Кажется, будто электрокары – это новый этап в эволюции авто, который заменит неэкологичные бензиновые автомобили. Но мы имеем дело с тем случаем, когда следует вспомнить поговорку «все новое – это хорошо забытое старое»: ведь электрический двигатель был изобретен раньше, чем двигатель внутреннего сгорания, а электромобили появились раньше, чем их бензиновые собратья.
Электромобиль, 1895 год
Первый электрический двигатель был изобретен Майклом Фарадеем в 1821 году, когда великий физик продемонстрировал возможность преобразования электрической энергии в механическую. Казалось бы, электричество массово вошло в жизнь людей только во второй половине 20 века, но при этом первый электрический двигатель был сконструирован намного раньше — всего через 9 лет после Бородинской битвы! Магнетизм и электричество захватили умы ученых по всему миру, что привело к быстрому развитию данной области. Уже в 1828 году венгерский изобретатель Аньош Йедлик смог внедрить электромотор в игрушечную модель автомобиля и показать, что машина может успешно двигаться. Первая машина на электрическом двигателе с использованием гальванических элементов была создана в 1837 году изобретателем Робертом Дэвидсоном. Кроме автомобилей электродвигатели пытались внедрить и на другой транспорт: например, в 1839 году русским изобретателем Б.С. Якоби была создана лодка, которая успешно могла перевозить 14 человек. Этот случай стал первым применением электродвигателя для общественного транспорта. Правда, в промышленное производство электролодка так и не вышла.
Электрокар из германии, 1904 год |
С изобретением в 1859 году свинцово-кислотных аккумуляторов, поддерживающих перезарядку и позволяющих долгое время сохранять заряд, промышленники стали вкладывать значительные средства в развитие электромобилей. Вскоре европейские и американские города наводнили тестовые образцы электромобилей, которые наравне с конными экипажами гордо ехали по центральным улицам, удивляя зрителей. В 1890-х годах значительно повысилась емкость аккумуляторов, что сделало автомобили на электродвигателях более привлекательными.
Электрическое такси на улице Вашингтона, США, 1905 год
Золотой век электромобилей наступил в конце 19 века: различные модели поступили в массовое производство, в крупных городах организовывались даже таксопарки из электромобилей. Их скорость обычно не превышала 35 км\ч, а дальность езды на одной зарядке составляла около 70 км. В 1892 году был построен и первый в мире электробус – его создал русский инженер Ипполит Романов. Электробус мог перевозить 17 пассажиров на дальность 60 км и развивал скорость до 40 км\ч.
Электромобиль La Jamais Contente, впервые преодолевший отметку в 100 км/ч на суше, 1899 г.
О популярности электромобилей красноречиво говорит статистика: в начале 20 века в США автомобилей с электродвигателем было в 1,73 раза больше, чем бензиновых.
А как же обстояли дела с двигателем внутреннего сгорания (ДВС)? И хотя идея газового ДВС была известна еще с конца 18 века, и в течение последних десятилетий инженеры успешно внедряли и эксплуатировали работающие на газовом топливе двигатели, бензиновый ДВС был изобретен лишь в 1876 году немецким инженером Отто Николаусом.
| Рекомендуем |
Первые автомобили с бензиновыми двигателями начали выпускаться в конце 19 века несколькими независимыми производителями. Первый массовый выпуск бензиновых автомобилей начался в 1888 году Карлом Бенцом – в это время электромобили вовсю рассекали по улицам городов.
В начале 20 века бензиновые двигатели по массовости все еще проигрывали электрическим: сказывалась высокая цена на топливо и сложность в его получении. Запас хода и развиваемая скорость у электрических и бензиновых автомобилей были примерно одинаковыми.
Закат электромобилей произошел вследствие нескольких факторов. Во-первых, получение электроэнергии было дорогим удовольствием: отсутствовали привычные нам сегодня АЭС и «зеленые» источники электроэнергии. Первостепенной задачей стало обеспечение энергией городов вследствие всеобщей электрификации. Себестоимость же добычи нефти снижалась, открывалось все больше месторождений, а бензиновый ДВС претерпевал значительные усовершенствования куда быстрее, чем электрический. Постепенно человечество в большинстве своем перешло на бензиновые двигатели, а электромобили отошли на задний план, чтобы стать вновь популярными в 21 веке.
Иллюстрация: depositphotos | @ Sonar
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Первый электромобиль идентифицировать очень сложно. Множество изобретателей в ХIХ веке строили свои модели, но достаточно массовым их выпуск стал лишь в начале двадцатого века, когда уже вовсю развивался и совершенствовался двигатель внутреннего сгорания - главный конкурент элетромоторов и сегодня. Перечислим же основные вехи истории электромобилей.
Первое упоминание о том, что электричество приводит в движение некую модель относится к 1828 году, когда венгр Аньос Джедлик создал крошечный автомобиль, больше похожий на скейтборд, с самым первым вариантом электромотора. Конечно, настоящую машину такой мотор передвигать бы не мог, но это был первый шаг.
Между 1828 и 1839 годами (точная дата, к сожалению, неизвестна) шотландец Роберт Андерсон изобрел первый экипаж на электрической тяге. Также небольшой автомобиль был разработан и построен голландцами Стратином Гронингеном и его помощником Кристофером Беккером в 1835 году.
Более совершенные модели были созданы около 1842 года, американским кузнецом Томасом Давенпортом и тем же Робертом Андерсоном. Новшеством в этих автомобилях было первое практическое использование идеи о неперезаряжающихся электрических ячейках. В 1847 году в городе Питсбург работал локомотив, который «питался» электрическим током от рельсов.
Следующий шаг состоял в улучшении аккумуляторной батареи, позволявшей автомобилям преодолевать большие расстояния без подзарядки. Здесь надо отметить французов Гастона Платье (1865) и Камиля Форе (1881). В 80-х годах XIX века Ральф Уорд запустил в Лондоне линию движения электрических омнибусов (предтеча современных автобусов). Неудивительно, что именно Франция и Великобритания были первыми странами, которые на государственном уровне занялись популяризацией электромобилей.
На рубеже веков - в 1899 году именно на построенном бельгийцем Камилем Женатци автомобиле La Jamais Contente был установлен рекорд скорости планеты на суше - 68 миль в час.
Удивительно, но до 1895 года США не уделяли пристального внимания разработке электромобилей. Впрочем, энергичная американская нация быстро компенсировала свое отставание в этом вопросе. В 1895 году некто A. L. Ryker построил первый электрический велосипед, а четырьмя годами ранее William Morrison разработал шестиместный пассажирский вагон, способный передвигаться на электричестве. В 1897 году первое коммерческое использование электроавтомобилей зафиксировано в Нью-Йорке - там их использовали в качестве такси. В Филадельфии же с помощью электричества осуществлялись вагонные пассажирские перевозки.
Ярким образцом технической мысли Америки того времени является экипаж Вуда. Стоил он $ 2000 (немало с учетом тогдашних цен) и мог передвигаться со скоростью 14 миль и запасом хода 18 миль. Позже, в 1916, Вуд построил и гибридный автомобиль, оснащенный как электромотором, так и двигателем внутреннего сгорания.
Развитие электромобилей достигло высшей точки на переломе столетий. В то время электрические авто имели массу преимуществ перед бензиновыми - в стоимости эксплуатации, в отсутствии вибрации, шума и запаха. Кроме того, надо учесть, что переключение передач на ранних бензиновых машинах было довольно трудным делом, а на их электрических собратьях этого не требовалось. Да и вообще, в электромобилях ручного труда для их запуска почти не требовалось, что, конечно, являлось их несомненным преимуществом. Третий участник «соревнования», паровые машины, тоже не требовали переключать передачи, однако на морозе требовалось довольно значительное (до 45 минут) время для их запуска. Кроме того, паровые машины нуждались в воде и имели таким образом еще меньший запас хода, чем их электрические «конкуренты». Хорошие дороги в то время были только в городах, что предопределяло довольно низкую мобильность населения - что полностью соответствовало возможностям электромобилей.
Хотя средняя стоимость автомобилей того времени составляла около $ 1000, ранние модели, создававшиеся для очень состоятельных людей, нередко были украшены роскошными деталями. Стоимость таких моделей доходила до $ 3000.
Пик производства электромобилей приходится на 1912 год, в 20-х годах двадцатого века они использовались очень широко, в основном для пассажирских перевозок. Существует несколько причин, объясняющих то, почему электромобили на несколько десятилетий ушли с автомобильной сцены мира:
1. К 1920-м годам в США (да и в других развитых странах мира) были построены дороги вполне приличного качества. Соответственно, потребовались транспортные средства, способные преодолевать большие расстояния без дозарядки или дозаправки.
2. Открытие в Техасе месторождений нефти снизило цены на бензин, что сделало автомобили с бензиновым двигателем более доступными.
3. В 1912 году Чарльз Кеттеринг изобрел электрический стартер, который избавлял от необходимости крутить ручку.
4. Генри Форд своим массовым производством автомобилей сбил цену до вполне приемлемого уровня в $500-$1000 за штуку. Электрические же автомобили, напротив, продолжали расти в цене. В 1912 году электрический родстер был продан за $1750, а аналогичную бензиновую - всего за $ 650.
| См. также: | См. также: |
| См. также: | См. также: |
Сегодня рынок завоёвывают гибридные автомобили и электрокары, а между тем первый русский электромобиль был создан инженером Ипполитом Романовым в ещё в 1899 году. Автомобиль был достаточно комфортабелен, а его двигатель по мощности превышал мощность существовавших в то время бензиновых аналогов.
Появление первого русского электромобиля связано с занятной историей. В 1896 инженер Яковлев и предприниматель Фрезе впервые в России построили машину, которая должна была заменить все конные пролётки. Но судьбу автомобиля сломали лошади. Оказалось, что они очень пугаются рёва двигателя. Да это и понятно – грохот мотора первого российского автомобиля мог заглушить полковой оркестр на плацу. Заслышав такие звуки, лошади становились просто неуправляемыми. И однажды в Москве при встрече с автомобилем кони, волокущие за собой конку из ворот Шереметьевской больницы, сорвали её в рельс, смяли торговые ряды у Сухаревой башни, разворотили уличный туалет. После этого и в Москве, и в Петербурге автомобиль запретили.
Вспомнили о проекте только через три года, когда инженер-железнодорожник Ипполит Романов принёс Фрезе чертежи электрического кэба, который работал от аккумуляторов. И хотя идея была не нова, аккумуляторы и были главной особенностью 2-местного электромобиля.
Аккумуляторные батареи, предложенные Романовым, отличались более тонкими пластинами, чем батареи того времени. При этом расположить их предполагалось не вертикально, а горизонтально. К тому же они были гораздо легче более ранних аналогов – их вес был равен 30% от общей массы, а не 66%, как ранее.
Батареи располагались под салоном в специальном отсеке, водительское место находилось над ними. Электричество от аккумулятора поступало на 2 двигателя, которые приводили в движение ведущие колёса. Конструкцию двигателей придумал сам Романов. Совокупная мощностью двигателей была около 100 л.с., что значительно больше, чем у бензиновых авто того времени. Запас хода электромобиля составлял около 65 км, а заряд батареи держался четверо суток.
Оригинальная подвеска обеспечивала плавность хода. Все колёса при этому были деревянными. Впрочем, в автомобиле до мелочей было продумано всё.
Но внедрение автомобиля оказалось невозможным, поскольку в тележных сараях, где хранились экипажи, не было электричества, а проводить его запрещали пожарные. Так русскому элекромобилю и не пришлось стать массовым транспортом.
Как и в случае многих других сложных, системных изобретений развитие идеи электромобиля и его конструкции происходило в несколько этапов, поэтому весьма затруднительно сказать, когда был создан первый электромобиль, и выделить изобретателя, внёсшего основной вклад.
Первый патент на электромобиль был выдан уже в 1799 году в Великобритании , но это была только идея, а не работоспособная конструкция, потому что ещё не было создано источника тока и электродвигателя. Но уже спустя год стараниями итальянского физика Алессандро Вольта появился источник тока – знаменитый «вольтов столб» – первичный химический источник тока, состоявший более чем из сотни медных и цинковых пластин, разделенных сукном, которое было пропитано кислотой. Как и современные батарейки, пластины требовали периодической замены (они растворялись). Именно такие батареи и получили самые первые электромобили.
Принцип преобразования электрической энергии в механическую был показан британским учёным Майклом Фарадеем в 1821 году в опыте со свободно висящим проводом, окунающимся во ртуть. Постоянный магнит был установлен в середине ванны со ртутью. Когда через провод пропускался ток, провод вращался вокруг магнита, показывая, что ток вызывал циклическое магнитное поле вокруг провода. Развитием этого опыта стал униполярный двигатель – колесо Барлоу – демонстрационное устройство, малопригодное для практического применения.
Стремясь создать электрический двигатель для решения практических нужд, конструкторы пытались подражать принципу действия парового двигателя – якорь двигателя совершал возвратно-поступательные движения. Ученый Борис Якоби (Россия, Пруссия) пошел другим путем, создав в 1834 году первый в мире практически пригодный электродвигатель с вращающимся якорем и опубликовал теоретическую работу «О применении электромагнетизма для приведения в движение машины». С этим изобретением всё было готово для создания электромобиля.
И появление первого в мире электромобиля не заставило себя ждать: в начале тридцатых годов XIX века (точная дата неизвестна) шотландец Роберт Андерсон построил электромобиль-модель, который считается первым в истории. В 1835 году голландский профессор Сибрандус Страгингх и Томас Дэвенпорт из Вермонта (США) сделали еще по электромобилю-модели. В 1842 году шотландец Роберт Дэвидсон и тот же Дэвенпорт построили машины, которых уже не были моделями, а могли возить людей . Электродвигатель в повозке питался от кислотных аккумуляторов (огромные ванны с серной кислотой) . Повозка Дэвидсона обладала крайне малой скоростью, была огромна и неповоротлива, что однако было характерно для большинства дорожных транспортных средств того времени.
Существенным толчком в развитии электромобилей явилось изобретение французом Гастоном Планте свинцово-кислотного аккумулятора в 1859 году. Эксплуатировать электромобили с перезаряжаемыми батареями было существенно удобнее, чем заменять цинковые пластины. Так в 1881 году на дороги Парижа выехал электрический трицикл Шарля Жанто (изобретателя рулевой трапеции), а в 1888 году Рэтклиф Вард пустил по улицам Лондона электрический омнибус, начав коммерческое использование электромобилей. Отметим, что трамвай появился в 1881 году, а троллейбус – в 1882 году.
В 1889 году инженер Ипполит Романов создал первый российский электромобиль . Особенностью двухместного электромобиля Романова была его малая масса. Он весил всего 720 кг, тогда как электромобиль марки «Жанто» – 1440 кг.
1 мая 1899 года в местечке Ашер рядом с Парижем бельгийский гонщик-изобретатель Камилл Жанатци вывел на старт самодельный электромобиль «La Jamais Contente» (фр. «Всегда недовольная»). Он имел форму снаряда, суммарная мощность его двух электромоторов составляла 50 кВт (67 л. с.), а «обут» он был в пневматические шины «Michelin». Аккумуляторные батареи располагались на шасси внутри кузова и на задней оси. Максимальная сила тока 250 А при напряжении 200 В. Масса в снаряженном состоянии была около 1000 кг. Жанатци создал первый автомобиль, преодолевший 100-километровый рубеж скорости с результатом в 105,9 км/ч. Это не могло не способствовать популяризации электромобилей.
В итоге к 1900 году более половины автомобилей (включая почти все такси), зарегистрированных в США, были электрическими. Однако к 1910 году электромобилей от общего числа было менее 1 %.
Первый серийный электромобиль
В 1907 году компания «Detroit Electric» первой начинает производство и продажу серийных электромобилей. Это был по-настоящему массовый и достаточно доступный по тому времени автомобиль. Он оснащался свинцово-кислотными аккумуляторами, которые обеспечивали ему запас хода в 130 – 140 км (что неплохо и по нынешним временам), а за доплату можно было установить железоникелевые батареи большей ёмкости. Электромобиль разгонялся до скорости в 32 км/ч, которая была приемлема в городе начала XX века.
Популярность таким электромобилям придавала простота конструкции и эксплуатации в сравнении с автомобилями с ДВС и паровиками. Силовая установка состояла только из свинцово-кислотных аккумуляторов, контролёра (с его помощью устанавливалась требуемая сила тока, а, следовательно, и крутящий момент на валу электродвигателя) и электродвигателя. Вместо руля, педалей и рычага коробки передач у машин «Detroit Electric» было всего лишь две ручки (связанные с контролёром). Первая (более длинная и похожая на кочергу) была расположена напротив водителя и отвечала за направление движения. Вторая, напоминавшая рукоять ручного тормоза, имела шесть положений и регулировала скорость. В первом положении автомобиль двигался вперед со скоростью четыре мили в час, во втором – восемь, в третьем – двенадцать, и т. д. Шестой режим отвечал за задний ход. Кроме того не требовалось крутить рычаг стартёра чтобы завести двигатель или разводить пар.
Всё это способствовало тому, что электромобили пользовались особенной популярностью у прекрасной половины человечества. К тому же цена на бензин во время первой мировой выросла почти в два раза.
Но автомобили с двигателем внутреннего сгорания победили. Производство электромобилей продолжалось до 1939 года, постепенно снижаясь в количестве. Почему?
По тем же самым причинам, по которым современные электромобили пока не вытеснили традиционные:
- Малый запас хода на одной зарядке (100 – 150 км; сейчас не намного больше для доступных по цене моделей).
- Отсутствие зарядной инфраструктуры (в то время не существовало единого стандарта для электрических сетей – ток мог быть переменным или постоянным, напряжение 110 или 220 В и т. д.; в настоящее время сети для экспресс-зарядки электромобилей активно развиваются, в любом случае электрические машины можно зарядить от бытовой сети).
- Скорость зарядки на специальной станции измеряется десятками минут (обычно около получаса), от бытовой сети – часами (как правило, в современных электромобилях это время составляет около 8 часов, чтобы было удобно подзаряжать батарею в ночное время).
Изобретение в 1912 году Чарльзом Кеттерингом электрического стартёра фактически добило электромобили, сделав эксплуатацию автомобилей с двигателем внутреннего сгорания существенно удобнее. Сейчас ситуация меняется: батареи стали более ёмкими, электрические двигатели повысили эффективность, а требования экологии особенно в крупных городах выходят на первый план.