Электромобили, которые мы забыли, или Выгода под флагом экологичности

Когда заходит речь об автомобилях, первый бренд, который сейчас приходит на ум людям — это «Тесла». Что поделать, как маркетолог Маск действительно хорош. Но на самом деле история электромобиля началась намного раньше, ещё в конце XIX века. И получи она продолжение — сейчас бы электромобиль был бы не экзотикой, а обыденностью.

Но тогда победили деньги и интересы автопроизводителей, в том числе Генри Форда. В посте погрузимся в историю автомобилей и заметим схожие паттерны, когда на смену электрическим, пришли бензиновые авто и как сейчас идёт обратный процесс, не из-за заботы об экологии, а потому, что это просто выгодно.

Мечтают ли возницы об электролошадях?

До изобретения и массового распространения автомобилей американскую экономику в прямом смысле тянули лошади. Как писал экономист Роберт Гордон, «каждая семья в США в 1870 году прямо или косвенно зависела от лошади». В сельской местности фермеры процветали, в том числе за счёт выращивания сена — требовалось прокормить 8,6 миллиона лошадей, или одну лошадь на каждые пять человек. А каждая лошадь ела гораздо больше, чем человек. Лошади были дешёвой и эффективной с точки зрения выработки энергии рабочей силой. Они буквально заполонили все вокруг. В пересчёте на душу населения уровень аварийности гужевых транспортных средств в XIX веке был аналогичен уровню автомобильных аварий в XX веке.

Вокруг лошадей выросла, как бы сейчас сказали, целая экосистема: возницы, трамвайщики, производители карет, торговцы кормами, шорники, конюхи, кузнецы, изготовители кнутов для колясок, ветеринары, коневоды, уборщики улиц и фермеры, выращивающие зерно и сено. 

Когда осенью 1872 года по северо-востоку США распространился штамм лошадиного гриппа, стало очевидно, насколько экономика зависела от лошадей. Несколько недель их нельзя было использовать — городская жизнь замерла. Трамваи перестали ходить, поставки в магазины прекратились, пиво в бары не завозили. И последнее расстраивало больше всего.

Обилие лошадей порождало ещё одну — дурнопахнущую — проблему.

Например, в Нью-Йорке одна лошадь производила от 10 до 15 кг навоза каждый день, всё нужно было убирать и утилизировать. Тонны навоза, измельчённого в пыль, привлекали грызунов и мух. В результате образовывался перманентный слой навоза, который прилипал к обуви, разносился ветром и просачивался в водопровод. Бытовало мнение, что 95% всех мух-переносчиков болезней размножаются в конском навозе.

Фотография улицы Нью-Йорка в 1893 году. И это не грязь

С лошадьми, которые навоз производить уже не могли, было не лучше. В 1880 году в Нью-Йорке на улицах погибало 15 000 лошадей, то есть  41 туша в день (которые, нужно было оперативно убирать).

Проблема с лошадьми была не только в США. В 1894 году газета The Times набросила тревоги на лопату, написав, что «через 50 лет каждая улица Лондона будет погребена под девятью футами навоза». Заговорили о «Великом навозном кризисе 1894 года». Несчастные лондонцы только избавились от «Великого зловония», как пришла новая беда. Хотя, возможно, в газете ничего такого и не писали, а вот выражение, растиражированное журналистами, осталось.

Власти пытались решать экологическую проблему. Например, в США были приняты законы, обязывающие владельцев лошадей, ночью держать их в конюшнях (а не на улицах). Также создавались бригады для сбора навоза и трупов лошадей — для продажи на удобрения и клей, соответственно. То, что не могли продать, вывозилось на свалку. Люди устали от грязи и беспорядка и мечтали о безлошадном городе, где «улицы, чистые, беспыльные и без запаха, с лёгкими, быстро и бесшумно движущимися повозками на резиновых колёсах».

Назревало очевидное и неизбежное решение — избавиться от лошадей и создать самоходную повозку. И где-то за пределами Лондона и Нью-Йорка такая работа уже давно шла.

История самоходных повозок начинается с паровых автомобилей. Пар был уже известен и использовался в промышленности, но для личного транспорта был неудобен. Машины были громоздкие, шумные и неэффективные. Запуск мог занимать до 45 минут.

Куда более многообещающими были бензиновые двигатели. И по сути современная история автомобилей начинается с 1886 года, когда Карл Бенц и Готлиб Даймлер создали первую машину с двигателем внутреннего сгорания. Но эти авто оказались сложны в эксплуатации — переключение передач было непростой задачей, двигатель нужно было запускать с помощью рукоятки. Они сильно шумели и имели неприятный выхлоп. Хотя, конечно, не такой ужасный, как навозное зловоние. Но тогда люди ещё не задумывались над глобальным влиянием бензиновых испарений на экологию.

Параллельно развивались и электромобили. Они были тихими, лёгкими в управлении и не выделяли вонючих веществ, как бензиновые. 

В 1897 году компании Electric Carriage & Wagon Company и Electric Vehicle Company начали коммерческое производство электромобилей в США. К 1900 году электромобили составляли почти 40% рынка в США, в Нью-Йорке каждый второй автомобиль был электрическим. 

Европа не осознавала истинного потенциала электродвигателей, пока на сцену не вышел гонщик Камиль Женатци. Похожий на ракету электромобиль разогнался до 105,88 км/ч в 1899 году, став первым автомобилем, превысившим скорость 100 км/ч. В том же году инженер Фердинанд Порше выпустил свой первый гибридный автомобиль. 

Распределение автомобилей и лошадейв городах США (1912)

В электромобилях тех лет использовались свинцово-кислотные аккумуляторы. Подробно про аккумуляторы было в этом посте. Например, у Fritchle Electric, как и у всех его современников, были свинцово-кислотные батареи с плотностью энергии от 20 до 40 Вт·ч/кг (аккумуляторы начала 1900 года имели плотность энергии всего от 10 до 15 Вт·ч/кг). Бензиновые и электрические автомобили имели одинаковый рабочий диапазон, который увеличивался примерно одинаково в период с середины 1890-х по середину 1910-х годов. 

К 1907 году продажи электромобилей увеличились, и не без участия Томаса Эдисона, который занимался их популяризацией. Он считал электромобили отличной технологией, в отличие от вонючих бензиновых двигателей, и работал над созданием лучшей аккумуляторной батареи для электромобилей. Более лёгкой, чем громоздкие свинцово-кислотные, и имеющей большую плотность энергии. Эдисон взял за основу разработки шведского изобретателя Эрнста Юнгнера, запатентовавшего никель-железную батарею в 1899 году, и стал её совершенствовать для электромобилей.

Но у никель-железной батареи были свои недостатки. Она была больше и стоила дороже. А ещё при зарядке аккумулятора выделялся водород, а это могло быть опасным.

Тем не менее электромобили продавались даже лучше бензиновых. Пик их производства пришелся на 1912 год: за это время в США на дорогах было 30 000 электромобилей, две трети из которых использовались в качестве частных авто. 

(Оффтоп: если хотите позалипать на автомобильные артефакты той эпохи — рекламу, статьи и фото — рекомендуем сайт коллекционера Чарльза Теста.)

Казалось, человечество подошло к решению экологической проблемы — избавилось от навоза и дохлых лошадей и перешло на чистый и экологичный транспорт. 

Ведь перешло же?

Бензин — чемпион!

Для повсеместной эксплуатации электромобилей нужна была развитая инфраструктура — станции зарядки, хорошие дороги, дешёвое производство батарей. И кстати, сейчас электромобилям мешает развиваться ровно та же проблема — отсутствие инфраструктуры.

В 1902 году уровень электрификации ещё не позволял использовать электромобили везде. Свинцово-кислотные аккумуляторы той эпохи требовали высоких затрат на техническое обслуживание. И Эдисон, к сожалению, ситуацию не переломил. К тому времени, когда у него появился более совершенный прототип, электромобили ушли в прошлое, уступив место бензиновым автомобилям.

Аккумуляторы были тяжёлыми — с такими толком не поездишь по некачественным дорогам, особенно в сельской местности. Кроме того, из-за ограниченного запаса хода электромобили снисходительно позиционировались как авто для женщин. Даже Генри Форд купил своей жене электромобиль Detroit Electric, а не Model Т. Хотя такое позиционирование, конечно, было попыткой выдать недостатки за достоинства.

Автомобили на бензиновом двигателе были мощнее и проезжали дальше, но и возни с ними было больше. Переключение передач и запуск стартера давались не всем. Именно это конкурентное преимущество пытались подчеркнуть в электромобилях — он настолько прост, что для его использования не нужна физическая сила. Водить его может чуть ли не ребёнок, а элегантная дама не запачкает платье, садясь в машину и запуская двигатель. 

Лучшие друзья девушек — не бриллианты

Но людям нужно было другое — запас хода и мощность. Они не хотели чувствовать себя ограниченными запасом хода аккумулятора электромобиля и сомневаться в возможности его подзарядки. 

Важнейший этап в популяризации бензиновых автомобилей — обнаружение нефтяных месторождений в Техасе. Главное из их — Спиндлтоп, найденное в 1901 году. Нефтяной фонтан бил из этой скважины в течение 9 дней со скоростью в 100 000 баррелей (16 000 м3) нефти в день. Для развития производства в Спиндлтопе были созданы компании Gulf Oil и Texaco, сейчас являющиеся частью Chevron Corporation. Это привело США к нефтяному веку. До обнаружения этого месторождения нефть в основном использовалась для освещения и в качестве смазки. Но теперь ее использование в качестве топлива для массового потребления стало экономически целесообразным.

Начался нефтяной бум. В 1905 году в Сент-Луисе была открыта первая специализированная АЗС. До этого автомобилистам приходилось покупать топливо в хозяйственных магазинах или даже аптеках. Там оно хранилось в цистернах и заливалось в канистры клиентов, что было небезопасно. В 1907 году в Калифорнии была открыта первая заправочная станция Standard Oil, ставшая прообразом современных заправок. 

Бензин и смазочные материалы стали доступней, и автомобиль с бензиновым двигателем заявил о своём превосходстве над конкурентами. Бензин дешевел, расширялась сеть заправок. Их строительство было намного дешевле, чем сооружение и эксплуатация зарядных станций. Инфраструктура развивалась стремительно — развиваются насосы для топлива, а заправки становятся местом круглосуточного технического обслуживания автомобилей.

Спрос на бензин был основным стимулом для роста нефтяной промышленности в XX веке. В 1911 году Standard Oil Trust Джона Д. Рокфеллера — трест, контролировавший большую часть производства, транспортировки, переработки и розничной продажи нефтепродуктов в США, был разделён на ряд отдельных компаний. Компании стали охватывать большую часть страны.

В 1919 бензин превзошёл продажи керосина и стал самым популярным нефтепродуктом в США. Затем потребление бензина подскочило с менее чем трёх миллиардов галлонов в 1919 году до примерно пятнадцати миллиардов в 1929 году, 46,5 миллиардов в 1955 году и более 135 миллиардов в 2002 году. 

Бензовоз Pan-Am 1925 развозит топливо

Дешёвый бензин стимулировал людей покупать автомобили, что обеспечивало значительный источник доходов правительству и привело к быстрому развитию строительства автомобильных дорог. Дорожная система Техаса достигла уровня, сопоставимого с более развитыми промышленными районами США.

В 1909 году появляется первая в стране дорога с твёрдым покрытием — одномильный участок бетонной дороги недалеко от Детройта, штат Мичиган. В 1921 году принимают Федеральный закон об автомобильных дорогах, который определяет и развивает растущую систему автодорог.

Электромобили окончательно утратили свою популярность. Их добил дешёвый бензин, упрощение конструкции двигателя бензинового автомобиля и резкое снижение его стоимости. Цена бензинового авто составляла 650 долларов по сравнению с 1750 долларов за электромобиль. Массово производимые бензиновые автомобили стали универсальным транспортным средством. Последний успешный серийный электромобиль вышел с завода около 1920 года.

Изначальная цель развития автомобилестроения — избавление от навоза, грязи, разлагающихся на улицах туш и болезней. Удалось ли сделать мир здоровее перейдя на бензин?

Из XXI века кажется, что нет — бензиновые выхлопы загрязняют окружающую среду, разрушают озоновый слой и вызывают у экоактивистов панические атаки.

Но для тех лет проблема была решена. Да, бензиновый автомобиль производил собственные отходы, но они не представляли такой опасности, как гниющая мёртвая лошадь на улице или тонны навоза. Запах бензина гораздо менее неприятный, чем запах разлагающейся плоти. И ехать на собственном автомобиле, в относительном комфорте, приятней, чем сидеть на повозке прямо под лошадиным хвостом.

Есть ещё одно неочевидное преимущество. Бензиновые автомобили становились доступней, в том числе и в маленьких городах, и их приобретали местные врачи. Теперь вызов врача на дом был проще — вероятность того, что он успеет быстро доехать и спасти человеку жизнь, возрастала. Кроме того, расширялась география — на автомобиле врач мог доехать до тех населённых пунктах, которые раньше были недоступны. 

Так что автомобили в каком-то смысле спасали жизни. А о глобальных проблемах, которые встанут позже, люди тогда ещё не задумывались.

Спирт, спорт, Форд

Генри Форд недолюбливал нефтяные компании. 

Кроме работы над электромобилями с Томасом Эдисоном, Форд активно продвигал спирт в качестве топлива. Его первый автомобиль Quadricycle, выпущенный в 1896 году, работал на спирте. Форд был не только инженером, но и фермером. Он считал, что спиртовое топливо поможет фермерам заработать — выйти на новые рынки, продвигая сельхозпродукцию в качестве источников топлива. Он говорил, что «в каждом кусочке растительного вещества, которое можно ферментировать, есть топливо. В годовом урожае картофеля с акра достаточно спирта, чтобы привести в движение технику, необходимую для обработки полей в течение ста лет».

Стоит заметить, что продвижение этанола Фордом было сугубо экономическим решением, а не заботой об экологии. В 1909 году Геологическая служба США сообщала, что «спирт имеет много преимуществ перед бензином или керосином в качестве топлива... Выхлоп от спиртового двигателя не замутнён чёрным или сероватым дымом, и спирт более идеальное топливо, чем бензин». Однако, как потом выяснилось, спирт был ненамного экологичнее бензина, кроме того, заправляться спиртом приходилось чаще ввиду его меньшей энергоэффективности.

Но до начала добычи нефти в Техасе спирт был дешевле — кукурузный этанол стоил 14 центов за галлон, бензин — 22 цента за галлон. С 1861 года в США были высокие налоги на спирт, введённые во время Гражданской войны. В 1906 году налоги на спирт резко снизились, что сделало цену этанола сопоставимой с ценой бензина и даже ниже. После массовой добычи нефти бензин подешевел до примерно 5 центов за литр, а стоимость спирта составляла 7 центов.

В 1908 году, когда электромобили продавались ещё хорошо, но бензин уже стремительно дешевел, Генри Форд презентовал Model T. Есть миф, утверждающий, что модель изначально проектировалась как многотопливная. Мол, можно было крутить ручку и переключаться с бензина на этанол — очень удобно и экономно. 

В руководстве по эксплуатации было указано, что водитель мог регулировать топливно-воздушную смесь (дроссель) прямо на рулевой колонке. Проявив смекалку, водитель увеличивал момент опережения зажигания и уменьшал количество воздуха — и это позволяло машине работать на этаноле. Несмотря на увлечения Форда спиртовым топливом, Model T изначально была бензиновой. Работа на спиртовом топливе — недокументированная возможность, которой охотно пользовались в сельской местности, где бензин был ещё не так распространён. В том числе и это способствовало распространению Model T — люди пользовались самым дешёвым топливом. И по такому принципу электромобили в сельской местности прижиться точно не могли.

Сам Форд в мемуарах писал, что «характерной особенностью этой новой модели, которую я намеревался сделать единственной моделью производства, являлась её простота. Ведь чем менее сложен предмет, тем легче его восстановление, тем ниже его цена и тем больше шансов на его продажу». Заботы об экологии здесь нет, зато есть стремление к удешевлению производства. Чем Форд успешно и занимался.

Model T активно продвигалась в массы. Тогда считалось, что лучший способ доказать состоятельность авто — поучаствовать в гонках. Так можно было показать возможности автомобиля публике и привлечь инвесторов. Модифицированная Model T финишировала первой в гонке «от океана к океану» (из Нью-Йорка в Сиэтл) в 1909 году. Поездка заняла 22 дня и 55 минут при средней скорости 12 км/ч. А в 1911 году гоночный «Форд» под управлением Фрэнка Кулика установил рекорд скорости на одномильном (1,6 км) овале на Детройтской ярмарке. 

Сотрудник Ford Company Фрэнк Кулик на Ford 6 на гоночной трассе Мичиганского выставочного комплекса, 1911 год

В период с 1913 по 1927 год заводы Ford выпустили более 15 миллионов автомобилей Model T.

Меньше лошадей, больше автомобилей

А чем же закончилась история противостояния этанола и бензина? Длилось оно так или иначе вплоть до 50-х, когда стало окончательно понятно, что нефть победила. А до этого они шли бок о бок — этиловый спирт смешивали с различными видами топлива, включая бензин, для повышения антидетонационных свойств топлива. Особенно это стало актуально после введения Сухого закона в 1917 году. И если дороговизна электромобилей с их огромными батареями была очевидна, то этанол и бензин ещё долго соревновались друг с другом в цене. Но по сути, главенствовал уже бензин, а спирт использовался в качестве добавки.

И вот теперь уже, можно сказать, что избавившись от одной проблемы — грязь, навоз и дохлые лошади, люди создали новую — ещё более глобальную. Автомобили, грузовики и автобусы в совокупности производят около 17% глобальных выбросов углекислого газа. Зависимость от ископаемого топлива имела и далеко идущие геополитические последствия — большая часть мира стала зависеть от нефти с Ближнего Востока.

Гадание на бензиновой гуще — что ждёт бензиновые авто?

Пока некоторые продвинутые автопроизводители сокращают объёмы выпуска бензиновых автомобилей в пользу электрических, в большинстве стран мира к повсеместному переходу на электромобили просто не готовы. Сейчас страна №1 в мире по продаже электромобилей и количеству зарядных станций (1,528 млн) — Китай. В России же, например, доля электромобилей составляет всего 0,04%, а зарядных станций насчитывается 1600.

Ежегодный отчёт Electric Vehicle Outlook прогнозирует, что даже в 2040 году 60% — или более 900 миллионов — всех автомобилей на дорогах мира будут иметь бензиновые двигатели. Это почти в четыре раза больше автомобилей, чем сегодня в Китае, и всего на 25% меньше автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, чем сегодня на дорогах.

Проблемы те же самые, что и в 1910 году — отсутствие инфраструктуры, дороговизна и опасность аккумуляторов и ограниченный запаса хода. Кроме того, даже если предположить, что произойдёт полный переход на электромобили, проблема загрязнения среды никуда не денется. Электромобили потребляют электричество, произведённое на угольных электростанциях. Используемые в электрокарах литий-ионные аккумуляторы нужно правильно утилизировать. Это все новые проблемы, которые нужно решать. Да и вообще, так ли экологичны электромобили, как мы себе представляем?

Так что же, сегодняшнее возрождение интереса к электромобилям — это забота об экологии или очередной виток поисков экономически выгодных видов топлива? Время покажет.

Источник