Калифорния запретит выпуск новых бензиновых автомобилей к 2035 году. Справится ли электрическая сеть с этим

На прошлой неделе губернатор Калифорнии Гевин Ньюсом заявил, что продажа новых автомобилей с бензиновым/дизельным двигателем будет запрещена с 2035 года. Подобные меры уже введены в Германии и ряде других стран, но в США это первый прецедент. Практичен ли план полного перехода на электрический транспорт всего за 15 лет?

Конечно, бензиновые автомобили будут существовать и после 2035 года. Подержанные автомобили будут эксплуатироваться десятилетиями, люди смогут покупать новые автомобили за пределами штата и перегонять их в Калифорнию, хотя со временем и здесь могут появиться ограничения. Хоть до 2035 года еще далеко, уже сейчас многие сочтут вас за безумца, если узнают, что вы хотите купить такой автомобиль. Электромобили уже сейчас отлично подходят для сторонников идеологии «Zoom-zoom». Электромобили более экономичны в эксплуатации и обслуживании, но сами по себе они более дороги, чем бензиновые автомобили. Также владельцы обычных автомобилей считают, что у электрических транспортных средств есть проблемы с дальностью пробега и зарядкой.

На прошлой неделе Илон Маск заявил, что в течение трех лет Tesla выпустит электромобиль, который будет стоить 25 000 долларов. Может ему и не удастся сдержать это обещание, но очевидно, что к 2035 оно будет звучать еще лучше. Возможно, намного лучше – уже сейчас в Китае продаются электромобили по цене в 5 000 долларов. (Я – инвестор компании, разрабатывающей специализированный электромобиль по цене 6 500 долларов без учета субсидии). Кроме того, к 2035 году на рынке появится целое поколение подержанных электромобилей по очень привлекательным ценам. Коллекционеры все равно захотят покупать старомодные бензиновые автомобили, и у них останется это право.

Как я отметил выше, люди, которые не владеют электромобилем, считают что у такого транспортного средства существует проблема с дальностью пробега. В свою очередь, владельцы электромобилей знают, что у современных электрических транспортных средств, способных проезжать 322 км на одном заряде, такой проблемы нет (если речь идет о повседневном городском вождении). Впрочем, нужно сделать замечание – возле вашего дома, на парковке, или у вас на работе должна быть зарядка. В настоящее время пользоваться электромобилем не очень удобно тем людям, кто не вписывается ни в один из этих вариантов, а также людям, арендующим жилье и тeм, кто паркуется на улице. Впрочем, все это проблемы исключительно сегодняшнего дня. За 15 лет появится множество решений, включая зарядки на станциях аренды, пригородных парковках и даже на улицах.

Чтобы зарядка не была проблемой, ее нужно осуществлять в те моменты, когда вы делаете что-то другое. Идеальные варианты действий, попадающих в категорию «что-то другое» – сон или работа, хотя есть и другие варианты. Зарядка во время сна отнимает 0 минут из вашего рабочего дня, а значит это экономнее по времени, чем заправка на бензоколонке.

Остаются лишь вопросы к электрическим системам. Откуда нам взять столько мощности? Этот вопрос имеет смысл. В настоящее время электросистема Калифорнии производит 200 миллиардов кВтч в год, и даже этого порой не хватает – сеть перегружается и случаются веерные отключения электричества.

Учитывая, что калифорнийцы каждый год проезжают около 200 миллиардов миль, для электромобилей потребуется еще 55 миллиардов кВтч в год. Конечно, в 2035 году все еще будут ездить бензиновые автомобили, продававшиеся 15 лет до этого, так что возможно нам потребуется лишь половина этой прибавки мощности. Впрочем, рано или поздно мы придем к тому, что нам нужно больше. Кроме того, грузовые автомобили тоже перейдут на электричество, а значит потребуется еще около 20 миллиардов кВтч в год. Таким образом, нам потребуется значительная прибавка, но вряд ли она превысит 20% (сверх того, что увеличивает требования к мощности по другим причинам).

Нас должна спасти солнечная энергия

Электромобиль Tesla на фоне солнечной электростанции в Калифорнии

В области солнечной энергетики произошла революция – солнечная энергия заметно подешевела. Она стала настолько дешевой, что сейчас в Калифорнии дешевле всего установить именно солнечную электростанцию (по сравнению с угольной и газовой). Впрочем, если у вас уже есть газовая электростанция, то сжигать газ будет немного дешевле – это одна из причин, по которой мы обсуждаем растущие запросы к электрообеспечению. Еще одна причина того, что не все электростанции работают на солнечной энергии, заключается в очевидном недостатке – ночью эта энергия не вырабатывается. Энергия нам нужна в течение всего дня, а значит солнечные электростанции не смогут удовлетворить все наши промышленные и бытовые потребности (либо нам потребуется дополнительное хранилище, которое позволит накапливать энергию в солнечные дни и использовать ее ночью и в пасмурные дни).

Решением этой проблемы занимается целая отрасль. Впрочем, хранилище энергии встроено во все электромобили. Это мечта отрасли возобновляемых источников энергии – ведь они могут брать энергию, когда есть ее избыток, и редко нуждаются в ней, когда ее не хватает. Нужно лишь установить цены на энергию так, чтобы ее запас был дешевым, а нехватка – дорогой, и тогда владельцы буду устанавливать соответствующие режимы зарядки. Если энергия будет недешевой, то заряжаться будут только те, кому она действительно нужна.

Если вы владеете автомобилем, который может проехать на полном заряде 402 километра (как у меня), то вы можете провести нехитрые вычисления. Средний автомобиль проезжает 19 312 км в год, а это всего 53 км в день. Это значит, что в режиме обычного вождения беспилотный автомобиль на полном заряде может эксплуатироваться неделю. Конечно, в реальных условиях встречаются отрезки более интенсивной и менее интенсивной езды, поэтому многие владельцы электромобилей привыкли заряжать свои транспортные средства во время работы или сна. Таким образом, их автомобили будут готовы даже к длительным поездкам несколько дней подряд. В худшем случае, можно заехать на «быструю» зарядную станцию, которая не столь быстра по сравнению с бензоколонкой, но все равно неплохо делает свое дело. Более того, если заехать на такую станцию во время остановки на еду или шоппинг, то она не отнимет вашего времени.

Все это значит, что очень немногие владельцы электромобилей беспокоятся о том, что они не смогут зарядить свою машину в случае просадок или полного отключения электричества. На самом деле, все это случается лишь раз в несколько лет, и как правило вечером в жаркое время года, когда множество кондиционеров работают без остановки. Более того, об отключениях предупреждают заранее.

Заряжаться по ночам

В наши дни существует две основные причины для зарядки по ночам. Во-первых, автовладельцы по ночам спят, а их машины припаркованы. Во-вторых, из-за низкого спроса ночью электроэнергия стоит дешевле. Подъем солнечной энергетики изменит второй аспект, но не первый. По мере роста объемов солнечной энергии, цена в дневное время на нее будет падать – особенно с 7:00 до 15:00, когда хорошо светит солнце, причем пик будет приходиться на полдень. Впрочем, пик спроса еще не наступил. Выработанная солнечная энергия будет храниться для дальнейшего использования, и отличный способ пустить ее в дело – использовать в электромобилях. (Подобная методика будет использоваться в кондиционерах нового поколения, которые будут намораживать лед, когда энергия стоит дешево и использовать его для охлаждения зданий, когда энергия будет стоить дорого).

Все это не касается ночной зарядки. Иначе говоря, люди скорее захотят заряжаться днем во время работы (или дома, если на работу им ехать не нужно). Люди по-прежнему будут заряжаться в любое время, в которое энергия будет стоить дешевле – и ночью, и ранним утром, когда солнце встает перед их отъездом на работу.

У автомобилей 2035 года будет еще одна важная особенность – в них будут встроены функции беспилотной езды. Это значит, что они будут иметь возможность самостоятельно подъезжать к зарядным станциям в отрезки времени, когда цена на электричество будет снижена (при условии, что они не нужны своим владельцам). Таким образом, отпадет необходимость устанавливать зарядки на каждой домашней или офисной стоянке, хотя маломощные зарядки возле офисов и домов могу удовлетворить большую часть потребностей, при этом автомобили все еще будут иметь возможность отлучаться на дозарядку, если это будет необходимо.

К сожалению, есть проблема, связанная с роботакси. Наибольший спрос использования роботакси приходится на час пик (с 6 до 9 утра и с 15 до 19 часов), также есть небольшой пик спроса во время обеда. С 15 до 19 часов энергия стоит дороже всего. В полдень и 6 утра излишков энергии будет больше – в 6 утра, потому что спрос невелик (несмотря на то, что солнечный день только начинается), а в полдень благодаря тому, что солнце находится в зените. Некоторые солнечные электростанции даже направлены на запад, чтобы выдавать пиковую мощность чуть позже – когда цены максимальны. Все это значит, что все захотят заряжаться с 9 до 11:30 и с 13:30 до 15:00 – не лучшая схема зарядки. Впрочем, некоторые машины будут заряжаться в другие временные интервалы с более низкими ценами, поскольку весь автопарк используется редко. В отличие от легковых автомобилей, проезжающих в среднем 53 км, роботакси будет проезжать от 321 до 482 км в день (в зависимости от длительных поездок и выездов на шоссе). И да, при необходимости роботакси будут заряжаться ночью, используя энергию ядерных, геотермальных, гидроэнергетических, биологических и других чистых источников. В частности, гидроэлектростанции, будут перекачивать воду обратно в свои резервуары в те отрезки времени, когда цена на энергию будет снижаться, то есть когда машины ее использовать не могут (например, в утренний час пик).

Подводя итог, можно сказать, что мы справимся с новым ограничением. Мы можем справиться с ним сейчас, и тем более мы справимся с ним с помощью технологий 2035 года. С чем мы не можем справиться, так это с постоянным сжиганием бензина (речь не только о выбросах CO2, но и других загрязнениях, включая ультрадисперсные частицы PM2.5, убивающие тысячи людей) и войнами за импортируемую нефть.

• Первая в России серийная система управления двухтопливным двигателем с функциональным разделением контроллеров
• В современном автомобиле строк кода больше чем…
• Бесплатные онлайн-курсы по Automotive, Aerospace, робототехнике и инженерии (50+)
• McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive