Вес и полезная нагрузка машин: соотношение ужасно!
Сто лет назад мощность самого популярного автомобиля в Соединенных Штатах, Ford Model T, составляла 1 ватт на каждые 12 г массы его двигателя внутреннего сгорания. В настоящее время у двигателей самых популярных американских машин этот показатель достигает 1 Вт/г – на 97 % эффективнее. Это единственная хорошая новость из всех, которые я сообщу вам в этой главе.
Теперь о плохом: данные по США показывают, что за последние 100 лет средняя мощность автомобильного двигателя выросла более чем в 11 раз, до почти 170 кВт. Это значит, что, несмотря на громадное уменьшение отношения массы к удельной мощности, типичный современный двигатель ничуть не легче, чем был сто лет назад, – а сам автомобиль стал гораздо тяжелее. Его масса, по примерным расчетам, утроилась, превысив 1800 кг (в среднем для малотоннажных грузовиков, почти половину которых составляют пикапы, внедорожники и минивэны).
И поскольку почти три четверти американцев, которые добираются на работу из пригородов, ездят в машине в одиночестве, мы получаем худшее из возможных соотношений между весом автомобиля и пассажира.
А именно оно имеет значение, потому что, несмотря на все разговоры автопроизводителей о «легковесности» – о том, как для уменьшения общего веса применяют алюминий, магний и даже полимеры, армированные углеволокном, – в конечном итоге именно оно и ограничивает энергоэффективность.
Ниже приводятся, в порядке возрастания, несколько примеров соотношения между весом и полезной нагрузкой транспортного средства при массе пассажира 70 кг:
• 0,1 для велосипеда массой 7 кг;
• 1,6 для итальянского мотороллера Vespa (110 кг);
• 5 или меньше для современного автобуса, если считать только сидящих пассажиров;
• 7,3 для французского автомобиля Citroën 2CV (deux chevaux, «две лошади»), который выпускался в 1950-х гг. (масса 510 кг);
• 7,7 для Ford Model T, выпущенного в 1908 г., а также для японского скоростного поезда синкансэн, совершившего первую поездку в октябре 1964 г. (скромное соотношение для поезда обусловлено как конструкцией, так и большим количеством пассажиров);
• 12 для автомобилей модели Smart, 16 для Mini Cooper, 18 для Honda Civic LX (у меня именно она!), больше 20 для Toyota Camry;
• 26 для среднего американского малотоннажного грузовика в 2013 г.;
• 28 для BMW 740i;
• 32 для Ford F-150, самого популярного американского автомобиля;
• 39 для Cadillac Escalade EXT.
Разумеется, можно получить поразительные соотношения, взяв нужный автомобиль и нужного водителя. Я регулярно вижу женщину за рулем внедорожника Hummer H2, который весит раз в 50 больше, чем она. Это все равно что гоняться за мухой на паровом экскаваторе.
Чтобы представить общую картину, подумайте о том, что новый Boeing 787-10 превосходит по этому показателю маленький Citroën. Его максимальная взлетная масса 254 тонны, и он берет на борт 330 пассажиров массой 23 тонны и еще 25 тонн груза; соотношение массы и полезной нагрузки лайнера составляет всего 5,3.
Автомобили стали тяжелыми, потому что часть населения разбогатела, а водители изнежились. Малотоннажные грузовики увеличились в размерах, в них появилось много нового оборудования, включая автоматические коробки передач, кондиционеры, аудиосистемы и системы связи, а также все больше сервомоторов для стекол, зеркал и регулируемых сидений. Новые гибридные приводы и электромобили с тяжелыми батареями ничуть не легче: полностью электрический Ford Focus весит 1,7 тонны, Chevrolet Volt компании General Motors – больше 1,7 тонны, а Tesla – чуть больше 2,1 тонны.
Конечно, менее массивные конструкции помогут, но совершенно ясно одно: ничто не сможет с такой легкостью сократить это соотношение вдвое (или вчетверо), как наличие в одной машине двух или четырех пассажиров. Правда, для США это почти неразрешимая задача. По данным доклада о поездках на работу и обратно (State of the American Commute), в 2019 г. почти три четверти водителей добирались до работы в одиночестве. В Европе из пригорода на работу ездит на автомобилях гораздо меньше людей (в Великобритании 36 %), а в городах Японии еще меньше (14 %), но средний размер автомобиля увеличился как в ЕС, так и в Японии.
Иными словами, тяжелые автомобили с постоянно совершенствующимися двигателями внутреннего сгорания и электродвигателями используются так, что это ухудшает соот- ношение массы и полезной нагрузки для любого механизированного личного транспорта в истории.
Да, эти автомобили в каком-то смысле могут быть «умными» – но о мудрости не может быть и речи.
Почему электромобили (пока что) не так хороши
Позвольте начать с дисклеймера: я не сторонник и не противник электромобилей. Я просто отмечу, что рациональные причины для их принятия дискредитированы, во‐первых, нереалистичными прогнозами рынка, а во‐вторых, мы совершенно не учли, как производство и обслуживание этих транспортных средств воздействует на окружающую среду.
Нереалистичные прогнозы – это нормально: так было, так будет. В 2010 г. Deutsche Bank предсказывал, что к 2020 г. электромобили займут 11 % глобального рынка автомобилей – в реальности эта доля не превышает 4 %. Но надежда по-прежнему одерживает верх над фактами. Последние прогнозы на 2030 г. разнятся: одни отводят электромобилям до 20 % от общей численности автопарка, другие – всего 2 %, не более. Bloomberg New Energy Finance предполагает, что в 2040 г. на дорогах мира будет 548 млн электромобилей, Exxon называет иную цифру – только 162 млн.
Сторонники электромобилей также забывают сообщить о последствиях для окружающей среды, связанных с массовым переходом на электрические приводы. Чтобы электромобили снижали выбросы углекислого газа (и таким образом противостояли глобальному потеплению), их батареи не должны заряжаться электричеством, полученным от сжигания ископаемого топлива. Но в 2020 г. более 60 % электроэнергии в мире давало ископаемое топливо, около 12 % – солнце и ветер, а остальное вырабатывали ГЭС и АЭС.
В среднем по миру более трех пятых (60 %) электроэнергии для электромобилей по-прежнему получают из ископаемого углерода, хотя эта доля значительно отличается в разных странах и даже в пределах одной страны. В моей родной канадской провинции Манитоба (где более 99 % электроэнергии вырабатывают крупные ГЭС) электромобиль – это экологически чистый транспорт. То же самое можно сказать о канадском Квебеке (на ГЭС приходится около 97 %) и Норвегии (около 95 %). Французские электромобили по большей части «работают» на атомной энергии (75 % электроэнергии в стране получают за счет расщепления атома). Но почти во всей Индии (особенно в штате Уттар-Прадеш) и в Китае (особенно в провинции Шэньси), а также в Польше электромобили в подавляющем большинстве «работают» на угле. И последнее, что нам нужно, – способствовать быстрому появлению источника спроса, который потребует еще больше электричества, получаемого от сжигания ископаемого топлива.
Но даже если заряжать все электромобили от возобновляемых источников электричества, парниковые газы будут по-прежнему выбрасываться в атмосферу при производстве цемента и стали, необходимых для плотин ГЭС, ветрогенераторов и солнечных батарей, а также при производстве самих автомобилей (см. главу «Что вреднее для среды: ваш телефон или машина?»).
Воздействие производства электромобилей на окружающую среду этим не ограничивается. По оценке компании Arthur D. Little, занятой управленческим консультированием, производство электромобилей при сроке их службы 20 лет создает в три раза больше токсичных отходов, чем производство обычного автомобиля. Причина в основном заключается в большем использовании тяжелых металлов. Аналогичным образом подробная сравнительная оценка эксплуатационного ресурса, опубликованная в «Журнале промышленной экологии» (Journal of Industrial Ecology), показала, что производство электромобилей более токсично как для людей, так и для пресноводных экосистем.
Я не утверждаю, что все эти аргументы свидетельствуют в пользу отказа от электромобилей. Я лишь указываю на то, что мы должны оценить и понять последствия новой технологии, прежде чем делать громкие заявления в ее пользу. Нельзя просто вообразить идеальные, не загрязняющие окружающую среду машины – и приниматься насаждать их.
