Цахилгаан машины талаарх хачирхалтай түүх

Хоёр дайсан: Цахилгаан vs Бензин

Эхлээд хамгийн чухал асуултад хариулцгаая: эдгээр хоёр машин ямар ялгаатай вэ?

Дотоод шаталтат хөдөлгүүрт (ICE — Internal Combustion Engine) машин:

- Бензин, дизель шатааж дэлбэрэлтээс үүсэх хүчийг механик энерги болгодог

- Маш олон хөдлөх хэсгүүдтэй (1,000 гаруй)

- Дуу чимээтэй, утаа гаргадаг

Цахилгаан машин (EV — Electric Vehicle):

- Литий-ион батарей цахилгаан энерги хадгалж, цахилгаан мотор тэр энергийг механик хөдөлгөөн болгон хувиргадаг
- Хөдлөх хэсгүүд хамаагүй цөөн — засвар үйлчилгээ бага шаарддаг
- Дуугүй, тав тухтай

- Яндангийн хий гаргадаггүй

Түүхэн он дараалал: Хэрхэн бүх зүйл эхэлсэн бэ?

Өнөөдөр цахилгаан машин шинэ технологи мэт санагддаг ч үнэн хэрэгтээ түүний түүх бензиний машинаас ч өмнө эхэлсэн байдаг. Тиймээс автомашины хөгжлийн түүхийг ойлгохын тулд эхлээд 1800-аад он руу буцан харцгаая.

1800-аад он: Анхны эхлэл

Цахилгаан машиныг нэг хүн, нэг улс зохион бүтээсэн гэж хэлэхэд хэцүү. Харин 1800-аад оны эхэн үеэс Унгар, Нидерланд, АНУ зэрэг орнуудад хийгдсэн батерей болон цахилгаан хөдөлгүүрийн судалгаанууд нийлж анхны цахилгаан тээврийн хэрэгслийн үндэс болсон юм.

1834 онд Thomas Davenport анхны цахилгаан хөдөлгүүрээр ажилладаг жижиг галт тэргийг бүтээжээ. Дараа нь 1859 онд Gaston Planté хар тугалганы хүчлийн батерейг зохион бүтээснээр цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хөгжлийн чухал суурь тавигдсан юм.

Энд нэг сонирхолтой баримт бий. Анхны цахилгаан тээврийн хэрэгслийн загварууд 1830–1840-өөд онд аль хэдийн бий болсон байсан бол бензиний хөдөлгүүртэй автомашин үүнээс хэдэн арван жилийн дараа гарч иржээ. Өөрөөр хэлбэл цахилгаан машин нь дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй машинаас түрүүлж бий болсон гэсэн үг юм.

1884 онд Английн зохион бүтээгч Thomas Parker бүрэн ажиллагаатай цахилгаан автомашин бүтээсэн гэж үздэг. Харин 1885–1886 онд Германы инженер Carl Benz бензинээр ажилладаг гурван дугуйт Benz Patent-Motorwagen автомашинаа бүтээж патент авсан нь орчин үеийн автомашины шууд өвөг дээдэс гэж тооцогддог.

АНУ-д анхны амжилттай цахилгаан машиныг 1890 оны орчимд Айова мужийн химич William Morrison бүтээжээ. Цагт 14 миль хурдалж, зургаан хүн тээвэрлэх боломжтой энэ машин цахилгаан автомашины хөгжлийг олон нийтэд таниулсан юм.

1900 он: Алтан үе

1900 он гэхэд цахилгаан машин оргил үедээ хүрч, АНУ-ын зам дээр явж байсан нийт автомашины гуравны нэгийг эзэлж байв. Нью-Йорк хотод гэхэд 60 гаруй цахилгаан такси үйлчилгээнд явж байсан байна.

Тухайн үед бензин автомашинууд ч зах зээлд гарч эхэлсэн байсан ч ашиглахад төвөгтэй байв. Жолооч гараар хөдөлгүүрээ эргүүлж асаах шаардлагатай, их дуу чимээтэй, утаа ихтэй байлаа.

Харин цахилгаан автомашин дуу чимээ багатай, жолоодоход хялбар, утаа ялгаруулдаггүй байсан тул хэрэглэгчдийн сонирхлыг татаж байв.

Энэ үед залуу инженер Ferdinand Porsche анхны хибрид автомашиныг бүтээж, Thomas Edison илүү үр ашигтай батерей хөгжүүлэхээр ажиллаж байлаа. Мөн Henry Ford Эдисонтой хамтран хямд үнэтэй цахилгаан автомашин үйлдвэрлэх боломжийг судалж байсан гэдэг.

1908–1935: Бензин машины ялалт

1908 онд Henry Ford компанийн үйлдвэрлэсэн Model T автомашин зах зээлд гарснаар нөхцөл байдал эрс өөрчлөгджээ. Угсрааны шугам ашиглан олноор үйлдвэрлэх болсон тул бензин автомашины үнэ эрс буурсан байна.

1912 он гэхэд бензин автомашин ойролцоогоор 650 ам.долларын үнэтэй байсан бол цахилгаан автомашин 1,750 ам.долларын үнэтэй байв. Мөн тэр жил Charles Kettering цахилгаан стартер зохион бүтээснээр гараар хөдөлгүүр асаах шаардлага бүр мөсөн арилжээ.

1920-иод он гэхэд АНУ-ын авто замын сүлжээ өргөжин хөгжиж, Техасын газрын тосны томоохон ордууд ашиглалтад орсноор бензин хямдарч, шатахуун түгээх станцууд өргөн тархав. Үүний үр дүнд цахилгаан автомашины хэрэглээ буурч, 1935 он гэхэд бараг зах зээлээс алга болсон юм.

1970-аад он: Газрын тосны хямрал ба шинэ боломж

1973 оны Арабын газрын тосны хориглолтын үеэр шатахууны үнэ огцом өсөж, нийлүүлэлт багассан нь цахилгаан болон өөр төрлийн эрчим хүчээр ажиллах тээврийн хэрэгслийн судалгааг дахин идэвхжүүлэв.

Үүний үр дүнд АНУ-ын Конгресс 1976 онд Цахилгаан болон Хибрид Тээврийн Хэрэгслийн Судалгаа, Хөгжүүлэлтийн тухай хуулийг баталжээ.

1990-ээд он: Байгаль орчны хөдөлгөөн

1990 оны Цэвэр Агаарын тухай хуулийн нэмэлт өөрчлөлт болон Калифорни мужийн ялгаруулалтын хатуу стандартууд үйлдвэрлэгчдийг цахилгаан автомашины хөгжүүлэлтэд дахин хөрөнгө оруулахад хүргэв.

Энэ үеийн цахилгаан автомашинууд нэг цэнэгээр ойролцоогоор 60 миль зам туулж, хурдны үзүүлэлтээрээ бензин автомашинд ойртож эхэлсэн юм.

2000-аад он: Tesla ба шинэ эрин

2006 онд Силикон Валлейд байгуулагдсан Tesla Motors нэг цэнэглэлтээр 200 гаруй миль зам туулах чадвартай цахилгаан спорт автомашин үйлдвэрлэхээ зарлаж, салбарын анхаарлыг татав.

Tesla-ийн амжилт бусад үйлдвэрлэгчдэд хүчтэй нөлөө үзүүлж, цахилгаан автомашины хөгжүүлэлтээ эрчимжүүлэхэд хүргэсэн юм.

2010-аад оны эхээр Chevrolet Volt болон Nissan LEAF зах зээлд гарснаар олон нийтэд хүртээмжтэй цахилгаан автомашины шинэ үе эхэлжээ.

Өнөөдөр цахилгаан автомашин нь зөвхөн өнгөрсөн үеийн мартагдсан технологи биш, харин автомашины ирээдүйг тодорхойлох гол чиг хандлагын нэг болоод байна.

Яагаад цахилгаан машин хэрэгтэй вэ?

Дэлхий даяар уур амьсгалын өөрчлөлт, агаарын бохирдол, чулуужсан түлшний хомсдол зэрэг асуудлууд улам хурцаар яригдах болсон өнөө үед цахилгаан автомашин нь ирээдүйн тээврийн хамгийн чухал шийдлүүдийн нэг гэж үзэгдэж байна.

Уламжлалт бензин болон дизель хөдөлгүүртэй автомашинууд ажиллах явцдаа нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO₂), азотын исэл (NOₓ), нарийн ширхэгт тоосонцор зэрэг хүний эрүүл мэнд болон байгаль орчинд сөрөг нөлөөтэй бодисууд ялгаруулдаг. Харин цахилгаан автомашин нь яндангүй тул ашиглалтын явцдаа шууд хорт хий ялгаруулдаггүй.

Мөн цахилгаан хөдөлгүүр нь дотоод шаталтат хөдөлгүүрээс хамаагүй өндөр үр ашигтай ажилладаг. Бензин хөдөлгүүр түлшний энергийн ихэнх хэсгийг дулаан болгон алддаг бол цахилгаан мотор энергийн ихэнхийг хөдөлгөөн болгон хувиргадаг. Үүний үр дүнд эрчим хүчний зарцуулалт багасаж, ашиглалтын зардал буурдаг.

Цахилгаан автомашин нь дуу чимээ багатай, засвар үйлчилгээний хэрэгцээ харьцангуй бага, технологийн хувьд тасралтгүй хөгжиж байгаа зэрэг олон давуу талтай. Батерейн хүчин чадал нэмэгдэж, цэнэглэх хугацаа богиносож байгаа нь ирээдүйд улам олон хүнийг цахилгаан автомашин ашиглах боломжтой болгоно гэж үздэг.

Гэхдээ цахилгаан автомашины давуу талыг ойлгохын тулд эхлээд энэ технологи хэрхэн ажилладгийг мэдэх хэрэгтэй.

1. Батерей — Бүх зүйлийн эх үүсвэр

Цахилгаан машины хамгийн чухал хэсэг бол литий-ион батерейн багц юм. Энэ нь ухаалаг утасны батерейтай ижил зарчмаар ажилладаг ч хэмжээ, хүчин чадлын хувьд хэдэн мянга дахин том байдаг.

Батерейн багц нь олон мянган жижиг эсээс бүрдэх бөгөөд эдгээр эсүүд нийлж автомашины хөдөлгөөнд шаардлагатай цахилгаан энергийг хадгалдаг. Литий-ион технологи нь өндөр энергийн нягтралтай учраас харьцангуй бага жинтэй мөртлөө их хэмжээний энерги хадгалах боломж олгодог.

Машин явж байх үед батерейд хадгалагдсан энерги мотор руу дамждаг бол цэнэглэх үед гаднаас ирсэн цахилгаан эсүүдэд буцаж хуримтлагдана.

2. Цахилгаан мотор — Хөдөлгөх хүч

Цахилгаан мотор нь цахилгаан энергийг механик хөдөлгөөн болгон хувиргадаг төхөөрөмж юм.

Моторын дотор байрлах ороомгуудаар цахилгаан гүйдэл урсах үед соронзон орон үүсч, энэ нь моторын гол тэнхлэгийг эргүүлдэг. Эргэлт нь дамжуулах системээр дамжин дугуйг хөдөлгөснөөр автомашин урагш явдаг.

Цахилгаан моторын нэг том давуу тал нь эргэлтийн хүчээ шууд гаргадаг явдал юм. Иймээс цахилгаан автомашин хурдасгуур дээр дарахад бараг сааталгүйгээр хүчээ өгдөг.

3. Инвертер — Цахилгааны "орчуулагч"

Батерей тогтмол гүйдэл (DC) хэлбэрээр цахилгаан хадгалдаг бол ихэнх цахилгаан мотор ээлжлэн солигдох гүйдэл (AC)-ээр ажилладаг.

Инвертерийн үүрэг нь батерейгаас ирсэн DC цахилгааныг AC болгон хөрвүүлэх юм. Мөн жолоочийн хурдасгах, сааруулах үйлдэлд тохируулан мотор руу очих цахилгааны хэмжээг нарийн удирддаг.

Товчхондоо инвертер нь батерей ба моторын хоорондох "орчуулагч" гэж ойлгож болно.

4. Нөхөн сэргээх тоормос — Алдагдсан энергийг буцаан авах нь

Энгийн автомашинд тоормос дарахад хөдөлгөөний энерги дулаан болж алдагддаг.

Харин цахилгаан автомашинд нөхөн сэргээх тоормосны систем ашиглагддаг. Жолооч тоормослох үед мотор генераторын үүрэг гүйцэтгэж, хөдөлгөөний энергийг цахилгаан болгон хувиргаад батерей руу буцаан хадгалдаг.

Энэ технологи нь эрчим хүчний үр ашгийг нэмэгдүүлж, нэг цэнэгээр туулах зайг уртасгахад чухал нөлөө үзүүлдэг.

5. Цэнэглэлт — Эрчим хүчээ нөхөх нь

Цахилгаан автомашиныг цэнэглэх хэд хэдэн арга байдаг.

Түвшин 1 (Level 1) – Гэрийн энгийн залгуур ашиглан цэнэглэнэ. Хамгийн удаан боловч шөнийн турш цэнэглэхэд тохиромжтой.

Түвшин 2 (Level 2) – Тусгай цэнэглэгч ашигладаг бөгөөд гэр, оффис, худалдааны төвүүдэд түгээмэл байдаг. Цэнэглэх хугацаа мэдэгдэхүйц богино.

DC хурдан цэнэглэгч (Fast Charging) – Өндөр хүчин чадлын шууд гүйдлийн цэнэглэгч бөгөөд 20–40 минутын дотор батерейг ойролцоогоор 80 хувь хүртэл цэнэглэх боломжтой. Энэ нь холын замд хамгийн тохиромжтой сонголт юм.

Ирээдүйн тээврийн хэрэгсэл

Цахилгаан автомашин нь зөвхөн шатахууныг цахилгаанаар сольсон хэрэг биш юм. Энэ нь эрчим хүчийг илүү үр ашигтай ашиглах, агаарын бохирдлыг бууруулах, тогтвортой хөгжлийг дэмжих шинэ үеийн технологийн шийдэл билээ. Батерейн хүчин чадал, цэнэглэх дэд бүтэц, сэргээгдэх эрчим хүчний хэрэглээ улам хөгжихийн хэрээр цахилгаан автомашин ирээдүйн тээврийн салбарын гол чиглэл хэвээр байх төлөвтэй байна.