15 Августа 2008 года Колесо изобретается заново: революция в эффективности автомобилей

(Новые автомобильные технологии не вредят окружающей среде и способствуют развитию бизнеса)

В Сиэтле (штат Вашингтон) испытывается новый дизельный гибридно-электрический автобус. Нед Аренс/Кинг Каунти Метро Транзит

"Революция в эффективности автомобилей", которая могла бы позволить миру в потреблении топлива выйти за рамки нефти, зарождается по мере того, как автомобилестроение начинает переходить на более легкие материалы, более обтекаемую аэродинамику, гибридную электрическую тягу и топливо, не содержащее нефти.

Эмори Б. Ловинс - соучредитель и главный исполнительный директор Института Скалистых гор, некоммерческой организации, которая способствует эффективному и рациональному использованию ресурсов, и председатель фирмы "Файберфордж", занимающейся технологиями композиционных материалов.

Транспорт движет мировой торговлей нефтью и создает главную проблему для окружающей среды, особенно в городах.

Большинство городов спроектировано вокруг машин, а не людей, что превращает машины "из удобного аксессуара жизни в ее центральный организующий принцип", считает эколог Алан Тейн Дернинг. Но совсем не обязательно, что так должно и быть. Более того, новые автомобильные технологии уже существуют, а другие разрабатываются, и они способны трансформировать парадигмы глобального развития и энергетической безопасности. Эти технологии в случае их реализации будут полезны бизнесу во всем мире, обеспечат безопасную и доступную мобильность, будут благоприятными для окружающей среды и создадут конкурентное преимущество. Это не предмет научной фантастики, а реалии, на которые мы можем рассчитывать уже в этом десятилетии.

Мир не может продолжать превращать почти пять триллионов литров нефти в год, половина из которой предназначена для транспорта, приблизительно в 42 процента мировых выбросов двуокиси углерода, о которых сообщает Международное агентство по энергетике в своей публикации "Мировые энергетические перспективы" за 2005 год. Прямые и скрытые издержки нефти - изменение климата, геополитическое соперничество, нестабильность цен и деградация социально-экономического развития - делают это неподъемным.

Самые принципиальные решения - самые простые. Более разумное землепользование укрепляет районы человеческого обитания и позволяет людям быть там, где они хотят быть. Умная политика позволяет всем средствам передвижения - от ходьбы и велосипеда до ультралегких поездов и современных автобусов - справедливо конкурировать при честных ценах. От Сингапура до Куритибы (Бразилия) города, которые не оказывают автомобилям покровительства, не имеют с ними проблем и все же обеспечивают всем превосходную мобильность. Со временем этого могут добиться даже ориентированные на автомобили Соединенные Штаты и другие промышленно развитые страны, если они прекратят стимулировать разрастание пригородов и использование автомобилей своими налоговыми системами и законами о районировании.

Меньше ездить хорошо. Но учитывая, что у семи восьмых населения в мире пока нет машин - в Китае и Африке уровень владения автомобилями сейчас примерно такой, какой был в Америке в 1915 году, - нам будут необходимы более качественные машины. Пристегнитесь ремни: величайшая революция века в автомобильной промышленности набирает скорость.

Если бы лучшие обычные технологии, используемые сейчас в некоторых машинах, были реализованы во всех автомобилях, мы сэкономили бы, по меньшей мере, четверть их топлива и окупили бы инвестиции менее чем за год при нынешних ценах на бензин в США. Но мы также можем добиться большего, используя физические характеристики автомобилей.

Новые автомобильные материалы

Двигатель, холостой ход, трансмиссия и аксессуары современного автомобиля поглощают семь восьмых его топливной энергии. До колес доходит лишь одна восьмая. Из этого количества половина нагревает шины и дорогу или греет воздух, отталкиваемый машиной. Лишь последние шесть процентов ускоряют автомобиль (а затем нагревают тормоза, когда вы останавливаетесь). А поскольку примерно 95 процентов разгоняемой массы - это автомобиль, а не водитель, менее 1 процента топливной энергии, в конечном счете, передвигает водителя. Не впечатляет, если учесть, что это - плод 120-летних инженерных усилий.

К счастью, три четверти потребности автомобиля в движущей энергии обусловлены его весом, и каждая единица энергии, сэкономленная на колесах, экономит еще семь единиц, которые нам не надо терять на пути к колесам. Таким образом, производство автомобилей радикально меньшего веса позволяет экономить огромное количество топлива.

Меньший вес прежде означал такие дорогостоящие материалы, как алюминий и магний. Теперь сверхлегкая сталь может в два раза повысить эффективность автомобиля без дополнительных затрат или снижения безопасности. При умной конструкции даже обычная сталь может давать удивительные результаты. Созданный молодой немецкой фирмой дизельный родстер на 2+2 места весом 450-470 кг (http://www.loremo.com) сочетает предельную скорость 160-220 километров в час (100-137 миль в час) с экономией топлива от 1,5 до 2,7 литра на 100 километров (87-157 миль на американский галлон) и будет продаваться в 2009 году за 11-15 тысяч евро.

Современные полимерные композиты еще прочнее и легче. Они могут вдвое уменьшить вес автомобиля и расход топлива и все же повысить безопасность, поскольку композиционные материалы из углепластика могут поглощать при столкновении в 12 раз больше энергии на килограмм, чем сталь. Такие материалы могут сделать автомобили большими (комфортабельными и защищенными), но не тяжелыми (вредными и неэффективными), сберегая не только нефть, но и жизнь. Новый технологический процесс (см. врезку) может даже сделать стоимость углепластикового автомобиля такой же, как и у его стальной версии. Это обусловлено тем, что его более дорогостоящие материалы компенсируются более простой технологией изготовления и меньшей двигательной системой.

Электрический автомобиль заправляется на альтернативной заправочной станции в Сан-Диего (штат Калифорния).(AP/WWP)

Например, спроектированный в 2000 году джип (рисунок 1), оснащенный самой популярной гибридно-электрической системой, вдвое повышающей эффективность, мог переводить пять взрослых в комфорте и до двух кубометров груза, буксировать полтонны с качеством 44 процента, ускоряться от 0 до 100 километров в час за 7,2 секунды, быть безопаснее, чем стальной джип, даже при столкновении с ним, и все же использовать менее трети обычного количества бензина, расходуя около 3,56 литра на 100 км, или 67 миль на американский галлон.

При объеме производства 50 000 автомобилей в год его розничная цена была бы на 2510 долларов (в ценах 2000 года) выше, чем у равноценного современного стального джипа, но лишь потому, что он гибридно-электрический, а не сверхлегкий. Сэкономленный бензин окупил бы эти вложения за два года при американских ценах на топлива или за год при ценах на топливо в Европейском союзе или Японии. Производство таких автомобилей использовало бы гораздо меньше помещений и на две пятых меньше капитала, чем самый скромный сегодняшний завод, благодаря меньшей в 80 раз механической обработке и ликвидации кузовного цеха и окрасочного цеха - двух самых трудных и дорогостоящих этапов изготовления автомобиля.

Альтернативное топливо для автомобилей

Многие уже эксплуатируемые автомобили могут сжигать передовые виды биологического топлива - скажем, 15 процентов бензина и 85 процентов этанола, в идеале - целлюлозного этанола, изготовленного с помощью новых процессов из таких древесных растений, как просо или отходы сельскохозяйственных культур. Сверхлегкий гибридный автомобиль, сжигающий такое топливо "Е85", может сократить потребление нефтепродуктов еще на три четверти, всего до 7 процентов от нынешнего уровня. Бразилия уже ликвидировала свой нефтяной импорт - на две пятых благодаря тростниковому этанолу, который теперь конкурирует без субсидий. Три четверти новых бразильских автомобилей могут сжигать любое горючие от чистого этанола до чистого бензина, хотя весь бензин в стране - это, по меньшей мере, на 20 процентов этанол. Швеция планирует к 2020 году стать независимой от нефти - главным образом, за счет этанола, производимого из лесных отходов, и требования к 60 процентам своих заправочных станций с наибольшим объемом продаж предложить потребителям возобновляемое топливо к 2009 году.

В долгосрочной перспективе вполне можно добиться того, чтобы сверхлегкие гибридные автомобили с тройной эффективностью использовали в качестве горючего сжатый водород и превращали его в электричество в топливном элементе. Тяжелому, неэффективному автомобилю понадобился бы чрезмерно громоздкий бак и большой, дорогостоящий топливный элемент. Но сверхлегкой аэродинамической машине было бы нужно на две трети меньше движущей энергии и меньшие по размеру баки. И всего 3 процента совокупного объема производства потребовалось бы для того, чтобы сделать топливный элемент размером в три раза меньше экономически эффективным - таким образом, он мог бы стать экономически эффективным на много лет раньше. Такие автомобили при парковке (на которую приходится 96 процентов времени) могли бы даже превращаться в прибыльные электростанции на колесах, поставляя в систему электроэнергию, когда и где она наиболее ценна. На месте стоянки могла бы находиться труба для закачки водорода в машину и провода для отвода электроэнергии. Во времена пикового спроса на энергию можно включать топливный элемент, и автомобиль может работать как электростанция, пополняя счет владельца.

Между тем, добавление батарей к обычным гибридным автомобилям, если оно будет экономически эффективным, может заменить топливо, используемое сейчас для поездок на короткие и, возможно, средние расстояния.

Механизмы стимулирования покупки экономичных автомобилей

Современный автомобиль должен быть функциональным, эстетичным, безопасным, экономичным по расходу топлива и доступным по стоимости. Производители автомобилей и политики часто думают, что эффективные машины должны быть маленькими, неповоротливыми, небезопасными, уродливыми или дорогими. Но интегральная конструкция и новые технологии могут достигать всех желаемых атрибутов автомобиля и сегодня, и завтра, одновременно и без компромиссов. Поэтому нам не понадобятся высокие налоги на топливо или высокие стандарты эффективности, чтобы заставить людей покупать непривлекательные машины; вместо этого они захотят покупать сверхэффективные автомобили, потому что они лучше, точно так же как большинство людей предпочитают цифровые носители виниловым пластинкам.

Для обычных усовершенствованных автомобилей, которые стоят дороже, большим препятствием является то, что покупатели машин оценивают лишь ближайшую перспективу - по экономии топлива только за первые два-три года. Высокие цены на топливо ограничивают вождение, но мало влияют на выбор автомобиля, потому что они разбавляются затратами, не связанными с топливом, а затем по ним идут большие скидки. Самый действенный способ повлиять на выбор автомобиля - сочетать сборы и скидки. В пределах каждого класса машин, в зависимости от их размера, владельцы новых машин или платят сбор, или получают скидку - что именно и на какую сумму, зависит от эффективности автомобиля. В конечном счете, сборы компенсируют скидки. Возросший ценовой разброс побуждает покупателя приобретать более эффективную модель машины предпочитаемого размера - она дешевле. Покупатель экономит деньги; производители автомобилей увеличивают прибыль; национальная безопасность укрепляется. Подобные сборы-скидки, которые сейчас начинают появляться во всем мире (в Канаде, Франции и некоторых штатах США), более эффективны и привлекательны для потребителей и производителей автомобилей, чем топливные налоги или стандарты.

Революция в эффективности автомобилей сталкивается со многими трудностями, но каждую из них можно преодолеть. Гибриды, изобретенные Фердинандом Порше в 1900 году, были заново реализованы почти век спустя японскими производителями автомобилей при жестком руководстве и учете затрат. Эти популярные гибриды теперь позволяют вдвое повысить эффективность, а многие в качестве бесплатного приложения обеспечивают и более высокие характеристики.

Американские автомобилестроители стараются нагнать упущенное и нуждаются в помощи при переоснащении и переподготовке (не обязательно за счет Министерства финансов). Их выбор ясен: Америка либо и дальше будет импортировать эффективные машины вместо нефти, либо будет сама производить эффективные автомобили, не импортируя ни нефти, ни машин. На чаше весов - миллион рабочих мест. Но процесс, который австрийский экономист Йозеф Шумпетер назвал "созидательным разрушением", охватывает чрезмерно разросшийся автомобильный бизнес: рынок сменит либо настроения менеджеров, либо самих менеджеров. Сначала произойдет одно, а потом другое - либо наоборот.

Рвущиеся вперед китайские и индийские автомобилестроители ускорят темпы, отталкиваясь от западных технологий. И страны без автомобильной промышленности могут решить создать ее на совершенно новой основе - не на базе стали, а больше как производство компьютеров с колесами, чем автомобилей с чипами.

В целом легковые и грузовые машины и самолеты утроенной эффективности можно создать при помощи современных технологий, компенсируя их более высокую стоимость за год или за два. Более эффективное использование нефти в зданиях и промышленности и ее замена сэкономленным природным газом и передовым биологическим топливом в совокупности могли бы исключить потребление нефти в США к 2040-м годам, возродить экономику и остановить 26 процентов выбросов углекислого газа. Полный отказ от нефти стоил бы в среднем 15 долларов за баррель (в американских ценах 2000 года) - пятую часть мировой цены на нефть в последнее время, - так что переход будет осуществляться по соображениям прибыли.

Американская версия такого перехода была намечена в проведенном моей группой в 2004 году при содействии Пентагона исследовании "Победа в нефтяном эндшпиле", и ее реализация идет - например, сеть "Уол-Март" вдвое повышает эффективность своих тяжелых грузовых машин, "Боинг" продает на 20 процентов более эффективные (без дополнительных расходов) 787-е самолеты, а Пентагон осваивает гораздо более эффективные военные платформы, причем эти технологии могут трансформировать гражданский транспорт примерно так же, как военные исследования и разработки, в рамках которых был создан Интернет. Другие страны могут добиться таких же или лучших результатов, если просто будут ставить себе высокую планку, смело мыслить и серьезно относиться к рынкам и технологическому прогрессу. Сверхэффективные автомобили и их аналоги в других видах транспорта относятся к лучшим способам сделать мир богаче, справедливее и безопаснее.

Мнения, высказываемые в этой статье, не обязательно отражают точку зрения или политику правительства США.