомобиль в категорию C3, предусматривающую выброс 220 граммов углекислоты на каждый километр пути. Чиновники исходили из того, что на это расстояние машина на электрической тяге потратит 444 ватт-часа. Для выработки такого количества энергии ТЭС выбрасывает в атмосферу полграмма углекислого газа. Аналогичный выхлоп производит стандартный автомобиль с расходом 10 литров бензина на сотню километров, а ведь в настоящее время существует множество недорогих машин с гораздо меньшими затратами горючего.Изучают проблему экологичности электротранспорта и на Западе. Специалисты Всеобщего немецкого автомобильного клуба (Allgemeiner Deutscher Automobil-Club) отмечают, что компактный Smart на электрической тяге на километр пути потребляет энергию, в процессе генерации которой в воздух выбрасывается 107 граммов углекислого газа, что на 21 грамм больше, чем содержится в выхлопах Smart с бензиновым двигателем.
Неутешительными стали выводы и сотрудников Университета штата Северная Каролина (North Carolina State University at Raleigh), констатировавших большую степень загрязнённости воздуха в тех американских регионах, где доля использования электрокаров выше, в сравнении со штатами, в которых используется преимущественно традиционный автотранспорт.Американские эксперты пояснили, что повышение уровня потребления электроэнергии, связанное с необходимостью зарядки электрокаров, приводит к большей интенсивности работы электростанций. Кроме наращивания выбросов, дополнительное энергопотребление сказывается и на стабильности сетей — случаются перегрузки на «последней миле», увеличиваются риски аварий систем.

По большому счёту, разговоры о степени большего или меньшего вреда от выхлопов обычных автомобилей или же от выбросов электростанций, обеспечивающих зарядку машин на электрической тяге, не имеют большого значения для экологии в целом. Автомобильный фактор, вне зависимости от типа машины, имеет лишь небольшой удельный вес в процессе загрязнения воздуха.Мировая промышленность, энергетика и вся инфраструктура человеческой цивилизации — это лишь 25% от количества таких выбросов, остальные объёмы формируются исключительно естественными причинами, в числе которых лесные пожары, извержения вулканов, пылевые бури, испарение солевых частиц океанов, дыхание и другие процессы жизнедеятельности животного и растительного мира.Если же оценивать вред от автомобильных выхлопов в разрезе других последствий человеческой деятельности, то для среднего города доля таких загрязнений не превышает 20%. Для сравнения, в России только от бытовых источников, в том числе газовых плит и других приборов в городской воздух выбрасывается 21% от совокупных загрязнений угарным газом.

Аккумуляторная угроза

Гораздо большая экологическая опасность электромобилей кроется вовсе не в выбросах энергогенерации, а в последствиях процессов производства и использования мощных аккумуляторов. Так, представители упомянутого Норвежского университета наук и технологий занялись изучением производственных процессов, связанных с выпуском электромобилей и высчитали, что предприятия данной отрасли выбрасывают в окружающую среду гораздо большее количество токсических отходов, чем обычные автомобильные заводы. Выяснилось, что при производстве машин на электротяге в атмосферу также выходит в два раза больше парниковых газов, что оказалось связано с повышенным энергопотреблением ввиду технологических причин.По расчётам исследователей, только на производство одного электромобиля расходуется энергия, эквивалентная сжиганию 10 тыс. литров бензина, а такой объём достаточен для поездок обычной машины среднего класса на весь период её эксплуатации. Основная доля энергозатрат и токсических выбросов приходится на выпуск аккумуляторов. Даже на этапе производства электромобилей риски экологических последствий в районах размещения заводов, таких, как кислотные дожди и сокращение биоресурсов, гораздо выше, чем для обычных автостроительных предприятий, отмечают учёные.
Мощные аккумуляторы для электромобилей достаточно тяжелы — их вес достигает 400 килограммов. При этом большая часть состава батарей — высокотоксичные компоненты, в том числе литий, опасные соединения никеля, меди и алюминия, кобальта. Такие яды гораздо опаснее, чем выхлопные газы. Ввиду ограниченного срока службы аккумуляторов — до пяти лет — острой становится проблема их утилизации.Данная процедура сложна и трудоёмка, крайне дорога, то есть угроза нарушений технологии утилизации на фоне масштабного производства электромобилей неизбежна. Даже при соблюдении норм колоссальные объёмы работ при утилизации чреваты рисками загрязнения окружающей среды. Переработка аккумуляторов — это и очень энергозатратный процесс. Для извлечения металлов из батарей требуется почти в десять раз больше энергии, чем при их производстве, что закономерно вызовет наращивание объёмов выбросов на ТЭС.Опасность от использования аккумуляторов проявилась и с другой, неожиданной стороны, о чём предупредили сотрудники Эдинбургского университета (University of Edinburgh). Их исследование связано с жалобами владельцев электромобилей на то, что им приходится чаще менять автопокрышки по сравнению с обычными машинами. Эксперты выяснили, что причиной быстрого износа покрышек является больший вес электромобилей — в среднем на 24% по сравнению с бензиновыми «собратьями». Электрокар Tesla Model S весит 2,1 тонны (сопоставимая по классу BMW 7-Series с ДВС — 1,7 тонны), электромобиль Nissan Leaf — 1,5 тонны, а схожий по классу бензиновый Volkswagen Golf — 1,2 тонны. Причиной такого резкого расхождения в весе оказалась большая масса аккумуляторов электромобилей.
Nissan LEAF

Учёные продолжили исследование, пытаясь выяснить, к чему приводит наращивание веса машины и оказалось, что оно увеличивает объём выброса в воздух твёрдых частиц при движении автомобиля. Инициативу экспертов подхватил Университет Хертфордшира (University of Hertfordshire), научная группа не ограничилась теоретическими расчётами, а провела фактические замеры.В автомобильном тоннеле были установлены детекторы твёрдых частиц. После анализа полученных данных стало ясно, что в среднем на данном участке трассы одна обычная автомашина выбрасывает примерно 50 микрограммов таких частиц, при этом всего треть от этого объёма приходилась на выхлопы двигателя внутреннего сгорания. Был изучен качественный состав выбросов.Большая доля оказалась частичками битума от дорожного покрытия, пылью с деталей тормозной системы и отслоившейся резиной с автопокрышек. По итогам расчётов учёные пришли к выводу о том, что показатель выброса твёрдых частиц при движении электромобилей выше, чем у стандартных машин, а именно вследствие истирания дорожного покрытия — на 10%, износа тормозов — на 2% и шин — на 1,5%.Исследователи акцентируют внимание на том, что твёрдые частицы представляют собой большую угрозу, чем те, которую несут выхлопные газы двигателя. Последние становятся опасными только при значительном накоплении в атмосфере и действуют в совокупности с другими загрязнениями воздуха, то есть имеют достаточно отдалённый во времени эффект.Твёрдые же частицы немедленно поглощаются человеком при дыхании и приводят к ухудшению работы сердечно-сосудистой системы, создают предпосылки для астматических заболеваний. Таким образом, если верить расчётам учёных, электромобили из-за увеличенного веса вследствие внушительной массы аккумуляторов в большей степени угрожают здоровью человека и загрязняют воздух чужеродными элементами, чем бензиновые автомобили.
Несмотря на немалое количество приведённых доводов не в пользу экологичности электромобилей, следует учитывать, что в данной статье мы лишь указали отдельные заявления критиков тенденции распространения такого транспорта. Единого же мнения на счёт вреда машин на электрической тяге для экологии пока не существует.Несмотря на заверения ряда исследователей, оглашающих, казалось бы, достаточно уверенные доказательства существования проблем для окружающей среды, связанных с использованием электромобилей, споры в научной сфере относительно последствий производства и работы таких машин не прекращаются. Против внедрения автомобилей на электрической тяге в целом пока не выступают ни учёное сообщество, ни власти государств.В силу дороговизны и несовершенства технических характеристик электромобилей единственным их преимуществом перед обычными машинами является отсутствие загрязняющих выхлопов. Очевидно, что если явных экологических преимуществ электромоторов перед двигателями внутреннего сгорания не окажется, а уж тем более в случае, если достоверно выяснится, что электромобили наносят больший вред природе, то они наверняка сдадут завоёванные позиции и полностью утратят шанс вытеснить бензиновые автомашины в будущем.

Электромобили считаются новым словом в спасении окружающей среды —​ они не производят выхлопных газов, в отличие от обычных авто с двигателем внутреннего сгорания. Об электромобилях, как об одной технологий будущего, которые уже сейчас являются обыденностью для немцев, мы уже писали. Теперь остановимся подробнее на критике.

Заряжаемые от розетки машины представляют собой миллиардный рынок — лакомый кусок для немецкой автопромышленности. Один за другим немецкие города вводят запрет на въезд дизельных и других машин, чьи двигатели не соответствуют новым экологическим нормам из-за слишком высокого содержания СО2 — вредного диоксида углерода — в выхлопах. В этой ситуации электромобиль мог бы служить выходом. В автопарке немецкой почты уже несколько сотен машин, заряжаемых от обычной розетки. И их должно стать намного больше.

Нo насколько экологичен этот вид машин на самом деле? Электроинженеры уже давно скептически относятся к тренду, который поддерживает немецкое правительство. Теперь тем же вопросом задаются и журналисты. В немецких СМИ появляется всё больше критических репортажей, материалов, расследований, мнений.

В начале июня на первом канале немецкого телевидения ARD был показaн фильм-репортаж «Может ли электромобиль спасти окружающую среду?»

Фильм находится в свободном доступе на сайте канала.

Авторы, впрочем, начинают свой репортаж с позитива: электромобиль не выделяет выхлопных газов — и в этом его существенное преимущество.

Энергию машина берёт из вcтроенной в дно батареи, которая является центральной и самой большой частью автомобиля. В зависимости от модели, она может весить до нескольких сот килограмм. Для производства этих батарей нужно сырье, самое важное — литий.

«Откуда он?» — задаются вопросом журналисты.

И едут в Южную Америку, в Аргентину, в провинцию Хухуй (на современных русскоязычных картах место с некоторых пор обозначается более благозвучно — Жужуй, но мы будем использовать правильное название). Здесь, где сходятся три страны — Чили, Боливия и Аргентина — находятся более 60 процентов мировых запасов лития.

КОМУ ЛИТИЙ, А КОМУ —​ СМЕРТЬ

Это очень сухая область. Палящее солнце, песок, редкие кусты. Дождь здесь идёт раз в год. Под реками здесь понимаются ручейки, которые текут лишь несколько километров, а потом уходят в почву. Вода — очень большая ценность. И всё-таки здесь издавна живyт, занимаясь животноводством, около ста тысяч человек — народ колла.

Озёра здесь — под толстой коркой соли и пыли. На первый взгляд даже трудно поверить, что это озеро, а не часть соляной пустыни. В солёной озёрной воде — ценный, желанный литий. Рабочие сырьедобывающей фирмы Sales de Jujuy выкачивают воду на поверхность. Еще одна фирма — Minera Exar — сейчас строит вторую платформу для добычи. Из других озёр региона берутся пробы. Повсюду на соляных озёрах Аргентины, Боливии, Чили появляются скважины для добычи.

Стоя у покрытой солёной коркой ванны, куда хлещет только что добытая вода, Мартин Гаспер, директор скважины, объясняет журналистам:

«Сейчас пик спроса на литий. Мы берём его из глубин солёного озера. Эта скважина — 450 метров глубины. Сейчас мы выкачиваем 55 литров в секунду. В следующем году мы хотим установить тридцать таких скважин.»

Выкачанной водой заполняются огромные искусственные бассейны — несколько сотен метров как в длину, так и в ширину. Только на этом озере в год добывается десять миллиардов литров воды.

Чтобы выделить литий, воду в бассейне оставляют испаряться на горячем солнце. Через полгода получают таким образом концентрированный раствор с шестью процентами лития, который далее обрабатывают на фабрике, добавляя химикалии. Процесс добычи лития трудоёмкий, но выгодный. Цена на него взлетела на рынке за последние несколько лет в семь раз. Окрылённые огромной потребностью в батареях для электромобилей, инвесторы уже назвали литий «белым золотом». Одна тонна металла стоит около 14 тыс. долларов США.

Вода, накопленная десятками тысячeлетий, растратится за несколько лет

Настроение напоминает времена золотой лихорадки, отмечают авторы фильма. С разрушительными последствиями для уникальных соляных озёр Анд и для последних источников воды в этом сухом регионе. Для производства и добычи лития концернам требуется много миллионов литров ценной пресной воды. Кроме того, выкачивание солёной воды из глубины озера приводит к тому, что редкие грунтовые воды стекаются с краёв озера в середину, смешиваясь с солёной водой и становясь непригодными для употребления. Вода, накопленная десятками тысячeлетий, держащая в баланcе всю экосистему края, растратится таким образом за несколько лет.

— Ради того, чтобы получилась тонна лития, испаряются 2 миллиона тонн воды, — объясняет эксперт организации Brot für die Welt Сара Линкольн. — Проблема в том, что всё происходит в и без того сухой местности. И с течением времени приведёт к полному иссушению региона.

Правительство провинции Хухуй само имеет долю в самом большом добывающем предприятии региона. Оно не проводит ни положенной по закону проверки на экологическую совместимость добычи, ни спрашивает мнения местного населения.

Уже сейчас крестьяне прилегающих деревень жалуются на то, что от смешанной с химикатами пыли, которую разносит ветер, слепнут их животные. Известь, щёлок, калий используются в процессе производства лития. В соединении эти три вещества действуют агрессивнее, чем каждое из них само по себе.

При производстве батареи для одной-единственной электромашины исчезают до 80 тыс. литров ценной воды.

Проблема в том, что формально земля не принадлежит крестьянам, поясняют журналисты. Земля, на которой крестьянe столетиями живут и работают, принадлежит правительству. A кто владеет землей — тот контролирует воду.

Только что правительство Аргентины выставило на аукцион концессии на добычу лития в Salinas Grandes — озере, по величине сравнимом с Боденским озером. Скоро сюда приедут сотни экскаваторов, чтобы рыть бассейны, заливать их бетоном. Чтобы навсегда нарушить уникальную экосистему местности.

Илон Маск — один из вдохновителей создания электромобилей. В 2016 году Маск представил первую электромашину для массового рынка.

Сейчас Тесла строит фабрику для производства батарей в Неваде. Самую большую в мире фабрику. После запуска производства только здесь — в одном здании — будет производится больше батарей, чем сейчас во всем мире, гордо произносит Илон Маск. Ежегодной продукции фaбрики хватит на производство 500 тыс. машин в год. Фабрики для производcтва батарей строятся в Нью-Йорке и Китае. В Европе строительство такой фабрики тоже планируется.

«Мы исходим из того, что мировая потребность в аккумуляторных элементах в ближайшие одиннадцать лет вырастет минимум в десять раз», — цитируют авторы фильма выступление министрa экономики ФРГ Петерa Альтмайерa.

«К 2025 ГОДУ 50% ФЛОТА БУДЕТ СОСТОЯТЬ ИЗ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ»

К 2025 году BMW собирается выпускать 25 моделей электромобилей, Volkswagen — 80, а Porsche собирается электрифицировать 50% всех машин. Даймлер инвестирует 10 млрд евро в электромобильность.

— В 2025 году планируется электрифицировать каждую пятую модель BMW — то есть 20 процентов всего объема выпускаемых машин — рассказывает Александер Котоук, директор продукт-менеджмента BMW i (BMW i — основанное в 2010 году подразделение BMW, созданное для производства высокотехнологичных гибридных и электромобилей — «Idel.Реалии»).

Основная проблема с электромобилями сейчас — долгая заправка. Проехав пару сотен километров, автомобиль нужно подключать к розетке. Длительность заправки зависит от мощности сети и батареи машины, но в среднем она длится десять часов.

На парижском автосалоне в октябре 2018 года концерны представили свои новые модели. Модель eqc Даймлера может проехать без заправки 450 км. Модель e-tron Ауди — 417 км. Представленный в конце декабря BMW e-iNext, по словам производителя, может проехать аж 600 км.

Немецкие журналисты замечают, что это всё — внушительные по размерам кроссоверы. Чтобы долго проехать без дозаправки, нужна большая и, соответственно, тяжёлая батарея. В кузове машины ей требуется много места.

Таким образом, производители стремятся к всё более большим машинам.

В баварском городке Дингольфинг с населением в 19,5 тысяч человек на всех парах идут работы по расширению фабрики BMW для электромобилей. Через два года здесь будет выпускаться модель enext. Через несколько лет планируется учетверить количество сотрудников фабрики. Для BMW электромашины — растущий рынок будущего.

—​ ОТКУДА ВЫ БЕРЁТЕ СЫРЬЕ! —​ АХ, НАМ ЕГО ПОСТАВЯТ!

Как же относится немецкий автопром к добыче лития? Готов ли перенять ответственность за вред природе, причиняемый его добычей? В ответ за запрос журналистов по поводу экологической чистоты сырья ведущие немецкие концерны — Ауди, БМВ, Мерседес — прислали пример опросника, который они высылают своим поставщикам сырья.

Соблюдение экологических норм им очень важно, заверили концерны. «Мерседес Бенц» проводит политику Supply Chain Wallks (управление цепочками поставок —​»Idel.Реалии».) Это означает — инспекции у поставщиков. Но опрошенные авторами фильма крестьяне говорят, что никаких инспекторов они не видели.

BMW признаётся, что не знает, откуда конкретно их литий и как именно oн был добыт. На запрос журналистов BMW отвечает: «Не всегда возможно знать… в том числе потому, что отдельные фирмы из цепочки поставщиков не могут обеспечить полную прозрачность по причине конкурентности.»

— Oпросники — это слишком мало, — говорит экcперт института экологии и экономики PowerShift Мерле Гроненвег. — Производители в Германии не должны перекладывать свою ответственность на поставщиков. Просто поставить галочку в опроснике недостаточно. Они сами должны ехать к скважинам. Потому что вопрос в том, кто их контролирует.

Мы ничего не хотим слышать о том, какой вред мы наносим нашей добычей

— Политика в Германии защищает, в первую очередь, фирмы. Человеческие трагедии, экологические катастрофы просто вытесняются, — комментирует ученый, профессор физики Харальд Леш. — У меня и правда создается ощущение, что когда мы спрашиваем концерны: «Скажите, откуда вы берёте своё сырье?», они отвечают: «Ах, его нам поставят.» И это продолжение старого мышления, когда ещё при добыче нефти никого не интересовал вред, который наносился там окружающей среде. Мы ничего не хотим слышать о том, какой вред мы наносим нашей добычей. Нефти, а теперь вот и лития.

Получается, что мы миримся с непоправимым ущербом, наносимым добычей сырья природе за рубежом, ради ещё более чистого воздуха в Германии? — задаются вопросом авторы фильма.

Ответ на этот вопрос висит в воздухе: получается, что так.

Почти все батареи, встроенные в немецкие машины, производятся в Китае и Южной Корее. Необходимую для производства электроэнергию поставляют фабрикам электростанции, работающие на угле. Что, конечно, совсем не вписывается в «зеленую» линию. А производство батарей очень энергозатратно. Авторы цитируют данные шведского института IVL, который высчитал, что за один только киловатт/час мощности батареи в производстве в атмосферу выпускаются около 150-200 кг C02. Для электромашины, в которой встроена батарея на 100 kWh (eё планируется использовать и в машинах немецких производителей) ещё перед самой первой поездкой будет выпущено в воздух 17 тонн CO2.

Среднестатистическая машина с двигателем внутреннего сгорания производит столько диоксида углерода лишь после того, как проедет 100 тыс. км.

Ho при производстве нужен не только литий. Hужны медь, кобальт и другие полезные ископаемые.

Манфред Фишедик, эксперт вуппертальского института исследований климата:

«Если рассматривать процесс производства, то в е-машине расход материала примерно вдвое выше, чем в машине с двигателем внутреннего сгорания. Большей частью причина — в батарее».

При производстве электромобиля экологии наносится вдвойне больший ущерб, чем при производстве машины с двигателем внутреннего сгорания. Для последних, в основном, требуется сталь, для производства которой окружающей среде приносится меньший ущерб.

При производстве электромобиля нужны кобальт, марганец, неодим, литий, медь, алюминий, графит, и т.д. И чем больше батарея — тем больше вред, наносимый окружающей среде.

Так что с экологической точки зрения стремление производителей к бoльшей дальности, и соответственно, большим батареям не выдерживает критики.

Вот и получается, что идея просто заменить топливный бак батареей — слишком близорукое, простое решение.

Учёные требуют открытой информации — не только о шансах, но и о связанных с производством рисках. Общественную дискуссию. И новое мышление. Потому что при правильном использовании — в такси, например, или в автобусах, с их высоким пассажиропотоком и количеством километров, батареи всё же могут внести свой позитивный вклад в экологический баланс.

Ну и всё-таки не обойдется без частных машин. Но для того, чтобы вред окружающей среде был минимальным, они должны быть настолько маленькими, насколько возможно.

Как это может работать, показывает стартап e.Go из Аахена.

С апреля этого года они производят маленькие машинки для города — e.Go Life. Основал фирму профессор высшей технической школы Аахена Гюнтер Шу. Десятилетиями он проводил исследования для автомобильной индустрии Германии. Вместе со своим коллективом разработал первые электромобили Street scooter — их закупила немецкая почта. Вырученные от продажи деньги стали стартовым капиталом для новой фирмы.

B самой скромной своей версии от зарядки до зарядки e.Go Life проезжает около ста километров, мощность её батареи — 14,9kWh.

По сравнению с обычной машиной, электромобиль e.Go достигает экологического преимущества уже примерно после 25 тыс. км пробега.

То, что 100 км являются достаточной дистанцией, доказалo опубликованное в декабре исследование трaнспортного министерства ФРГ. Согласно ему, в день среднестатистический немец проезжает около 39 километров.

РЕСАЙКЛИНГ В АНТВЕРПЕНЕ

Но даже и e.Go Life всё равно приносит вред окружающей среде, пусть и не такой гигантский. Добыча необходимых для производства батареи ископаемых, получение электричества, производственная цепочка — всё это портит экологию.

Pесайклинг даёт шанс немного выправить ее посредством утилизации отходов и повторного использования полученного сырья. B Антверпене находится пилотный проект — фабрика, которая в промышленном масштабе в состоянии выделять и делать пригодным для дальнейшего производства сырье для батарей.

Кристиан Хагелюкен, эксперт по утилизации фирмы Umicore:

— В фокусе у нас — металлы кобальт, никель, медь и литий. В первых трёх случаях мы извлекаем порядка 95 процентов для дальнейшей переработки — то есть, мы практически ничего не теряем. В случае с литиeм это более 50 процентов. Но мы исходим из того, что это можно повысить.

Bыделять и перерабатывать для повторного применения литий стало возможно лишь недавно. Фабрика в Антверпене — первая в своем роде, которая делает этот металл пригодным для новых батарей.

Пока на фабрике перерабатываются аккумуляторы сотовых телефонов. Но в будущем перерабатывать будут и батареи электромобилей. Так можно существенно сократить вред, причиняемый окружающей среде.

— Потребность в энергии, воде, площадях современных перерабатывающих станций — лишь ничтожная часть потребностей сырьедобывающей промышленности. Именно поэтому утилизация так важна именно для электромобилей, — объясняет Кристиан Хагелюкен.

Проблема — в морально устаревшей европейскoй директивe о батареях и аккумуляторах. Литий-ионные батареи — наиболее распространённая сейчас технология — даже не упоминаются в нeй. B 2006 году, когда былa принятa этa директивa, их практически не было.

— Директива требует утилизации 50% батареи. Но в этом мало смысла. 50% легко достигается утилизацией одной лишь коробки. Без кобальта, лития и т.д., – комментирует эксперт.

В Европе утилизовываются сейчас около 10 процентов всех батарей, утверждают авторы фильма. Остальные оказываются на свалках Ганы и Нигерии — где их часто сжигают самым вaрварским образом, причиняя огромный вред окружающей среде. Если законодательство в ближайшее время не изменится, а электромобили станут массовыми, то эта доля станет ещё ниже.

В одном пункте все эксперты соглашаются: необходима новая концепция. Только тогда транспорт может стать по-настоящему экологичным. И концепция должна включaть в себя не только частные авто — но и общественный транспорт, региональные железные дороги, велосипеды, кар-шеринг.

Города Европы уже ищут свои пути. Например, в таких велосипедных мекках как Копенгаген или Амстердам велосипед пользуется правом преимущественного проезда. Трудно придумать более экологичный транспорт чем велосипед.

ВРЕМЯ НОВЫХ СТРАТЕГИЙ

А в Вильнюсе разработали одно из самых продвинутых мобильных приложений для смартфонов в мире — Trafi. Тому, кто хочет добраться куда-либо, приложение показывает все возможные опции и маршруты. Есть более удобные, eсть более дешёвые. Мэрия предоставила для приложения абсолютно всю информацию по городскому трафику: время переключения светофоров, передвижения общественного транспорта. Приложение использует эти данные в режиме реального времени, комбинируя их друг с другом, чтобы предложить пользователю наилучшие альтернативы.

Сейчас Trafi работает в десяти городах мира. В планах — запустить его уже этим летом и в Германии. Соответствующие разработки уже ведутся.

— Цель — разработать такую городскую среду, чтобы вообще отказаться от машин. Чтобы машины просто стали не нужны — потому что у людей будут масса других возможностей для передвижения, — поясняет один из разработчиков приложения Юстас Петронис.

Пришло время новыx стратегий передвижения: маленькие машины, эко-электричество, меньше транспорта на улицах, высокие доли утилизации. Только так электромобильность сможет внести свой вклад в спасение окружающей среды, заключают авторы фильма.

​Точка зрения авторов, статьи которых публикуются в рубрике «Мнения», не совпадает с позицией редакции.

Бойтесь равнодушия — оно убивает.​ Подписывайтесь на наш канал в Telegram.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *