Айман Торокулов, Умар Уметакунов - Влияние электромобилей на мир

Добавить свою статью

9 Октября 2023

Влияние электромобилей на мир

Автор: Айман Торокулов, Умар Уметакунов

Государственное образовательное учреждение «Сапат»

Бишкекский лицей имени Чынгыза Айтматова

Предмет «Человек и общество»

Исследовательская работа на тему:

«Влияние электромобилей на мир»

Выполнили ученики 11-С класса: Айман Торокулов, Умар Уметакунов

Проверила: Нагима Таштанбекова

Бишкек - 2022

Содержание:

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Глава 1. Автомобильный рынок на заре своего существования . . . . 6

1.1. ДВС против батарей и паровых двигателей. Битва за рынок. . . . . .6

1.2. Эпоха доминирования ДВС. Закат эпохи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

Глава 2. Электромобильное будущее. Хорошо ли это . . . . . . . . . . . . .12

2.1. Литий-ионные батареи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

Источники. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

Приложения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Введение

Актуальность работы. Автомобили — неотъемлемая часть жизни современного человека. Будь то собственный транспорт или общественный не имеет значение. Главное что мы используем их каждый день.

До недавних пор это были автомобили с двигателем внутреннего сгорания(ДВС), но так как они приносили определенного рода проблемы в мировой экологии, а также из-за того, что сгораемое топливо не бесконечно, надо было найти альтернативный способ добывать энергию для передвижения. Таким решением стали электрические батареи. Они должны полностью заменить ДВС в ближайшем будущем. Со стороны может показаться, что это действительно верный выбор. Экологически чистый транспорт без выбросов вредного углекислого газа в атмосферу, без надобности заправлять их дорогим топливом, быстрые и более легкие в эксплуатации электромобили. Но если бы все было так радужно, моей команде не пришлось бы делать работу на эту тему.

Да, с точки зрения потребления это действительно идеальная замена автомобилям с ДВС. К сожалению, легкость потребления один из немногих плюсов перехода на электромобили. Минусов, как бы странно это не звучало, гораздо больше.

Цель данной работы в создании целой картины общего влияния электромобилей на мир и сравнение их с традиционными автомобилями с ДВС.

Для достижения данной цели были построены следующие задачи:

• Исследовать историю создания и развитие автомобильной сферы в общем.

• Изучить выбросы вредных веществ в атмосферу от ДВС на всех этапах развития.

• Изучить условия создания батарей для электромобиля и условия их дальнейшей утилизации.

• Сравнение влияния на экологию электромобилей и автомобилей с ДВС.

• Сделать выводы и предложить альтернативы электромобилям в качестве замены машин с ДВС.

Объектом настоящей работы является автомобильная индустрия.

Предметом работы является история формирования автомобильной индустрии.

Степень изученности. Эта проблема хорошо изучена учеными со всего мира, но не придается большой огласке.

На эту работу особенно повлиял документальный фильм авто-блогера Асафьева Стаса¹ «Нефть и экология».

Источниками данной работы стали различные проверенные сайты а также док. фильм С. Асафьева.

Методы работы. В процессе работы были использованы различные методы: сравнительный, проблемно-ориентированный, исторический.

Основываясь на теории историзма, мы стремимся выделить в нашей дипломной работе основные моменты рассматриваемой нами темы.

Принцип историзма предполагает рассмотрение явлений в их исторической взаимосвязи, преемственности, и развитии, что позволяет обеспечить единство прошлого и настоящего в процессе исследования, сформировать уроки истории столь актуальные сегодня.

¹ Асафьев Стас автомобильный блогер. Владелец канала на youtube 1,7 млн подписчиков.

Сравнительный метод мы использовали для выявления разницы между определенными типами автомобилей. Проблемно ориентированный мы использовали для выявления проблем разных типов.

Структура исследовательской работы. Работа состоит из введения, двух глав, первая из которых включает в себя два параграфа, а вторая — один, заключения, списка источников.

Основное содержание работы. Во введении обоснована актуальность темы, ее изученность, сформулированы цели и задачи, установлены объект и предмет.

В первой главе, посвященной истории создания и развития автомобильной индустрии, мы рассмотрели влияние этой отрасли на мировую экологию и экономику, а также причины тотального доминирования автомобилей с ДВС на рынке на начальном этапе развития и отказа от электромобилей и автомобилей на паровых двигателях.

А потом разберемся почему же в наши дни отказываются от ДВС в пользу батарей.

Во второй главе, полностью посвященной электромобилям, мы рассмотрим этапы строительства батарей, их состав, ныне используемые способы их утилизации и их общее возможное влияние в будущем.

В заключении сделаны выводы насчёт рациональности замены ими ДВС. Завершает работу список источников.

Глава 1. Автомобильная индустрия на заре своего существования

ДВС против батарей и паровых двигателей. Битва за рынок.

Возможно вы этого не знали, но электромобили это не недавняя разработка. Напротив, они, вместе с автомобилями на паровых двигателях существовали ещё в начале формирования автомобильного рынка.

Для многих из вас паровые двигатели на автомобилях это сюрприз. Но они производились и имели очень ярких представителей. Например представители компании братьев Джона и Абнера Доблов Doble Steam Motors. Среди них модели линейки Model и их самый яркий представитель Model-E, который выпускался в 1923-1925 гг. Характеристики данного автомобиля просто сражали наповал всех в то время. Они обходили ДВС по всем параметрам. Тихий, динамичный, быстрый — всё это можно сказать про Model-E. Разгон до 100км/ч — невероятные для того времени 10 секунд. 75 сил и максимальный разгон до 185 км/ч. Запас хода 2500 км на 100 литрах воды. Впечатляет правда? Все были в восторге от этого автомобиля. Но главной загвоздкой была цена — 12 тысяч долларов, а в пересчете на наше время — больше 180 тысяч долларов США! Позволить себе эти автомобили могли лишь очень богатые люди. Model-e было выпущено 50 штук и Doble Steam Motors закрылись в 1931 году.

Электромобили тоже были хороши. Гораздо удобнее автомобилей с ДВС. Тихие, плавные и очень комфортные. Это были машины для интеллигенции. Стоили очень дорого.

Вы спросите, если альтернативы были так хороши и перспективны, почему же они упустили борьбу за рынок автомобилям с ДВС? Ответ очевиден. Генри Форд. Великий человек, создавший систему конвейера на своих заводах. Он основал компанию Ford Motor Company в 1903 году и начал завоёвывать автомобильный рынок. Со своей системой конвейера он сильно удешевил производство своих автомобилей, cоответственно удешевил их стоимость. Также благодаря этой системе его заводы работали гораздо эффективнее конкурентов. Так, Ford Model T(1908-1927 гг.) стал первым автомобилем, выпускавшимся миллионными тиражами. Он стоил на треть меньше самых дешёвых моделей конкурентов. Из-за этого автомобили Ford Model T занимали больше половины автомобильных дорог в те года. С эти сложно было конкурировать. Практически невозможно. Но все же нишу люксовых автомобилей занимали электромобили. Они были гораздо комфортнее. И при стоимости 2-3 тысяч долларов, на них каталось большинство богатых людей. Одним из главных аргументов в сторону электромобилей было то, что они заводились с кнопки, тогда как чтобы завести машину с ДВС нужен был кривой стартер. Это такая штука которую вы вставляли в двигатель и раскручивали его. Я упростил, но надеюсь в поняли. Далеко не все могли справиться с кривым стартером. Это главное, что сдерживало электромобили на плаву. Также появились сервисы для электромобилей. Вечером вашу машину забирали на станцию, заряжали, обслуживали и к утру возвращали полностью готовой. Это стоило 1000 долларов в месяц. Электромобили были успешны, выпускались тысячами в год, но вот произошел переломный момент.

Известный изобретатель Чарльз Кеттеринг, вместе с General Motors¹, создает компанию Delco². Он изобретает электростартер в 1911 году. Электростартер это небольшой электрический моторчик, который раскручивал каленвал. Теперь не нужно было заводить мотор самому и это убивало одно из главных преимуществ электромобиля.

¹General Motors американская автомобильная компания, одна из крупнейших в мире, основана в 1908 году.

²Delco дочерняя компания GM, которая производит автомобильную электронику. Основана в 1909 году.

К 20-30 годам уже все машины с ДВС устанавливали электростартер и паровые двигатели и электромобили вымирали полностью. До конца их добил сухой закон, благодаря которому Standard Oil, который к тому времени распался на множество мелких компаний, но все равно все принадлежало одному человеку, забрал себе весь рынок топлива и все заливались бензином. АЗС были на каждом углу и не было надобности к электромобилям, так как за более дешевую цену, вы покупали товар, который ничем не уступал более дорогому конкуренту. И вот, ДВС полностью захватили рынок к 30-40 годам, благодаря Генри Форду, электростартеру и Standard Oil, который, между прочим, принадлежал Джону Рокфеллеру.

1.2. Эпоха безальтернативного доминирования ДВС. Закат эпохи.

Итак, ДВС единственные на рынке. Все всех устраивает, никто не думает о выбросах твердых частиц в атмосферу. Все довольные катаются на своих автомобилях с бензиновым топливом. Но с этим тоже возникали проблемы, ведь бензин тогда был с октановым числом около 50ти. Октановое число это число которое показывает устойчивость бензина к давлению поршней. Тем меньше октановое число, чем больше риск детонации(взрыв). В наше время мы используем бензин с октановым числом не меньше 90. На производителей жалуются автомобильные компании, говоря, что их двигатели быстрее портятся из-за их бензина. Производители отвечали, что это двигатели сами плохие. Надо было найти решение. Нефтяники создали Институт нефти в 1919 году, который разбирался с давлением от государства и автомобильных компаний. Нефтяная промышленность не хотела улучшать качество бензина, так как это затраты, да и конкурента в лице спирта как топливо не было, потому что действовал сухой закон. И тогда за дело взялся уже известный нам персонаж.

Чарльз Кеттеринг, начиная с 1915 года, вместе со своим помощником Томасом Миджли работают над созданием более качественного топлива. Они долго не могут добиться результата и под давлением GM Миджли начал использовать токсичные вещества. И вот при добавлении свинца бензин мотор работал гораздо более качественно. Томас предупреждал, что свинец опасен для человеческого организма, но Кеттеринг все равно запатентовал примесь бензина и свинца в 1921 году. И в 1923 году GM вместе со Standard Oil открывают производство свинцового бензина. Тогда все поголовно ездят на нем, но никто не обращает серьезного внимания на то, что после появления свинцового бензина люди начали больше заболевать, стали более раздражительны и грустнее. И в общем воздух ухудшился. Ну то есть были возмущения насчет смертей и заболеваний работников на заводе тетраэтилсвинца, но представители компаний просто отнекивались, также были сделаны псевдо расследования свинца в крови человека и была установлена норма уровня свинца в крови, конечно же сильно завышенная. И тогда на арену выходит новый персонаж.

Клэр Паттерсон, известный геохимик. Один из самых талантливых ученых 20 века. Участвовал в создании атомной бомбы, сброшенной на Японию. Поняв, в чем он принял участие, он полностью отдалился и решил выяснить возраст Земли.

Однажды, он изучал метеорит, но исследования все время показывали огромный уровень свинца. Тогда он создал самую стерильную лабораторию в мире. Он таким образом, с помощью метеорита смог выяснить возраст Земли, но это его уже мало волновало. Он не понимал, откуда столько свинца. И тогда он принялся изучать норму уровня свинца в атмосфере и организме. Он выяснил, что современном человеке в тысячи раз больше свинца чем в древнем и понял, что надо с этим сто то делать, ведь свинец токсичен. Тогда он публикует свои расследования. Его поначалу пытались успокоить, но было поздно. Люди уже начали возмущаться. И все это запустило цепочку по отказу от свинцового бензина который произошел в 1995 году. Вообще история борьбы Паттерсона со свинцом очень длинная, со своими подковерными деталями, но все что нам надо знать, то что он своими исследованиями в 60х годах боролся до последнего за жизни людей и он этого добился. Также ООН ко всему этому присоединился и начал борьбу за экологию. Долго стараясь, они добились первого экологического САММИТа земли 1992 года. Там же страны распределили дела между собой. Каждая страна должна была делать что-нибудь во благо экологии. Были введены первые стандарты по выбросам твердых частиц в атмосферу. Началось с евро-1 и с каждым новым стандартом выбросов должно было становиться все меньше и меньше. По итогу в наши дни в Европе принят стандарт евро-6, по которому выбросы твердых частиц ничтожно малы, что даже от вашей тормозной исходит больше твердых частиц, чем от вашего двигателя. И вот вроде все хорошо, в этом десятилетии должны принять стандарт евро-7, которого нельзя добиться с ДВС, так что все мы дружно пересядем на электромобили. Но есть некоторые нюансы.

Человек по имени Морис Стронг, отвечал в ООН за экологическое движение и благодаря нему состоялся Саммит Земли 1992 года. Вроде хороший человек, несколько лет назад его хоронили как отца экологического движения. Но если подкопать на него, то узнается что он, например, владел компанией, которая в 60-х придумала способ утилизации батарей. Но когда начались экологические движения и акции этой компании взлетели вверх, Стронг быстренько продал свои долю на миллионы долларов и выяснилось, что способ этой компании не эффективен от слова совсем. Да и в целом он был видным нефтяным магнатом. Получается, что он продвигал тему экологии, параллельно зарабатывая на этом огромные деньги вместе с другим нефтяными компаниями. Ещё немного покопав, мы обнаружили, что штаб-квартира UNEP (подразделение ООН, которое занимается экологией, директор Морис Стронг) в городе Найроби находится рядом со штаб-квартирой нефтяной компании Tosco, которой раннее продал свою непродуктивную нефтяную компанию, и хоть это не указывается напрямую, но далее он получил огромный участок территории, которая принадлежала Tosco, и собирался качать там огромные объемы воды, что сильно навредило бы экологии этой местности, но он не смог, так ка ему не позволили. Вот такой вот человек.

Были ещё политики, продвигающие экологию. Яркий пример — Эдмунд Маски, который активно продвигал экологию и был одним из первых, кто занимался этим среди политиков.

Но важно понять, что и он занимался этим не потому, что его заботила природа, он лишь зарабатывал политические очки благодаря этому. На самом деле для политиков эта проблема была важна только потому, что их население становилось глупее и злее, повышался уровень преступности. А это все стопорило производство и соответсвенно, поток денег. А до тех пор, пока все это не достигало огромных масштабов, больше болезней и некоторое число смертей нормальная плата за те деньги, которые приносил тетраэтилсвинец. Так мыслят власти, нефтяные компании, да и в целом экономики. Лучше уж сытым с грязным воздухом, чем голодным с чистым и это распространялось на все население.

Из всего этого можно сделать вывод, что экологическое движение начало расти только тогда, когда это стало выгодно. Да даже европейские страны придумывали альтернативные способы добычи энергии не из-за экологии, а для того, чтобы меньше зависеть от стран, добывающих горючее топливо. Экология просто пыль в глаза народу. Но, казалось, ладно, такие игры были всегда, но зато теперь мы будем жить в более экологически чистом мире с электромобилями. Не стоит делать выводы раньше времени. Как я и говорил, нормы выбрасываемых твердых частиц в наше время ничтожно малы, но вы все равно можете сказать, что электромобили лучше для экологии. Ну давайте разберемся с этим.

Глава 2. Электромобильное будущее. Хорошо ли это?

2.1. Литий-ионные батареи

Итак, как мы уже сказали, мир плавно переходит к электромобилям. Давайте посмотрим на них с реальной экологической стороны. Для этого нам потребуется рассмотреть их двигатели, то есть батареи.

В современных электромобилях используются литий-тонные батареи. Посмотрите на их состав (см. рисунок 2.1 в приложении). В общих чертах строение литиевой батареи похоже на старые добрые свинцово-кислотные АКБ: здесь тоже есть анод катод и электролид. Активными веществами здесь выступают графит и оксид лития. Анод и катод не состоят исключительно из перечисленных выше веществ. Похоже ли это на экологически чистую штуку, которая никак в дальнейшем не навредит почве с учетом того, что автомобильный аккумулятор состоит из больших блоков, состоящих из таких маленьких батарей? Не думаю, но об утилизации позже.

Давайте рассмотрим производство таких литий ионных аккумуляторов. Как происходит добыча лития? Большая часть добывается из естественных водных линз в толще соляных озёр, в насыщенных соляных растворах которых концентрируется хлорид лития. Раствор выкачивается и выпаривается на солнце, полученная смесь солей перерабатывается. Содержание лития в растворе колеблется от 0,01 % до 1 %. И, как можно уже думаю, догадаться, при всем этом процессе выбросов много. Помимо этого, огромная часть кобальта, необходимого для литий-ионных аккумуляторов, добывается в африканских странах, самая крупная поставщица — Конго. Конго очень дурно известна своими рабочими условиями на месторождениях. Там работают дети.

Получается, что чтобы довольные европейцы ездили на своих электрокарах, африканские дети работают каждый день на месторождениях с адскими условиями труда. А когда их властям говорят, что так нельзя, они просто говорят тогда не берите наш кобальт и все сразу же успокаиваются. Ладно, с производством мы видим что все не так, а что же с утилизацией аккумуляторов?

Все ведь знают, что батарейка отравляет землю? Это вполне понятно, ведь батарея состоит из токсичных веществ. Но есть же способы утилизации? Все верно. Но утилизируется и кое-как перерабатываются лишь малая часть, а остальное идет на свалки и отравляет землю. И это относится к Евросоюзу в том числе. Можно подумать, что если есть способ утилизации, это уже хорошо, а в будущем можно будет утилизировать и перерабатывать все. А давайте посмотрим как утилизируют аккумуляторы. С них худо-бедно отделяют метал, и то если это не слишком сложно. Далее их просто жгу т. А то что остается после сжигания, вкапывают в землю. Нормально ли это? Ну сами подумайте.

Насчет переработки электромобильных батарей. Посмотрите на конструкцию аккумулятора Tesla¹(см. рисунок 2.2 в приложении). По сути, это маленькие батареи, склеенные в один большой аккумулятор. И вот для переработки все это нужно разобрать. А так как аккумуляторы на разных моделях сделаны по разному, разный клей, разное расположение деталей, то роботизировать процесс разборки не получится. Можно только в ручную. И таких предприятий по переработке очень и очень мало.

¹Tesla американская компания по производству электромобилей. Основана Илоном Маском, одним из самых богатых людей мира.

Что же мы имеем? Для создания литий-ионных аккумуляторов используется детский труд, так ещё и при добыче лития выбрасывается большое количество вредных веществ. Способы утилизации не самые эффективные, а процесс переработки невозможно роботизировать.

Вот и получается, что огромная часть производимых сейчас и в ближайшем будущем автомобильных литий-ионных аккумуляторов окажутся на свалке. Не самый благополучный расклад, правда? И все это подается под видом экологически чистого будущего.

Заключение

Решив поставленные задачи для достижения нашей цели, а именно узнать возможное влияние электромобилей на мир и сравнение их с автомобилями с ДВС, мы выяснили, что электромобили, в последствии могут нанести огромный вред нашей экосистеме и в сравнении с современными ДВС на самом то деле у них не так уж сильно различается количество выбросов твердых частиц в атмосферу. Опираясь на это и другие факторы, приведенные в нашей исследовательской работе, мы можем сделать вывод, что переход на электромобили и на репродуктивные источники энергии это просто масштабная смена власти и влияния по всему миру.

Источники

1. https://motor.ru/selector/steamcars.htm

2. https://automotive-heritage.com/model/2983

3. https://automotive-heritage.com/model/2983

4. https://billionnews.ru/10759-istoriya-izobreteniya-startera.html

5. https://www.nature.com/articles/528480a

6. Maurice Strong — Wikipedia

7. https://voltmarket.ua/kak-ustroen-litii-ionnyi-akkumulyator

8. https://oilcapital.ru/news/2022-03-17/serdtse-tmy-zelenogo-perehoda-1039140

9. https://trends.rbc.ru/trends/green/5d6650619a7947391943eb59

10. https://virtustec.ru/news/kakoj-akkumuljator-v-avtomobiljah-tesla.html

11. https://nec.eco/capacity/utilization/batteries/