Одни эксперты безапелляционно ратуют за массовое внедрение электромобильности. Другие видят в перспективе такого внедрения колоссальную экологическую катастрофу. Третьи вообще считают, что негативное влияние эмиссии CO2 сильно преувеличено для достижения определенных политических целей. На самом же деле реальность такова, что требования к мобильности слишком широки и потому необходимы различные технологии трансмиссии. Только на условии их сбалансированного применения человечество получит во всех отношениях экологически чистый и эффективный транспорт.
Широкий взгляд на вещи
Ясно одно: на автомобильный транспорт из-за использования ископаемого топлива приходится сегодня значительная доля выбросов парниковых газов. Но это отнюдь не значит, что мы должны ограничиваться лишь электромобилями, в спешном порядке переходя на них любой ценой. Хотя, к сожалению, в настоящее время наблюдается очень предвзятая в своей тенденциозной однобокости дискуссия о технологиях трансмиссии будущего. Дискуссия по тем или иным причинам не учитывающая различные точки зрения.
Действующие сегодня европейские правила с их жесткими требованиями к защите климата для дорожного движения слишком ограничены. Это связано с тем, что принятые стандарты выбросов CO2 основаны на тестах выхлопных газов, которые учитывают только выбросы непосредственно от автомобиля. Выбросы же, возникающие при производстве, заправке или утилизации транспортного средства, его узлов и компонентов в принципе в расчет не берутся.
Однако решать климатические задачи надо во всем спектре негативного воздействия, используя все эффективные технологии и все доступные средства. Поэтому необходимо отойти от этого одностороннего акцента на выхлопных газах и перейти к подходу, который открыт для всех технологий и учитывает всю эмиссию CO2 в течение жизненного цикла автомобиля.
Более того, чтобы изменения технологий трансмиссии были объективны и были обусловлены не только политическими целями, нужен диалог, основанный на технологиях. К нему призывают ведущие мировые производители автомобильной отрасли. В частности, эксперты компании MAHLE с большим скептицизмом и озабоченностью относятся к мысли о дальнейшем ужесточении правил в текущих обстоятельствах и в то же время о представлении одного технологического подхода как единственного решения.
На то есть две причины. Во-первых, нынешняя парадигма вытесняет отдельные технологии с рынка, не учитывая возможности, которыми они уже сегодня помогают эффективно сокращать выбросы парниковых газов. По оценке специалистов, это не принесет положительных результатов.
Во-вторых, происходящий пересмотр целевых показателей выбросов CO2 на 2030 год всего через год после их принятия будет противоречить принципу уверенности в планировании, в котором нуждаются компании и потребители. Это вызовет нестабильность на рынке и создаст дополнительную нагрузку, в частности, на средние и мелкие компании, для которых трансформация отрасли уже стала огромной проблемой, и может стать еще более серьезной из-за последствий кризиса с коронавирусом.
Поэтому нужен более реалистичный и ответственный подход со стороны политиков и, следовательно, большая поддержка в решении стоящих перед автомобильными инженерами задач.
Новая жизнь ДВС
В MAHLE уверены, что ключ к устойчивой мобильности заключается не в отказе от двигателя внутреннего сгорания как такового, а в отказе от ископаемого топлива. К сожалению, эти две идеи слишком редко различаются в политических и общественных дебатах. В конце концов, холодное сгорание – как это происходит в топливных элементах – или обычное сгорание на основе климатически нейтральных энергоносителей может компенсировать текущий недостаток производительности батареи.
Например, применение синтетического топлива может немедленно дать большой потенциал экономии в существующем парке автомобилей. Это может стать решающим шагом на пути к достижению целевых показателей CO2, установленных на уровне ЕС. То есть двигатели внутреннего сгорания еще рано списывать со счетов. Работая на возобновляемых источниках топлива, они могут и должны стать частью системы привода, если общество хочет достичь амбициозных климатических целей.
Как будет выглядеть двигатель внутреннего сгорания будущего? Ответ – чистым, разумно электрифицированным и готовым к использованию альтернативных видов топлива. Модульная гибридная трансмиссия MAHLE показала, что двигатель внутреннего сгорания обладает огромным потенциалом и может иметь низкую эмиссию. Это стало возможным с такими продуктами, как термостойкие клапаны, которые допускают высокие температуры выхлопных газов и, следовательно, быстрый нагрев систем доочистки выхлопных газов. Специальные поршни и кольца обеспечивают низкий расход масла и низкий уровень выбросов твердых частиц. В переходных режимах или в динамических дорожных ситуациях двигатель внутреннего сгорания поддерживается электромотором.
Имеющиеся уже сейчас технологии могут немедленно улучшить существующий автопарк, добавив синтетическое топливо, или обеспечить движение без сажи и с нейтральным выбросом CO2, используя в качестве топлива «зеленый» водород и CO2, взятые из атмосферы. Это означает, что мы можем сжигать топливо чисто и таким образом делать больше для защиты климата в некоторых областях применения, чем это возможно в настоящее время с аккумуляторным электромобилем.
Интеллектуальная электрификация
Как говорят специалисты, для двигателей внутреннего сгорания будет характерна интеллектуальная электрификация. Это означает, что он будет поддерживаться как минимум одним электродвигателем, сочетающим в себе лучшие технологические решения. Постоянная выходная мощность транспортного средства может быть достигнута с помощью двигателя внутреннего сгорания в нескольких высокоэффективных рабочих режимах. Запас хода и быстрая дозаправка – не проблема. Когда в динамических условиях вождения требуется дополнительная мощность, в процесс включается электродвигатель, сокращая нагрузку на ДВС. При этом чем мощнее используемый электродвигатель/ли, тем меньше и проще может быть установленный ДВС.
Ну, а кроме того, мы можем ездить и вообще с нулевыми выбросами – только на электрике.
Если рассматривать глобальный парк легковых автомобилей, к 2030 году в рамках так называемого «сценария зеленой планеты», то этот парк, по оценке экспертов MAHLE, будет состоять из 175 миллионов электромобилей с аккумуляторными батареями и 960 миллионов автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Движущими силами такого сценария может быть, например, ужесточение законодательства о выбросах CO2, которое в настоящее время обсуждается. Используя возобновляемую электроэнергию для всех аккумуляторных электромобилей, можно сократить 425 млн тонн выбросов CO2. Такой же объем эмиссии может быть дополнительно сокращен, если парк автомобилей с ДВС будет эксплуатироваться с 20-процентной добавкой синтетического топлива, производимого с использованием возобновляемых источников энергии.
В конце концов, общество не должно себя обманывать: с международной точки зрения двигатель внутреннего сгорания еще значительное время будет играть ведущую роль. Согласно текущим прогнозам MAHLE, глобальная доля полногибридных и подключаемых гибридных автомобилей в секторе легковых автомобилей вырастет с примерно 3% сегодня до ориентировочно 20% к 2030 году. Для аккумуляторных электромобилей ожидается увеличение с почти 1% в настоящее время до около 16%.
Если же анализировать европейский рынок обособленно, то доля электрифицированных легковых автомобилей составит где-то 50%, из которых половина будет работать от аккумулятора, а остальная – от гибридного привода. Ужесточение законодательства о выбросах CO2 коснется и коммерческих автомобилей, 34% которых, вероятно, будут электрическими или гибридными.
Но в любом случае, как вы видите, речь идет не о полной электрификации транспортных средств. Все равно основная масса эксплуатируемой техники будет представлять собой автомобили гибридных конструкций: ДВС + электропривод в том или ином виде.
Многополярное будущее
Разумеется, привод будущего будет состоять не только из электрифицированного двигателя внутреннего сгорания. Несомненно, будет определен наиболее экологически чистый вид мобильности для каждого отдельного применения. Например, в то время как двигатель внутреннего сгорания или топливный элемент является наиболее экологически чистым вариантом для тяжелых перевозок на дальние расстояния, гибриды – при условии их правильного использования – хорошо справляются со средними нагрузками и расстояниями, а аккумуляторные электромобили особенно подходят для местного движения с небольшими нагрузками.
Для инженерного сообщества это означает последовательное расширение своего портфолио и ноу-хау по всему диапазону типов приводов и использование инноваций, гарантирующих альтернативным приводам действительно достойные позиции на рынке.
Не будет и не может быть одной трансмиссии будущего. Условия рынка, классы автомобилей и профили вождения слишком разнообразны, чтобы это стало реальностью. Профессиональное сообщество должно сделать все от него зависящее: электрификацию, разработку топливных элементов и использование водорода и альтернативных видов топлива в интеллектуально электрифицированном двигателе внутреннего сгорания. Это означает, что, с одной стороны, надо оптимизировать технологии для двигателей внутреннего сгорания, позволяя использовать альтернативные виды топлива. С другой стороны, продвигаться вперед в своей деятельности в области альтернативных типов приводов, электромобилей и др. Вот почему, в частности MAHLE, решительно работает над фирменной двойной стратегией и продолжит делать это в будущем.