Донедавна на ринку автомобілів-гібридів суперничали дві японські компанії — Toyota і Honda. Європейські західні та американські виробники дивилися на «екологічну» стратегію японців досить байдуже. Однак до кінця 2007-го практично всі автоконцерни анонсували розробку гібридних автомобілів, деякі навіть визнали, що майбутнє автопрому за екологічними автомобілями. Утім, серійно випускати гібридні машини поки що зважилися одиниці. Річ у тому, що розробити такі автомобілі виявилося простіше, ніж їх продати. Передусім через нерозвиненість інфраструктури обслуговування гібридів та цілу низку недоліків, властивих екологічним автомобілям. Новинки насилу пробивають собі дорогу. Однак дуже скоро все може змінитися.

Дихайте глибше

За даними Американського інституту нафти (American Petroleum Institute), 43% вироблених у світі нафтопродуктів використовуються як пальне для автомобілів — головного джерела забруднення атмосфери. У США найбільший автопарк — понад 230 млн машин. Не дивно, що саме американці (у 90-х роках у штаті Каліфорнія) розпочали потужну антиавтомобільну кампанію під гаслом «За чистоту навколишнього середовища». У результаті в кількох штатах було ухвалено відомий закон ZEV: виробники автомобілів можуть перевищувати виділені їм квоти на продаж тільки у випадку, якщо не менш ніж 5% цього обсягу припадає на частку машин типу ZEV, тобто таких, що не викидають в атмосферу жодних відпрацьованих газів.

Далі — більше. Щоб змусити автовиробників зробити двигуни чистішими, уряди США та Європейського Союзу встановили для автовиробників стандарти з «чистоти вихлопу», які з кожною п’ятирічкою посилюються. Зокрема, з 1 вересня 2009 року стандарту Євро 5 мають відповідати всі вироблені в країнах ЄС автомобілі, через рік — усі машини, що надходять у продаж. А вже з 1 вересня 2014 року набирає чинності жорсткіший Євро 6 (див. «Межі брудних пристойностей»). Цікаво, що на відміну від американських європейські стандарти наразі не регулюють викиди «парникового» вуглекислого газу (CO2), а тільки шкідливого для здоров’я СО (чадний газ). Євро 5 і Євро 6 «вимагають» від виробників випускати легкові автомобілі та мікроавтобуси з викидом шкідливих часток PM (particulate matter, тобто твердих або рідких часток), що не перевищує 5 мг/км. За окисами азоту (NOx — нітроксидів) для дизелів встановлено норму 180 мг/км (Євро 5) і 80 мг/км (Євро 6). Щоправда, для деяких автомобілів зробили виняток. Зокрема, стандарти менш суворі для карет швидкої допомоги. До пільгового списку, вочевидь, не без допомоги автомобільного лобі потрапили також позашляховики. Але з уведенням Євро 6 абсолютно всі екологічні пільги для автоконцернів буде скасовано.

На відміну від більшості японських автомобільних концернів, які вважають, що майбутнє за гібридними типами приводів і двигунами на альтернативних видах пального, німецькі виробники лобіюють пом’якшення екологічних норм або перенесення введення стандартів на пізніші терміни. Їх можна зрозуміти: зростання продажу нових автомобілів у Європі припинилося, а зміцнення євро робить їхні машини ще дорожчими на зовнішніх ринках. У таких умовах європейським автоконцернам дуже важко знайти кошти на розробку нових типів приводів. За оцінкою чиновників Єврокомісії, вводячи нові стандарти (Євро 5 і Євро 6), на кожен автомобіль додатково доведеться витратити EUR560. Керівництво європейських автомобільних компаній пристрашило єврочиновників перенесенням складальних підприємств з Європи в інші країни, оскільки введення нових норм неминуче призведе до збільшення собівартості виробництва і подорожчання машин. На думку керівника BMW Норберта Райтхофера, єдині екологічні вимоги для всіх автомобілів незалежно від типу двигуна та його потужності є однією з найбільших помилок ЄС. Багато автовиробників вважають, що введення з 2012 року жорстких норм викидів CO2 необхідне, однак їх слід встановлювати окремо для позашляховиків, спорткарів і компактних міських машин.

Німецькі автоконцерни, схоже, домоглися свого. Єврочиновники розглядають можливість трохи пом’якшити екологічні вимоги до рівня викидів CO2. Зараз середній вихлоп CO2 становить 162 г/км. Згідно з початковими планами ЄС до 2012 року середній рівень викидів у кожної машини, що продається на європейському ринку, не повинен перевищувати 120 г/км. Норму викидів хочуть збільшити до 125 г/км, причому на цей показник автовиробники мають вийти тільки до 2015-го.

Утім, навіть норми Євро 6 не можуть конкурувати з чинними американськими екологічними стандартами для автовиробників. Йдеться про Каліфорнію і ще десяток штатів (що сукупно забезпечують близько 30% продажу всіх автомобілів у США). Зокрема, стандарт за окисами азоту для дизелів — 40 мг/км (жорсткіший за європейський на 40 мг). «Неймовірно! Американський споживач уже зараз може купити суперчистий дизельний Мерседес у місцевого дилера, а німець має чекати до 2015 року, щоб придбати машину, бодай трохи схожу на цю», — обурюється Джос Дінгз, директор Європейської федерації транспорту і захисту навколишнього середовища. Дінгз має на увазі Mercedes E 320 BlueTec з технологією прямого вприскування від фірми Bosch, якому на початку квітня у Нью-Йорку присвоїли звання World Green Car.

Межі досконалості

Автоконцерни ще нескоро зможуть відбити гроші, вкладені в розробку екологічних автомобілів. Однак уже є компанії, які заробляють на автовиробниках, що намагаються «озеленити» свої моделі. Нові норми викидів стимулюють розвиток виробництва нових компонентів автомобільних систем вихлопу, управління двигуном тощо. Зокрема, введення у 1993 році Євро 1 підвищило попит на каталізатори для бензинових автомобілів. Євро 5 вимагає скоротити максимально допустиму кількість твердих часток сажі й дизпального на 80%, що приведе до широкого застосування дизельних фільтрів з вловлювання цих часток — diesel particle filters (DPFs). Своєю чергою, стандарт Євро 6 скорочує допустимий рівень окисів азоту на 50% (порівняно з Євро 5), що, ймовірно, збільшить попит на спеціальні нейтралізатори lean NOx traps (LNT) або фільтри, оснащені системою вприскування карбаміду Selective Catalytic Reduction (SCR) для нейтралізації шкідливих вихлопів.

За оцінкою Рольфа Леонарда, керівника напряму з розвитку дизельних систем фірми Bosch, двигун внутрішнього згоряння буде основним приводом і через 20 років. Інша річ, що за рахунок оптимізації управляння вприскуванням (до восьми вприскувань за робочий такт) і підвищення ще на 500 бар робочого тиску в дизелі скорочуватимуться «сировинні вихлопи» незгорілого пального, що в комбінації з системою фільтрів дозволить домогтися відповідності найсуворішим нормам викидів. «З 2009 року в нас з’явиться нове покоління фільтрів для вловлювання твердих часток. Тоді ми будемо водночас постачальниками дизельних систем і систем з обробки вихлопних газів», — впевнений Рольф Леонард.

У компанії Bosch припускають, що на ринках Азії, які розвиваються, де екологічні стандарти посилюються чи не щороку, великим попитом користуватимуться системи електронного регулювання паливного вприскування для дизельних двигунів. Bosch планує, що в період з 2007 по 2010 рік обсяг продажу системи дизельного вприскування Common Rail в Індії та Китаї зросте з 100 тис. до 1,3 млн шт. у кожній з двох країн.

«Ми постачаємо широкий спектр товарів, за допомогою яких можна домогтися скорочення шкідливих викидів водночас із помітним підвищенням рівня безпеки. Тому впевнені у швидкому розвитку нашого міжнародного бізнесу найближчими роками», — Бернд Бор, член правління і керівник автомобільного напряму Bosch, схоже, вже підрахував майбутній прибуток своєї компанії від «екологізації» світового автопрому. В 2006 році автомобільні підрозділи компанії Bosch інвестували у перспективні розробки більш ніж EUR2,7 млрд (10% загального обсягу продажу з автомобільного напряму). Близько половини цих інвестицій спрямували на розробку та вдосконалення паливних систем, зокрема з урахуванням нових еко-стандартів у Європі. «Наша довгострокова мета — крок за кроком знижувати рівень емісії CO2 для автотранспорту. Тому ми, наприклад, адаптуємо системи вприскування до біопалива, працюємо з технологією паливних елементів і гібридних концепцій приводу», — розповідає Бернд Бор.

Системи прямого бензинового вприскування Bosch другого покоління у поєднанні з турбонаддувом дозволяють зменшити габарити двигуна за збереження потужності, при цьому викиди CO2 знижені приблизно на 15% порівняно зі звичайними системами вприскування. Зараз Bosch випускає близько 900 тис. систем прямого бензинового вприскування, а до 2010 року ця цифра має перевищити 2 млн.

Втім, у компанії Bosch вважають, що майбутнє автопрому за новими типами приводів. «У нас уже є серійні замовлення як на бензинові, так і на дизельні гібриди. Зокрема, на компоненти для приводів на природному газі, а також систему Flex Fuel для гнучкого управління двопаливними двигунами (бензин і етанол), які мають хороші перспективи на північно- і південноамериканських ринках», — каже Бор.

Машинки на батарейках

Законодавцями екологічної моди в автомобілебудуванні є японські концерни. Перший у світі автомобіль з гібридним двигуном (бензиновий плюс електродвигун) розроблено компанією Toyota. Prius дебютував у 1997 році й від самого початку проходив у виробничих планах Toyota як суто гібридне авто. Решта представників групи гібридів марки Toyota (і не тільки) з’являлися на світ як доповнення до базових бензинових моделей, щоб вразити покупців підвищеними тяговими характеристиками. Слідом за Toyota гібридний напрям почала розвивати Honda, за нею — всі інші.

Основний продаж автомобілів на бензиновій (дизельній) тязі та акумуляторах поки що припадає на Японію і США. Саме автомобілі з бензиновим/дизельним двигуном та електроприводом займають перші рядки рейтингів найчистіших авто. Головна перевага такого гібрида — зниження витрати пального та шкідливих вихлопів завдяки цілковитому автоматичному управлінню (за допомогою бортового комп’ютера) режимом роботи двигунів. Система керування автомобілем працює приблизно так: спочатку діє електродвигун, під час звичайного руху — бензиновий двигун, під час розгону — разом двигун і електродвигун. Коли швидкість знижується, акумулятор підзаряджається. Один з основних недоліків гібридних автомобілів цього типу — складність, а отже, і дорожнеча виробництва. Крім того, батареї мають невеликий діапазон робочих температур і дуже швидко розряджаються. Негативний вплив використаних акумуляторів на навколишнє середовище створює проблему утилізації. Природно, всі ці складнощі не сприяють здешевленню обслуговування гібридів. Досвід США показує, що автомеханіки за ремонт гібридних автомобілів беруться неохоче.

Автомобільні компанії зараз вкладають багатомільйонні суми в розробку нових технологій, які могли б здешевити виробництво гібридних автомобілів. Land Rover і Jaguar, наприклад, у дослідження вже вклали більш ніж 700 млн фунтів стерлінгів.

Про свої плани до 2010 року потіснити Toyota і Honda у сегменті екологічних машин заявила Nissan Motor. Найближчим часом компанія планує завершити розробку серійних електро- та гібридних моделей. За підтримки партнера Renault SA японський автогігант має намір створити автомобілі, що працюватимуть на біоетанолі. Французи нададуть японцям технології виробництва біопаливних двигунів, а японська компанія поділитися розробками гібридних автомобілів.

Daimler AG заявив про намір продавати свої електромобілі у Франції. Реалізацією машин займатиметься французька фірма Matra. Daimler AG збирає 2-, 4- і 6-місні електромобілі. Швидкість екологічно чистих машин — 40 км/год, дальність пробігу на одній зарядці — 50 км. Передбачається, що електромобілі придбають комунальні служби, поліція.

Цікаво, що не всі автоконцерни вірять у «гібридне» майбутнє автопрому. Приміром, компанія Porsche відмовилася від спроб самостійного виробництва гібридів. Mitsubishi навіть не намагалася створити гібридний автомобіль, а зосередилася на розробці електромобілів. Місяць тому Осаму Масуко, президент Mitsubishi Motors, заявив, що керована ним компанія найближчим часом не плодитиме гібриди, як це роблять чи не всі автовиробники. Інженери компанії зосередяться на розробці надефективних дизелів і електромобілів, що заряджатимуться від звичайних розеток. Компанія спершу хоче досягти відчутного успіху у виробництві електрокарів, а вже потім адаптувати цю технологію для виробництва так званих гібридів, що підключаються (plug-in hybrids, див. «Екологічний словник»). Основні труднощі у створенні таких машин — відсутність технології, яка дозволяла б випускати батареї достатньої ємності за прийнятною ціною. Для вирішення цієї проблеми Mitsubishi скооперувалася з GS Yuasa Corporation і сподівається в 2010 році все ж таки розпочати повномасштабне виробництво електромобілів.

Електромобіль Mitsubishi побудований на базі компактного хетчбека й оснащується електродвигуном потужністю 47 кВт (67 к. с.). На одній зарядці батарей автомобіль зможе проїхати до 160 км, а його максимальна швидкість становитиме близько 130 км/год. Зараз передсерійні прототипи електромобіля тестуються у Великій Британії. Японський електромобіль комплектуватиметься двома «конекторами» для підзарядки: один для швидкого поповнення заряду (за 25 хв) батарей на спеціальних станціях, другий — для «домашнього» використання (акумулятори заряджатимуться від побутової електромережі за 7-13 год). За попередніми даними, електромобіль Mitsubishi буде приблизно на $5-7 тис. дорожчий від базового з бензиновим двигуном. Тому на першому етапі японська компанія планує продавати в Європі лише 2-3 тис. електромобілів на рік.

Недоступна екзотика

У травні уряд Японії оголосив про намір виділити в $1,72 млрд місцевим автовиробникам на розробку екологічних автомобілів. Інженери мають зосередитися насамперед на створенні двигунів на паливних елементах, що виробляють електроенергію за рахунок реакції водню з киснем.

За останні 30 років на дослідження в цій галузі державні й приватні організації США витратили більш ніж $15 млрд. Такі дослідження зараз активно проводять і автоконцерни: Honda, General Motors, Ford, Mazda, Toyota, Daimler розпочали випуск експериментальних автомобілів, що працюють на водневих двигунах.

На моторшоу в Лос-Анджелесі у листопаді компанія Honda представила перший серійний водневий автомобіль FCX Clarity, оснащений 134-сильною установкою, що працює на водні. Машина здатна розігнатися до 92 км/год за 10 с, максимальна швидкість — 160 км/год. За словами представників японської компанії, повністю заправленого 171-літрового бака для водню буде достатньо, щоб проїхати без дозаправлення більш ніж 430 км. Представники компанії обіцяють, що виробництво FCX стартує вже найближчим часом, а перші екземпляри цього автомобіля з’являться в США в середині наступного року. Однак водневу Honda можна буде взяти тільки в оренду на три роки з щомісячними платежами близько $600, включаючи сервісне обслуговування і страховку.

BMW має намір розпочати серійне виробництво моделей сьомої серії, оснащених двигунами внутрішнього згоряння, у яких в якості пального використовується водень. Керівництво компанії сподівається представити автомобіль у найближчі два роки. Для початку BMW збирається випустити кілька тисяч машин, що працюватимуть на водні та бензині.

Попри те що останніми роками вартість паливних елементів знизилася, зараз авто з водневими движками коштують у 20 разів дорожче за автомобілі з бензиновими двигунами. За оцінками Rocky Mountain Institute, у 1998 році, коли було створено перший сучасний паливний елемент, його собівартість становила кілька тисяч доларів на кіловат. Зараз — $500-800, а якщо розпочнеться масове виробництво, ціна знизиться до $50-100 за кіловат. З водню можна виробити втричі більше енергії, ніж з аналогічної кількості бензину. Однак за оцінками Джозефа Ромма, колишнього помічника міністра енергетики США, автора книжки «Водневе окозамилювання», автомобілі на водні досягнуть показників гібридних авто (ціна машини, вартість одного заправлення, рівень безпеки, кількість шкідливих викидів) не раніше ніж у 2030 році.

У всіх автоконцернів, які розробляють водневі автомобілі, схожі технологічні проблеми. Наприклад, обмежений обсяг водневого бака, а також дорожнеча виготовлення комплектуючих.

Автоконцернам складно буде продавати автомобілі на водневому пальному, позаяе немає відповідних заправних станців та сервісних центрів. За оцінками Аргоннської національної лабораторії (Argonne National Laboratory), у масштабах США на «водневу інфраструктуру» необхідно більш ніж $600 млрд. Видобувати водень з води зараз дуже дорого, тому в США 95% водню виробляють з природного газу (метану). За прогнозами Джозефа Ромма, якщо США перейдуть на водневі автомобілі, то замість залежності від постачальників нафти Сполучені Штати потраплять у залежність від постачальників газу.

Екологічний словник

Hybrid electric vehicle (HEV) — машини з бензиновим/дизельним двигуном і акумуляторними батареями для приводу електродвигунів. Заряджання акумуляторів відбувається під час гальмування (коли кінетична енергія руху перетворюється на електричну). Акумулятори можуть підзаряджатися від двигуна, що працює, через штатний генератор.

Battery electric vehicle (BEV) — машини, оснащені виключно акумуляторними батареями, для підзарядки яких потрібне зовнішнє джерело живлення.

Plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) — різновид гібридних автомобілів, що поєднують у собі переваги обох систем. Акумулятори можуть підзаряджатися як від двигуна, що працює, так і від зовнішнього джерела живлення.