Илон Маск перешагнул через законы физики

«Как важнейшее звено в транспортных перевозках, грузовой автомобиль и чистая электротяга по законам физики несовместимы» — такого мнения придерживаются Мартин Даум (руководитель компании «Daimler Truck»), а также крупнейший акционер «Microsoft» Билл Гейтс.

По их мнению, знаменитый проект «Tesla Semi» является крайне непрактичным. Это резкое высказывание появилось не на пустом месте и имеет под собой ряд оснований. В первую очередь оно относится к установленной на автомобиле батарее, которая весит несколько тонн, плюс для ее размещения требует довольно много места.

Казалось бы, едва ли кто-то возьмется за идею создавать заведомо сложный в исполнении грузовой автомобиль. Но вот, внезапно, Илон Маск (сооснователь «Tesla») представляет такой грузовик и его общий вес, вместе с вышеупомянутой батареей, дает понять, что рассуждения Даума и Гейтса были ошибочными.

Грузовик Tesla Semi

И, получается, что Илон Маск смог сделать невозможное, да так ловко, что на подобный проект даже не нашлось конкурентов. А все потому, что в него мало кто верил. Но в чем заключается спор между автомобилем «Tesla Semi» и физическими постулатами?

Еще в прошлом веке, в 50-х гг. в Америке был проведен ряд экспериментов, и выяснилось: когда нагрузка на одну ось автомобиля вырастает в десять раз, при таком воздействии износ дорожного покрытия увеличивается в десять тысяч раз!

Говоря научным языком: износ дороги возрастает пропорционально 4-й степени от нагрузки, которая приходится на одну ось. И получается, что грузовик, перевозящий какой-либо груз, воздействует на дорожное полотно в десять раз сильнее, чем обычный легковой автомобиль.

Под действием тяжелого, груженого автомобиля асфальтовое покрытие деформируется, появляются неровности, что в конечном итоге приводит к его разрушению. Вот почему в более чем 90% случаев разбитых дорог принято винить грузовики.

Например, в Соединенных Штатах предельная масса грузовых автомобилей составляет 36,16 тонны. И если увеличить это число хотя бы на 20 процентов, получится, что ущерб от проезда каждой грузовой машины возрастает в два раза!

Для стандартных грузовых автомобилей это не является какой-то непреодолимой сложностью, поскольку вес бака с дизельным топливом на 450 литров составляет около 0,4 тонн. При расходе топлива 35 литров на сотню километров, с таким запасом можно преодолеть около 1300 км. Если грузовик будет тянуть за собой пустой полуприцеп, то его примерный вес будет 10-16 тонн, то есть порядка 20 тонн груза еще можно взять с собой.

Однако же Билл Гейтс и Мартин Даум делали акцент на том, что для хорошего ходового запаса грузовику однозначно потребуется тяжелый аккумулятор. А если его вес будет солидным, значит, его возможности перевезти большой груз будут резко сокращаться.

Как высказался Билл Гейтс, такой грузовой автомобиль станет просто «impractical» (непрактичным). А г-н Даум даже пообещал приобрести сразу два подобных грузовика, если у Илона Маска получится воплотить эту задумку в реальность. Но почему же два?

Первый – чтобы его разобрать, а второй – чтобы досконально его изучить. И все потому, что появление подобной машины это спор с самими законами физики, ведь на всей нашей планете они действуют одинаково, вне зависимости от конкретной страны и континента.

Грузовик Tesla Semi

Но недавний экспериментальный проезд грузовика «Tesla Semi» показал уверенное преодоление автомобилем 800 километров пути, как при движении по ровному дорожному покрытию, так и при подъеме на склонах. Общая его масса составила 36,7 тонны.

Эта цифра немного превышает разрешенный предельный вес, однако в Америке для грузовиков, не использующих дизельное топливо, этот показатель может быть увеличен на 0,9 тонн. Грузовик «Tesla Semi» в ходе тестовых испытаний перевозил груз (бетонные ограждения) общей массой 19,8 тонны, при этом вес фуры с полуприцепом составлял 16,9 тонны. Если брать вес обычного полуприцепа (в США) он будет составлять порядка 4,5 тонны, в свою очередь весовой показатель для «Tesla Semi» составляет 12,4 тонны.

А что же «Daimler»? Его проба пера в сфере электрогрузовиков выразилась в появлении электрогрузовика «eCascadia» с предельной массой 37 тонн. Только вот дальность поездки подкачала: всего 370 км против 800 км у «Tesla». Кроме того, до неполных ста процентов батарею придется заряжать примерно часа полтора, не меньше.

Грузовик eCascadia

И получается, что немецкий концерн с многолетним опытом дал маху со своей «eCascadia», поскольку для перевозок на большие расстояния такой грузовик явно не подойдет. А вот новичок «Tesla» оказался фаворитом этой конкурентной борьбы.

Грузовик eCascadia

Как только состоялась первая презентация «Semi», Илон Маск сознательно не стал делать акцент на цифре грузоподъемности своего автомобиля. Ведь в сравнении с дизельными фурами этот показатель был на 6 тонн меньше. С одной стороны может показаться, что это различие весьма существенно.

Однако стоит учитывать, что около 70% перевозимых товаров в США относятся к группе хозяйственно-бытовых и стандартно упаковываются в легкие картонные коробки. Это дает одновременно компактность груза, а также его сравнительно небольшой вес за счет облегченной упаковки. Вот почему уже сегодня компания Илона Маска с уверенностью строит планы на выпуск порядка 50 тысяч электрогрузовиков в год.

Конечно, хочется спросить, почему же в «Daimler» не учли тот факт, что «Tesla» ведет работу над аналогичным автомобилем с батареей большей емкости? Ведь показатель 1 кВт⋅ч на 6 кг массы возник не из пустоты, компания пришла к этому спустя несколько лет.

Дело в том, что «Daimler» основывался на расчетах инженеров – представителей западной автомобильной промышленности, а они оперировали цифрами весьма просто: расход дизельного грузовика с загрузкой на сто километров пути составляет 35 литров. Когда сгорает 1 литр топлива, выделяется энергии в количестве 10,7 кВт⋅ч и получается, что для преодоления 100 км дорог потребуется порядка 150 кВт⋅ч.

Грузовик eCascadia

На самом деле рынок тяжелых грузовиков никогда не был простым для освоения. Достаточно вспомнить «Nikola Motors» — американского производителя электромобилей, который в качестве топлива для своих автомобилей выбрал водород.

Nikola Motors

Его изготовление предполагалось осуществлять на мощностях «Iveco» и продавать не только в водородной модификации, но и электрической. Однако цена на водородное топливо оказалась непомерно высокой, и снижаться по стоимости, судя по всему, она не планирует.

Nikola Motors

Но вернемся к цифре в 150 кВт в час, заявленной на расстояние в сто километров. Для преодоления расстояния в 800 км потребуется 1200 кВт и батарея подобной мощности должна быть поистине огромной и иметь большой вес. И фактический расход энергии будет значительно больше, чем у грузовиков на дизельном топливе. Получается, что грузовые потери у «Tesla Semi» будут составлять семь тонн и более.

Tesla Semi Nikola One

Если взять стандартный грузовик в США, то его возможности в перевозке грузов ограничиваются цифрой в 24 тонны. Конечно, есть и более сильные рабочие лошадки», которые способны тянуть до 26 тонн, только вот для поездок на дальние расстояния они, к сожалению, не самый подходящий вариант.

И тут появляется «Tesla Semi», которая уверенно везет те же 20 тонн, но уже на 800 километров. Вот и получается, что, вопреки ожиданиям «Daimler», новый грузовой автомобиль справляется со своими задачами на отлично.

Также не будем сбрасывать со счетов такое понятие как «аэродинамика». Если взять типичную фуру в Америке, ее обычная скорость движения начинается от 80 километров в час. Конечно, грузовик может ехать и быстрее, но уже с этой цифры более половины энергозатрат машины расходуется на то, чтобы преодолеть сопротивление воздушного потока.

На графике видно, что при скорости более 80 км/час аэродинамические свойства увеличиваются, а вот сопротивление машины раскачиванию стремится вниз. Правда, основательно заниматься оптимизацией аэродинамики для грузовых автомобилей желающих немного. Ведь куда проще производить уже обкатанный, проверенный вариант, который пусть и не идеален, но уже точно не подведет.

Приведем для понимания пример из несколько цифр: для обычного грузовика коэффициент сопротивления будет варьироваться в пределах значений 0,5-0,9. У «Tesla Semi» он составляет 0,36 и это огромная разница, которая дает грузовику возможность потреблять меньше энергии примерно на десять процентов! Как удалось Илону Маску достичь таких результатов?

Немаловажным условием для появления «Tesla Semi» стал тот факт, что Илон Маск – сам себе хозяин, у него нет необходимости доказывать начальству правильность тех или иных решений, добиваться проведения тестовых испытаний и доказывать свою правоту. Он просто стремился создать лучший грузовик среди конкурентов, приняв во внимание допущенные теми ошибки.

Сложно сказать, кто первым пришел к мысли о том, что от кабины к полуприцепу неплохо бы применить обтекатель, что давало бы несколько плюсов к аэродинамике грузовика, но Илон Маск воплотил эту идею в реальность и не прогадал.

Отдельно следует сказать об электромоторах, которыми снабжена модель «Semi». Они были взяты от «Tesla Model S», а это, на минутку, автомобиль, который разгоняется быстрее всех в мире! При загрузке машина может развивать скорость до 96 км/час примерно за 20 секунд, а без груза ей будет достаточно лишь пяти секунд.

Производитель особо акцентирует внимание на мощности грузовика, приводя в пример его способность быстро забираться в гору даже при затяжных подъемах. В интернете можно найти видео, где «Tesla Semi» соревнуется со своим дизельным конкурентом и уверенно выходит вперед.

Электрофура также получает солидную подзарядку, когда идет торможение двигателем. Соответственно, чем больше мощность у мотора, тем выше мощность при торможении. Фактически моторы грузовика трудятся в формате генераторов: они извлекают энергию в момент, когда грузовик замедляет свое движение. Отсюда и получается такой скромный расход – 106 кВт часов на сотню километров. Потребление энергии уменьшилось на 29% и, учитывая, что это первый серийный грузовик у «Tesla», этот показатель можно считать очень хорошим.

Илон Маск всегда показывал себя человеком, открытым для нововведений и необычных экспериментов. Ему не чужды оригинальные идеи и, в некотором роде, радикальные пути их достижения. Ни одна другая компания по производству автомобилей не может похвастаться такой динамичностью.

Так получилось и у «Daimler»: не стали они замахиваться на грузовики с возможностью преодолеть 800 километров, а предпочли старую, проверенную годами классику в сборке большегрузов. Ведь зачем улучшать то, что уже и так работает пусть неидеально, но хорошо?

А улучшать, на самом-то деле, было нужно. Вспомнить даже «Tesla Model 3», которая была представлена еще в 2016 году. Да, не грузовик, но расход на сотню километров менее, чем 16 кВт часов – это ли не повод задуматься? Уже тогда машина смогла обойти своих собратьев с ДВС по аэродинамическим свойствам и получила во всех возможных тестах 5 баллов из пяти возможных. Только за первые сутки число забронированных для покупки машин превысило 180 тысяч! Поэтому в экономическом смысле марка «Semi» — однозначная победа в своем классе.

Если взять уровень цен, который сегодня удерживается в американских штатах на электроэнергию и солярку, то в сравнении будет ясно видно, что «Semi» — весьма экономичный вариант для своих владельцев. При крупном потреблении электроэнергии покупатель в США вносит плату в размере 9 центов за кВт⋅ч, т.е. за все время использования электрогрузовика машина «съест» 180 тысяч долларов, против 710 тысяч, потраченных на покупку дизельного топлива.

Грузовик Tesla Semi

Согласитесь, разница в 530 тысяч долларов действительно впечатляет. Кроме того, производитель гарантирует безотказную работу батареи в течение восьми лет.

Дальновидность Илона Маска и его интерес к сектору грузовых автомобилей вполне объясним. Уже сегодня число грузовиков неуклонно возрастает, параллельно увеличивая и топливные расходы на такое число автомобилей. Однако нефтяные запасы не вечны, в какой-то момент ее количество на планете начнет сокращаться, поэтому уже сейчас есть смысл подумать над созданием надежного электрогрузовика, чем Илон Маск успешно занимается.

По аналитическим прогнозам, если полностью перевести все существующие грузовые автомобили на электроэнергию, мировое использование нефти можно снизить на 18 процентов.

Уже сегодня мы становимся свидетелями того, как электрические грузовики постепенно отвоевывают нишу у своих дизельных собратьев. По данным статистики, именно дизельные грузовые автомобили в США являются причиной 36% выбросов вредных микрочастиц в атмосферу. Они являются причиной загрязнения воздуха, оказывают отрицательное влияние на растительность, в том числе и на сельскохозяйственные угодья, проникают в почву и воду.

Специалисты подсчитали, что такой экологический коллапс уносит жизни около 18 тысяч человек в год и существенно ухудшает здоровье жителей крупных мегаполисов. При переходе на электромоторы, есть вполне реальный шанс на улучшение экологии в стране, а также здоровья ее граждан.

А теперь о том, что касается цены: окончательная стоимость «Semi» еще не объявлена, но примерные предположения уже есть. Цена дизельного грузовика «8 класса» (тяжелые автомобили) в среднем составляет 130000 долларов. Расчетная стоимость от производителя — 200000 долларов.

Но даже если предположить, что цена будет значительно завышена, такое приобретение все равно останется выгодным для покупателя, в первую очередь по причине долговечности автомобиля. Сейчас корпорация «Tesla» занята мелкосерийным выпуском «Semi». На наращивание объемов производства и продаж, по расчетам компании, потребуется примерно один год. А уже к 2024 году в планах «Tesla» выпускать по 50 тысяч грузовиков ежегодно.

А теперь давайте помечтаем, что грузовик «Semi» внезапно стал метановым. В этом случае пришлось бы использовать порядка 170 кг сжиженного газа, его бак стал бы существенно легче. Даже если принимать во внимание вес двигателя и трансмиссии, все равно автомобиль получился бы меньше по весу, нежели электрокар. Вслед за этим следуют рассуждения о количестве топлива для такого варианта. Подсчитано, что в среднем метановый вариант «Semi» обойдется владельцу примерно на 30% дешевле, чем электрофура. Опять же и в плане экологии выбросов у метана предполагается меньше.

Однако Илон Маск решил не следовать по данному пути и остановил свой выбор на электрокарах, почему? Вполне вероятно, что с его точки зрения глобальное потепление это действительно серьезная проблема современности, бороться с которой нужно всеми доступными способами. Такие убеждения разделяют множество жителей в разных странах. Судя по всему Илон Маск тоже их поддерживает.

Еще один важный момент: сделать безуглеродным метановый грузовик не получится в принципе, чего нельзя сказать об электрокаре. Опять же нужно помнить, что сам Илон Маск начинал с производства легковых электрических автомобилей и в этой сфере он имеет весьма неплохой опыт.

Что касается дизельных грузовиков, эта сфера для него еще мало изучена. И даже подборка необходимого персонала, конструкторов, инженеров — процесс тщательный и весьма небыстрый. Поэтому, как говорят в пословице: «один хороший опыт важнее семи мудрых советов ».

Ну и самый главный вопрос: как же вся эта ситуация с электромобилями может отразиться на России? Здесь надо понимать, что в ближайшее десятилетие говорить об активном использовании электрокаров в России, к сожалению, не приходится. Главная причина – стоимость литиевой батареи, которая уже сегодня достигает более 200 долларов за кВт/час.

И даже если взять в расчет расстояние, к примеру, в 400 километров, то для его преодоления придется солидно раскошелиться. Готовы ли российские граждане тратить львиную долю средств на поддержание работы грузовика? Очень сомнительно.

Что касается электрогрузовиков, да, сегодня их стоимость примерно в два раза выше, по сравнению с обычными. И даже стоимость одной батареи можно сравнивать с ценой целого грузовика. Только вот при активном использовании грузовика его пробег может составить до сотни тысяч километров за год, что примерно раз в пять больше, чем у легкового автомобиля. А это значит, что средства, вложенные в покупку нового грузовика, однозначно окупятся.

Только вот текущее положение дел, санкционная политика и многие другие моменты нашей действительности не способствуют скорому приходу «Tesla» на российский рынок. Да, можно понадеяться на иных иностранных производителей, только вот повторить аналогичные параметры за примерно такую же или меньшую сумму – задача крайне сложная.

Если говорить об отечественном производителе, то при нынешней санкционной блокаде основных поставок из-за рубежа, при большой разницы стоимости рубля по отношению к доллару, ожидать организации подобного производства в России как минимум наивно.

Самый приемлемый и вполне реальный вариант, это дождаться копий «Semi» от наших друзей из Поднебесной. Но аналитики на этот счет делают весьма осторожные прогнозы и называют даты не ранее 2030 года. Если ситуация будет разворачиваться именно по такому сценарию, то у дизельных грузовиков «КАМАЗ» останется крайне мало шансов на успешную конкуренцию.

Для производства это будет означать сложное положение дел, для населения в целом – шанс на улучшение экологической ситуации в стране. Вот такая многополярная картина вырисовывается.

Но если предположить, что «КАМАЗ» внезапно переведет все фуры на газовое оборудование, в сравнении с метаном они обойдутся дешевле? Теоретически – да, но пока предпосылок к таким массовым кардинальным изменениям у «КАМАЗА» не предвидится.

KAMAZ-5490- 80804-5Р(90)

Сегодня существует такая модель KAMAZ-5490- 80804-5Р(90), которая в работе использует как сжиженный природный газ (СПГ), так и компримированный природный газ (КПГ). С одной стороны на грузовик установлен криогенный топливный бак, вместимостью в 203 кг, с другой — 4 газовых баллона, каждый из которых вмещает в себя по 123 литра, общим объемом в 98 куб.м.

На одной заправке, если верить производителю, можно преодолеть до 950 километров. То есть по длительности маршрута «КАМАЗ» в определенной степени обгоняет «Semi», да и по стоимости – дешевле. Опять же и зарядить батарею для электрокара по времени получается намного дольше, чем залить тот же жидкий газ. Дольше заправка – длиннее очереди на заправочных станциях, а, следовательно, одна единица оборудования для заправки грузовика уже будет работать не столь эффективно и за час сможет обслужить меньшее число клиентов.

Но, как обычно бывает в России, есть пара нюансов. В первую очередь это тот факт, что с момента развала Союза и до сегодняшнего дня в РФ весьма редко появляются действительно уникальные изобретения, которые достойны называться мировой сенсацией. Нет, возможно, сенсации и имеют место быть, но не в автомобильной промышленности, к сожалению.
Двигатель внутреннего сгорания требует основательной переделки для работы с метаном.

По сути, требуется изготовить принципиально новый двигатель, чем «КАМАЗ» в данный момент едва ли готов заниматься. Поскольку на такую разработку потребуются временные и финансовые затраты, а также штат специалистов, способных справиться с такой задачей. А пока для своих газовых образцов грузовой техники, концерн приобретал китайские «Weichai WP12NG 400», а это уже явно не отечественные разработки.

Но еще половина дела – изготовить собственный рабочий двигатель. Главное – его дальнейшая эксплуатация в условиях российской действительности. А для этого потребуется активное обустройство газозаправочных станций на дорогах всей страны. Будет ли этим активно заниматься «КАМАЗ»? Очень сомнительно.

Конечно, в России есть свое национальное достояние под названием «Газпром». Только вот в настоящий момент он не готов массово обустраивать газовые заправки по всей стране. А объясняет «Газпром» свою позицию очень просто: сегодня в России нет массового потребления газа для заправки автомобилей. Значит, и выгоды для компании в таком проекте тоже нет.

Остается надеяться лишь на то, что «КАМАЗ», либо какой-то другой автоконцерн, сможет найти своего Илона Маска, который будет в состоянии не только организовать с нуля изготовление собственных двигателей, но и после построить сеть заправочных станций. В противном случае на большой интерес к подобным грузовикам при отсутствии заправок рассчитывать не приходится.

Но для такого решительного шага потребуются и финансовые вложения, и некоторое время для отладки всех процессов. Кроме того, не обойтись и без поддержки на уровне государства, а также нацеленности общего мышления только на свое, отечественное производство, без привязки к поставкам извне. Готова ли Россия к такому серьёзному шагу? Сказать трудно. Но однозначно новое топливо потребует новых, кардинальных перемен.

Ссылка на основную публикацию