ГЛАВА 10. ЭКОНОМИКА ЭЛЕКТРОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

Вопрос об экономических последствиях внедрения электромобильного транспорта в больших городах различных стран мира остаётся темой прогнозов специалистов различного профиля.

Ясности в этом вопросе пока что нет, и на то существуют объективные причины. Основные из них две: первая − это весьма ограниченный запас хода электромобилей на одну зарядку ныне используемых ТАБ, что резко снижает дневную производительность электромобилей; вторая − решающая зависимость экономических показателей электромобиля от начальной стоимости и срока службы ТАБ, что заставляет фиксировать внимание экономистов на электрохимических процессах ТАБ, оставляя на втором плане другие, чисто экономические факторы.

Ограниченный запас хода определяет малую дневную производитель­ность электромобиля, что отрицательно сказывается на объёме и себестоимости перевозок. Поправить положение в принципе можно за счёт трёх возможных мероприятий: увеличения доли массы ТАБ в полной массе электромобиля, дополнительного заряда ТАБ в процессе дневной эксплуатации электромобиля и использования в ТАБ аккумуляторов с более высокой удельной энергоёмкостью. Однако реализация этих мероприятий все же не приводит к исчерпывающему решению вопроса.

Увеличение доли массы ТАБ, естественно, приводит к уменьшению по­лезной грузоподъёмности электромобиля и, следовательно, к снижению его дневной производительности, выраженной в т.км полезного груза. Другими словами, увеличение запаса хода обеспечивается снижением массы полезного груза.

Возможность дополнительного заряда ТАБ в течение рабочего дня не всегда возможно по техническим и организационным причинам, а устройство на трассах эксплуатации электромобилей энергосистем для ускоренного под-заряда связано со значительными расходами.

Аккумуляторы с повышенной удельной энергоёмкостью как правило имеют значительно более высокую стоимость, чем традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы и часто недостаточный срок службы.

Зависимость экономических показателей электромобиля от параметров ТАБ можно уяснить, если рассматривать ТАБ как особого рода энергетический материал, полностью расходуемый за расчётный срок службы ТАБ. Тогда стоимость 1 кВт∙ч, полученная от внешнего источника при заряде и прошедшая через TAB, должна быть повышена на величину C_w, равную

C_w=С_таб/W_пол

хождения и электроэнергии, а также от соотношения тарифов на элек­троэнергию в дневное и ночное время суток. Бесспорна экономическая и ор­ганизационная целесообразность заряда ТАБ электромобилей в ночное время.

Вместе с тем, целый ряд расходов, связанных с изготовлением и экс­плуатацией электромобилей, поддаётся оценке с приемлемой точностью. Мы имеем в виду расходы, которые можно оценить по аналогии с расходами, сложившимися в производстве и эксплуатации автомобильного транспорта.

Речь в первую очередь идёт о стоимости агрегатов автомеханического оборудования и расходах по их эксплуатации. Эти затраты для автомобилей и электромобилей будут выражаться величинами одного порядка. Несколько больше будут различаться стоимости производства кузовов и шасси, учитывая специфику конструкции этих элементов электромобиля. Некоторые специалисты предсказывают снижение расходов по шинам для электромобилей, но этот прогноз пока что не подтверждён опытом эксплуатации.

Наш опыт сравнительной оценки экономики автомобилей и электромобилей показывает, что более или менее надёжные результаты могут быть получены при одном обязательном условии. Это условие заключается в следующем: дневной запас хода электромобиля без подзаряда при использовании ТАБ данного типа должен быть примерно равен среднестатистическому дневному пробегу автомобиля-аналога, имеющего то же функциональное назначение, что и электромобиль. Другими словами, всякое сравнение экономических показателей указанных транспортных средств имеет смысл только в том случае, если действительные дневные пробеги автомобиля и электромобиля совпадают.

В качестве примера таких транспортных средств можно привести городские развозные фургоны грузоподъемностью 1-2 т. Они обычно используются для доставки мелкопартионных грузов на небольшие торговые точки и предприятия общественного питания, причём их дневной пробег чаще всего находится в пределах 50-100 км. Если запас хода электромобиля-фургона находится в тех же пределах, то выдвинутые исходные условия удовлетворяются.

К сожалению, мы не можем иллюстрировать приведённые соображения примером из отечественной практики, поскольку упомянутые выше электромобили-фургоны со свинцово-кислотными ТАБ, которые эксплуатировались в Москве, практически не обеспечивали указанный запас хода.

Поэтому в качестве иллюстративного примера мы используем выпол­ненные в США применительно к 1995 г. сопоставления стоимости эксплуатации автомобиля и электромобиля с натрий-серной ТАБ. Стоимость эксплуатации рассчитывалась для суточного пробега 50 км.

Сравнение произведено для двух объектов в условиях одинаковой транспортной работы. При этом учитывались реальные стоимости, затраты при дневной эксплуатации, затраты по обслуживанию и ремонту, а также со­путствующие затраты (страхование, амортизация и другое). Нам неизвестно, в какой мере учтены другие рекомендации, высказанные выше.

Но нельзя не учитывать, что реализация пока еще малой, но всё возрастающей доли внутригородских перевозок более экологически чистым транспортом начнёт приносить доходы, которые в ближайшей перспективе не могут быть отражены в доходных статьях бюджета города. Мы имеем в виду экономию средств, связанную с постепенным, но неуклонным улучшением здоровья населения крупных городов, находящимся в прямой связи с улучшением экологического состояния воздушного бассейна. Без сомнения, даже чисто медицинский фактор в будущем создаст значительный финансовый положительный эффект, не говоря уже о прогрессивном улучшении здоровья людей, что в сущности и является основной целью внедрения электромобильного транспорта.

В экономическом плане интерес представляет опыт эксплуатации электромобилей в г. Москва на 34-м автокомбинате в 1981-1985 гг.

В табл. 10.1 приведены технико-эксплуатационные показатели электро­мобилей за этот период. Суммарный пробег составил от 14,2 до 253,4 тыс. км. За время эксплуатации наибольшее количество отказов было по коммутаци­онной аппаратуре и системе управления.

Из табл. 10.2 видно, что отношение эксплуатационных расходов элек­тромобиля к автомобилю уменьшается по мере увеличения объёма выпуска электромобилей.

В табл. 10.3-10.4были просчитаны на тот период стоимостные показатели электромобилей при объёмах выпуска в 10 шт., 1000 шт. и 10000 шт., где также подтверждается значительное снижение стоимости электромобиля в зависимости от объёмов его производства.

Наиболее важным является оценка эффекта от предотвращённого ущерба от выбросов токсичных веществ в атмосферу при внедрении электромобилей (без учёта ущерба при выработке электроэнергии для подзаряда тяговых источников тока), с учётом действующих в то время нормативов.

Как видно из табл. 10.5,при эксплуатации электромобилей нет выбро­сов окиси углерода, углеводородов, в три раза уменьшаются выбросы окислов азота (с 2,3 до 0,9), а общая приведённая масса выбросов токсичных веществ для грузового электромобиля (полной массой до 3,5 т) уменьшается в два раза (с 222,9 до 110,4).

Однако надо иметь в виду, что при расчёте экономической эффективности использования ЭМ от предотвращённого ущерба необходимо учитывать экономический ущерб при выработке электроэнергии для подзаряда тяговых аккумуляторных батарей. В методическом плане можно использовать по оценке эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса в автомобилестроении.

Учитывая возрастающий интерес к расширению объемов производства и областей применения ЭМ, особенно в крупных городах и зеленых зонах, появилось много исследований по технико-экономическому обоснованию этого экологического транспорта.

На рисунке 10.1 показана сравнительная структура затрат на электромобиль и аналог автомобиль с ДВС (имеется в виду компактный городской автомобиль). Как видно по структуре затрат ЭМ дороже автомобиля с ДВС практически в 2,5 раза.

Если взять и сопоставить стоимость автомобиля «Лада-Калина» с ДВС и стоимость выпущенного ОАО «АвтоВАЗ» электромобиля в 2012-2015 гг. «ELLADA», то ЭМ будет дороже в 3,5-3,6 раз.

Поэтому при реализации ЭМ в нашей стране необходимо серьезное технико-экономическое обоснование. Главным стимулом реализации ЭМ в крупных городах является решение проблемы экологии и соответственно здоровья населения.

Интересен в этом смысле материал Арагонской лаборатории, где анализируется ценовая конкурентоспособность разных видов электрических приводов транспортных средств для рынка Германии к 2020 году.

В таблице 10.6 приведены значения потребляемой энергии для разных типов энергоустановок АТС и ЭМ.

Таблица 10.6

В таблице 10.7 дана ценовая раскладка для разных конфигураций силовых установок (при годовом пробеге 10000 км и сроке владения транспортным средством 4 года).

Таблица 10.7

Стоимость эксплуатации для электрифицированных шасси ниже при любых конфигурациях. Особенно стоимость энергии может быть снижена до 69%, если ездить на электричестве. В добавок, электромобили в общем требуют меньше обслуживания и ремонта, к примеру не требуется замена моторного масла, меньше износ тормозной системы благодаря частично рекуперативному торможению. Дополнительно, ТС с нулевым выхлопом не облагаются экологическим налогом, не требуют регулярной проверки токсичности. Эта оценка показывает, что к 2020-му году электромобили станут конкурентоспособными по отношению к традиционным ТС. Учитывая штрафы за выброс СО₂, даже гибриды и подключаемые гибриды демонстрируют выгоду в размере 2500 Евро по отношению к традиционным ТС. По электромобилям, разрыв в 4000 Евро всё ещё остаётся после учёта остаточной стоимости и стоимости эксплуатации. Тем не менее, этот разрыв уменьшается до 1000 Евро, если ежегодный пробег вдвое больше, т.е. не 10000 км/год, а 20000км/год. Для лучшего понимания этого влияния на конкурентоспособность разных силовых установок, был осуществлён анализ зависимости, в котором ежегодный пробег менялся от 5000км до 20000км.

Таблица 10.8

Эффективность внедрения АТС с КЭУ и ЭМ

Таблица 10.9

Эксплуатационные расходы ЭМ

В принципе этот эффект действует и на полностью батарейные электромобили т.к. они имеют самую низкую стоимость эксплуатации из всех рассмотренных концепций. Тем не менее, их ограниченный запас хода и длительное время зарядки не позволяют реализовать большие ежегодные пробеги в большинстве случаев использования.Следовательно, на протяжении следующей декады, электромобили будут интересны только для нишевых рынков (например в крупных городах) или для потребителей с большим желанием переплачивать за экологически чистую езду.

В долгосрочной перспективе, ТС на топливной ячейке (ТЯ) демонстрируют большой потенциал, т.к. они обещают больший запас хода чем ЭМ и относительно невысокое время заправки их накопителя водорода. Однако, в соответствии с этим анализом, ТЯ не будут экономически целесообразными в перспективе к 2020-му году. В основном благодаря высокой стоимости производства системы ТЯ, такие ТС демонстрируют на 27-49% более высокую общую стоимость владения, чем аналогичные традиционные ТС. Дополнительно, для широкого восприятия этой технологии рынком, необходимо разворачивание соответствующей водородной инфраструктуры.

Таким образом, в среднесрочной перспективе, гибриды (особенно подключаемые с внешней зарядкой) будут предпочтительным выбором для многих покупателей автомобилей благодаря их низким эксплуатационным затратам в сочетании с неограниченным пробегом.

Подтверждением эффективности широкого внедрения ЭМ являются их малые эксплуатационные расходы, что позволяет надеяться будет содействовать расширению области их применения. В таблице 10.8 приведены данные по стоимости эксплуатации ЭМ (евро/км) − для ЭМ они самые низкие 0,02-0,03, а также в табл. 10.9 сравнительные эксплуатационные расходы для ЭМ, а также по материалам (рис. 10.2) экономического преимущества ЭМ.

На сегодня вопрос приоритетности развития транспорта с электроприводом по анализу многих зарубежных и отечественных материалов можно определить как:

- ближайшая задача − внедрение транспортных средств с КЭУ на базе ДВС и начало мелкосерийного развития ЭМ;

- среднесрочная задача − развитие транспортных средств на базе ДВС (для автобусов, грузовых автомобилей, легкого коммерческого транспорта и легковых автомобилей) и более широкое внедрение ЭМ;

- долгосрочная задача − массовый выпуск транспортных средств с КЭУ и широкое внедрение ЭМ в крупных городах и зеленых зонах.

В любом случае внедрение транспортных средств с электроприводом на всех этапах должно сопровождаться технико-экономическим обоснованием по полному жизненному циклу.

Список литературы к главе 10

1. Методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса в автомобилестроении. - М , - 1999.

2. Ставров О.А. Перспективы создания эффективного электромобиля.
-М.: Наука, 1984.

3. Поляк Д.Г. Исследование тяговых режимов и технико-экономических показателей аккумуляторных автомобилей (электромобилей) МВТУ им. Баумана, 1961.

4. Щетина В.А., Морговский Ю.Я. и др. Электромобиль − техника и экономика. - М., - 1977.

5. Козловский А.Б., Яковлев А.И. Метод теоретической оценки технико-эксплуатационных параметров электромобилей//Автомоб. пром-сть, 1979г, № 1.

6. Ипатов А.А., Эйдинов А.А. «Электромобили и автомобили с КЭУ», Москва, НАМИ, 2004 г., 327 стр.