Про электробусы (вырезка из моей дипломной работы).
Автомобильный парк крупных городов вызывает постоянные пробки на улицах и лишает себя преимуществ быстрого транспорта. Он же серьезно ухудшает экологическую обстановку.
«Энергия всегда есть в космосе, мы – часть него. Моя идея состоит в том, чтобы сделать её доступной человечеству, чтобы не нужны были уголь, газ, нефть – это всё варварство». Никола Тесла.
«Сжигать нефть, все равно, что топить печку ассигнациями». Дмитрий Иванович Менделеев.
Человечество стоит перед реальной проблемой – нехваткой энергии. Сегодня – наша энергетическая индустрия потребляет миллионы тонн полезных ископаемых ежедневно, выбрасывая углекислый газ, токсичные отходы, пары и другие вещества, разрушающие нашу атмосферу. Что же делать?
Мы зависим от бесперебойных поставок нефти, а запасы нефти и газа – не безграничны, однажды они закончатся.
Нужно что то принципиально новое, чтобы мы могли больше не зависеть от невознобляемых источников энергии – полезных ископаемых. Чтобы мы сами могли полностью обеспечить себя энергией.
Что уже сделано:
Правительство Китая озвучило намерения выделить 300 миллиардов долларов на развитие экологичного транспорта и необходимой для его распространения, инфраструктуры. На такие масштабные расходы они решились, потому что экология в Поднебесной становится катастрофической.
Первыми шагами станет создание национальной сети зарядочных станций для электромобилей, которая будет самым крупным проектом на планете. На реализацию проекта отводится шесть лет, а результатом будет сеть зарядочных станций, которая позволит свободно перемещаться на электромобилях, на любые расстояния по всему Китаю.
Большинство зарядных станций будут в настенном форм-факторе, ими оборудуют все мегаполисы Китая.
После этого будут строить зарядные станции на национальных магистралях, расстоянии между станциями будет чуть меньшем, чем максимальный пробег на одной заряде аккумуляторов электромобиля. Будет учтён пример производителя электромобилей — компании Tesla. В Китае уже много лет действует программа скидок на электроэнергию для зарядки электромобилей.
Болгария, Эстония и Швеция достигли своих целей на 5 лет раньше срока в использовании возобновляемых источников энергии до 2020 года. Литва, Румыния и Италия находятся менее чем в 0,5 процентных пунктах от их целей в 2020 году, говорится в докладе Евростата. На противоположной стороне шкалы – Нидерланды, Франция и Ирландия – им пока дальше всего в решении собственных задач (от 8,2 до 9,5%).
В Швеции перерабатывают 100% мусора, вырабатывая при этом электричество.
Швеция стала настолько хороша в переработке отходов, что им недостаточно своего мусора и приходится импортировать отходы из Великобритании, Италии, Норвегии и Ирландии, чтобы обеспечить 32 электростанции, работающие на основе сжигании отходов.
По производству электроэнергии на душу населения Норвегия занимает первое место в мире. При этом, несмотря на наличие больших запасов углеводородов, 99 % электроэнергии вырабатывается на гидроэлектростанциях, в связи с наличием значительных гидроресурсов в Норвегии. Владельцы электрокаров не только получают значительные льготы от правительства Норвегии, но также легально пользуются выделенными полосами для общественного транспорта, бесплатной транспортировкой на паромах и скидками на ежегодный транспортный налог.
Все возможности использования возобновляемых источников энергии демонстрирует испанский остров Эль Йерро (El Hierro), самый маленький из Канарских островов Испании. Первый в мире островок суши полностью независимый от внешнего энергопитания, это стало возможным путем объединения усилий ветра и воды: ветряной электростанции в 11,5 МВт. и водяной турбине.
Ветряные турбины генерируют достаточно энергии для покрытия потребностей жилого сектора, а также электроэнергию для завода по опреснению воды.
Излишки энергии от ветряных турбин используются для перекачки пресной воды из меньшего резервуара, находящегося рядом с гаванью, в больший, который расположен в вулканическом кратере примерно в 2300 футах (701,04 метра) над уровнем моря. А когда силы ветра недостаточно, или при полном штиле, вода направляется через турбины в нижний резервуар, при этом производя электричество.
Энергетический проект Эль Йерро сократил годовые выбросы углекислого газа на 18700 тонн и полностью отменяет годовое потребление 40 000 баррелей нефти.
Будущее электроэнергии от возобновляемых источников наступило уже сегодня. К ветроэлектростанции острова Эль Йерро проявляют интерес со стороны других островов. И это не единственное достижение острова: Эль Йерро планирует к 2020 году перевести все свои 6000 автомобилей и автобусов на электротягу.
Саммит «Большой семерки» G7, прошедший в июне 2015 года, ознаменовался масштабным прорывом в политике по изменениям климата. Семь крупнейших стран с высокоразвитой экономикой (США, Япония, Германия, Великобритания, Франция, Италия и Канада) приняли революционное решение — перестать использовать ископаемое топливо до конца XXI века.
Самые богатые страны впервые в истории договорились о необходимости покончить с зависимостью от ископаемых видов топлива (уголь, нефть и природный газ).
Сейчас около 80% первичной энергии в мире происходит путём сжигания ископаемого топлива, это приводит к выбросу в атмосферу около 34 млрд т диоксида углерода. Для того, чтобы прекратился дальнейший рост концентрации атмосферного CO2 необходимо, чтобы его выбросы уже в этом столетии упали до нуля. Хотя это не легко, но декарбонизация реально осуществима.
Мы должны производить электричество с помощью ветра, солнца, гидроэнергии, геотермальной энергии и других источников, не основанных на углеродном топливе. Трудность заключается в том, как практически массово воплотить эти широкомасштабные замыслы, не разрушив при этом нашу энергозависимую экономику и не потратив огромных денег на их реализацию. Но, подсчитывая эти затраты, нужно помнить о том, что бесконтрольное изменение климата в случае продолжения сжигания ископаемого топлива обойдется намного дороже.
Конечно же, декларация «Большой семерки» — это лишь декларация, и она пока не включает обязательств многих стран, выбрасывающих в атмосферу большое количество CO2, к примеру Китая, Индии и России.
Экономически обоснованный потенциал Российской Федерации в ветряной энергетики не менее 270 млрд. кВт в год. Это уже 25% от основного потребления сегодня.
У электромобилей минимум в 5 раз меньше расход энергии на тот же отрезок пути, чем у автомобилей с ДВС.
В России производится 60 млн . тонн бензина и дизтоплива в год, для электромобилей было бы достаточно 120 млрд. кВт. Примерно такое же количество энергии сгорает в попутных газах России (10 млрд м3 в год).
Немного истории создания электробусов.
Сегодня автобусы колесят по дорогам всех стран мира. Количество моделей поражает своим разнообразием, и с каждым годом их численность только возрастает. И если в 1895 году автобус с двигателем внутреннего сгорания вызвал настоящую сенсацию, то сегодня инженеры усиленно работают над разработками экологически чистых автобусов.
Электробус — вид транспорта, использующий в качестве источника энергии электричество, а в качестве привода — тяговый электродвигатель.
Первый электрический автобус изготовили в Лондоне в 1886 году. Он мог ездить со средней скоростью 11,2 км/ч.
Первый электрический автобус в России был построен по проекту петер¬буржца Ипполита Романова в 1901 году (рис 19). Это был 17-местный омнибус. Романов не только учёл опыт других производителей, но и воплотил в электромобилях множество собственных идей. Придавалось большое значение снижению массы элек¬тромобиля.
С этой целью в его аккумуляторах применялись бо¬лее тонкие пластины, которые, в отличие от большинства тогдашних конструкций, располагались горизонтально. Масса решеток, составлявших основу этих пластин, была в два раза меньше, чем у аналогов.
После успешных испытаний омнибуса в 1901 году, в Петербурге, городская Дума разрешила Романову наладить их регулярное движение на десяти линиях.
Партия десятиместных омнибусов для обслуживания гостиниц была изготовлена на заводе московского общества «Дукс». Размещавшиеся в восьми ящиках 44 аккумуляторные батареи обеспечивали более чем полуторатонному омнибусу запас хода в 64 километра, он мог развивать скорость до 20 км/ч.
Преимущества перед автобусом, троллейбусом и трамваем.
Основными преимуществами электробуса перед автобусом с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) являются более высокая производительность и экологичность. Практически любой неэлектрический двигатель можно заменить электрическим. Соответственно любое транспортное средство, использующее для движения неэлектрический двигатель (ДВС, дизельный двигатель и др.) может использовать в качестве тяги и электрический двигатель.
Электробус – наиболее безопасный и экологичный вид транспорта.
По сравнению с автобусом, оборудованным двигателем внутреннего сгорания, работающем на бензине, дизельном топливе или газе, электробус обладает рядом несомненных преимуществ. Он практически бесшумен, прост в управлении, надёжен и долговечен. Эксплуатация электробуса обходится гораздо дешевле, чем эксплуатация обычного автобуса с ДВС.
Главное же достоинство электробуса – экологическая безопасность без привязки к проводам. Это особенно важно в городских условиях, где из-за выхлопных газов многочисленных автобусов, особенно в час пик горожанам буквально нечем дышать, ведь по количеству выбросов отравляющих веществ в окружающую среду один пассажирский автобус приравнивается к 343 легковым автомобилям!
Электробусы эксплуатировать выгоднее, чем строить сеть для троллейбусов или прокладывать трамвайные пути. Трамвай изживает себя (кроме исторических городов типа Чехии), потому что очень дорого прокладывать рельсы . Трамвайные рельсы занимают полезную площадь дорог, доставляют немало неудобств автомобилистам, при переезде трамвайных путей, освободившуюся от рельсов площадь используют для расширения проезжей части, а крайние полосы используют как выделенные полосы для курсирования электробусов, это увеличивает скорость трафика электробусов.
Эксплуатация троллейбусов так же проигрывает электробусам: большие потери на тепло в проводах, загромождение городов проводами, невозможность объехать препятствие, низкая скорость, не отвечающая современному ритму городов, если случается обрыв в сети проводов (что нередко) останавливается весь парк троллейбусов…
Сравнение с автобусами с ДВС:
1. Электродвигатели электробусов имеют гораздо больший КПД – до 90-95 %, по сравнению с ДВС автобусов — 22-42 %. Помимо маленького КПД, ДВС в традиционных автобусах есть потери КПД в трансмиссии, карданных валах и мостах.
2. Затраты на обслуживание парка электробусов ниже, чем на обслуживание парка автобусов с ДВС.
3. Себестоимость перевозок электробусами ниже, чем автобусами.
4. ДВС автобусов (особенно работающие на дизельном топливе) является источником возникновения вибраций передающихся кузову автобуса и пассажирам. Электродвигатели электробусов динамически уравновешены.
5. В некоторых электробусах используются безредукторные электродвигатели прямого привода (так называемые мотор – колёса), они эффективно расходуют энергию и лучше компонуются на шасси электробусов. Использование мотор-колёс приводит не только к значительному снижению массы электробуса, но и к более свободному подходу в планировочных решениях салонов электробусов.
6. Благодаря отсутствию ДВС, трансмиссии, карданных валов, мостов и выхлопной системы – компоновка электробусов может быть намного разнообразнее и позволяет установить абсолютно плоский пол, без ступенек и перепадов высоты пола.
7. Тяговый электродвигатель более надежен, чем двигатель внутреннего сгорания.
8. Снаряжённая масса электробуса остаётся одинаковой, вне зависимости от того, заряжены аккумуляторные батареи, или разряжены. У автобусов с ДВС, снаряжённая масса меняется, в зависимости от того, полный бак топлива, или пустой.
9. Электрический ток для зарядки электробуса во всём мире одинаковый, а градации до требуемых значений выравнивается в зарядочной станции.
Качество углеводородного топлива во всём мире разное, например в Российской нефти – содержится большое количество серы и перерабатывать её намного сложнее, чем ту же нефть из стран Персидского залива.
ДВС автобусов и автомобилей очень чувствительны к качеству топлива.
10. Последствия пожара в случае с автобусом, оборудованным ДВС более страшные, т.к. в них большие баки дизельным топливом – легковоспламеняющейся жидкостью. У электробусов – низкая пожароопасность и взрывоопасность при аварии, современные аккумуляторные батареи очень безопасны, они не горят и не выбрасывают токсичные вещества, даже если проделать в них сквозные отверстия.
11. Электробусы не загрязняют воздух в городе выхлопными газами, это положительно сказывается на здоровье людей и экологической обстановки в городах. Это, в свою очередь, оказывает влияние на рост экономики, т.к. горожане меньше болеют и больше работают.
12. Помимо выхлопных газов, при эксплуатации автобусов с ДВС – есть проблема загрязнения городских улиц минеральной пылью – асбестосодержащими частицами фрикционных материалов, используемых в автобусах диски сцепления и тормозные колодки.
У современных электробусов торможение осуществляется рекуперацией (электродвигатели в режиме генератора), без использования механических тормозов, т.е. отсутствует трение и, соответственно, нет износа тормозных накладок, тормозные механизмы используются лишь для фиксации электробуса на скоростях не более 5 км/ч.
При рекуперативном торможении – часть кинетической энергии преобразуется в электрическую, тем самым, подзаряжая аккумуляторы, или суперконденсаторы. У автобусов с ДВС – кинетическая энергия при торможении превращается в тепло, стирая при этом тормозные колодки и загрязненяя улицы минеральной пылью.
13. Благодаря использованию алюминиевых сплавов, современных композитных материалов, инновационных тяговых аккумуляторных батарей и мощных, но компактных электродвигателей – вес электробуса не сильно отличается от обычного автобуса, оснащённого ДВС.
В электробусе отсутствуют такие тяжёлые агрегаты как ДВС, трансмиссия, мосты и карданные валы, но по прежнему, самым массивным элементом электробусов остаётся аккумуляторная батарея.
Эксплуатация электробусов экономически выгоднее, нежели эксплуатация автобусов с ДВС:
а. Срок службы подвижного состава электробуса больше, чем срок службы автобуса с ДВС.
б. Затраты на обслуживание электробуса ниже, чем на обслуживание автобуса.
в. Себестоимость перевозок электробусами ниже до 90%, чем автобусом с ДВС.
Для автобуса с ДВС расход топлива в среднем составляет 40 л на 100 км. При стоимости топлива 35 рублей за литр и ежедневной эксплуатации расходы на топливо составляют более миллиона рублей в год. Расход энергии для электробуса составляет 91 кВт*ч на 100 км пробега. При стоимости электроэнергии 1,96 руб/кВт*ч, ежегодные расходы на электроэнергию для электробуса составляют 130 тыс. рублей.
Т.е. расходы у электробуса минимум в 5,5 раз меньше чем у автобуса с ДВС. Это не считая других ГСМ и расходных материалов: антифриза, моторного масла, фильтров для них и других многочисленных запчастей, коих в автобусах с ДВС очень много.
Поэтому при одинаковой стоимости проезда, срок окупаемости электробуса практически не отличается от срока окупаемости автобуса, хотя первоначальная стоимость электробуса выше в среднем в 3 раза, чем автобуса.
Сравнение с троллейбусами:
Первоначальные затраты на развёртывание троллейбусной системы выше, чем для электробусной, так как первая требует строительства тяговых подстанций и контактной сети.
Конструкция спецчастей контактной сети (пересечений, стрелок, разделяемых соединений на разводных мостах) требует снижения скорости при их прохождении (иногда до 5 км/ч), что значительно снижает трафик.
Троллейбус чувствителен к обледенению контактных проводов.
Контактная сеть троллейбусов (провода) загромождает улицы и площади городов; путаница проводов и подвесных тросов выглядит неэстетично и портит облик городов.
Сравнение с трамваями:
Стоимость реконструкции 1 километра трамвайного полотна, например в Уфе – от 15 – до 50 млн. рублей!
При ненадлежащем содержании путей возникает вероятность схода трамвая с рельс, что делает трамвай потенциально более опасным участником дорожного движения, чем электробус.
Вызываемые трамваями вибрации почвы могут создавать акустический дискомфорт для жителей ближайших зданий и приводить к повреждению их фундаментов.
При плохом содержании пути, обратный тяговый ток может уходить в землю, возникающие при этом «блуждающие токи» усиливают коррозию близлежащих подземных металлических сооружений оболочек кабелей, труб канализации и водопровода, арматуры фундаментов зданий.
Негативные факторы экологии, связанные с трамваями: только при сварочных работах в процессе ремонта трамвайных путей, с одного кг сварочной проволоки выделяется более 50 г оксида кремния, алюминия, магния, а при послесварочной обработке и шлифовке одного рельсового стыка выделяется еще около 600 г. В результате механической обработки деталей подвижного состава, их замены, а также других видов производственно-хозяйственной деятельности, объем которых составляет порядка 250 кг твердых отходов на единицу подвижного состава.
Таким образом, в электробусе объединена экологичность троллейбуса, автономность и маневренность автобуса, а при использовании выделенной полосы он объединяет в себе достоинство трамвая.
Недостатки электробусов:
1. Для массового использования электробусов требуется создание сети зарядочных станций для зарядки аккумуляторов. Но когда-то и АЗС тоже не существовало. Но в отличие от АЗС, месторасположения зарядочных станций не имеют таких строгих ограничений и могут располагаться в более удобных местах: на конечных остановках, гаражах, на парковках возле супермаркетов, зарядочные станции могут быть более распространены, чем автозаправочные станции.
2. До сегодняшнего дня существенным недостатком для эксплуатации электробусов в России была проблема их быстрой разрядки и потери ёмкости при низких температурах в зимнее время года. Но такие компании как AltairNano и Toshiba разработали аккумуляторы нового поколения с одинаковыми характеристиками работы, как в летнее, так и в зимнее время года.
3. Мощность, вырабатываемая всеми современными электростанциями, значительно меньше, чем мощность всех современных автомобилей.
Если все автомобили с ДВС резко заменить на электромобили, то вырабатываемой энергии не хватит на одновременную зарядку очень большого количества электромобилей.
Однако производство бензина также требует электричества (до 5 кВт/ч на литр), поэтому по мере уменьшения мирового потребления углеводородного топлива (бензин, дизель), мощности электростанций будут перераспределяться в сторону энергообеспечения электромобилей и электробусов. Кроме того, у очень многих автомобилей мощность двигателя сильно завышена, чтобы обеспечить быстрый разгон. Электромобилям и электробусам этого не нужно, крутящий момент электродвигателей намного больше, чем у самого лучшего ДВС и доступен крутящий момент с самых низких оборотов.
4. Помимо существовавших до сегодняшних дней недостатков с эксплуатацией электробусов при низких температурах в зимнее время года (быстрой разрядки и потери ёмкости АКБ), был ещё один – проблема отопления, т.к включённая отопление салона существенно сокращала запасе хода, но использование современных т.н. энергосберегающих стёкол (с низкоэмиссионным покрытием) и стёкол с электрообогревом, использование экономичных обогревателей – решают эту проблему.
Таким образом, использование современных жаро и морозоустойчивых аккумуляторных батарей с быстрой зарядкой и возможностью устанавливать зарядочные станции в местах простоя электробусов (зарядка происходит в ночное время, меньше стоимость и меньше нагрузка на сети), на конечных остановках – сводит недостатки электробусов на нет.
Ведутся колоссальные работы, много компаний и исследовательских институтов работают по увеличению ёмкости и улучшению характеристик аккумуляторных батарей.
В развитых странах мира электробусы уже принимают своих первых пассажиров.
Экономичность расхода энергии электродвигателей электробуса зависит от многих факторов, но самыми главными являются масса и аэродинамика (сопротивление потоку воздуха при движении).
Электробус (городской и особенно междугородний), должен иметь хорошую аэродинамику (современные материалы позволяют сделать практически любые формы) и меньшую по сравнении с автобусами массу, т.к. масса аккумуляторной батареи и суперконденсаторов значительная.
Многие дизайнеры и конструкторы старой школы спорили со мной, твердили, что городскому автобусу хорошая аэродинамика не нужна, мотивируя малой скоростью.
В действительности даже в городе при разрешённых 60 км/ч – сопротивление воздуху достаточное и сделав обтекаемую форму можно добиться экономии электричества и тем самым увеличить запас хода электробуса от одной зарядки. Также способствует увеличению запаса хода — кузов электробуса из алюминиевых сплавов и стеклопластика/карбона.
Первый в мире городской электробус – Volvo 8900 построен с использованием гибридной платформы, совмещающей в себе сталь и алюминий, это позволило сделать его значительно легче, тише и экологичнее традиционных автобусов.
Новый Volvo модели 7900 — стал легче предшественника на 550 килограмм. Это позволило сократить расход топлива для моделей с дизельными двигателями на 37%. На столько же сократились и объем выхлопа СО2.
Автобус Volvo 7900 Electic Bus с гибридным двигателем еще более экологичен – более 70% времени в пути он использует для движения электричество.
Алюминиевый кузов автобуса устойчив к коррозии, что существенно продлевает срок его службы. Кроме того, более 90% алюминиевых деталей в новом автобусе может быть полностью переработано и использовано вновь, что также сокращает воздействие на окружающую среду.
Потребление топлива у гибридного Volvo 7900 на 80% ниже, чем у предшествующей модели с дизельным двигателем. При этом уровень его шума в разы ниже, грузоподъемность выше за счет меньшего веса самого автобуса, а вмещает он 85 человек.
Если сравнить экологическую ситуацию (уровень токсичных выбросов и шумовой нагрузки) в крупных городах России и крупных городах в развитых странах мира, то разница будет колоссальной. Концентрация вредных веществ от выхлопных газов транспорта в Российских городах-миллионниках превышает допустимые нормы в несколько раз.
Электробус столицы: он может проехать 59 км. Но это нормально
«Рогатых» старого поколения из 6‑го троллейбусного парка Москвы, начавшего работу летом 1962 года, выселили, полностью отдав площадку амбициозным внукам — электробусам. Их тут прописалось 200 штук, по сотне ЛИАЗов‑6274 и КАМАЗов‑6282.
Электробус — штука экзотическая в мировом масштабе. Москва их не просто ввела в эксплуатацию одной из первых, но и вышла в лидеры по количеству работающих машин (счет пошел на четвертую сотню). Больше единиц на один мегаполис насчитывается разве что в Китае.
А потому в парке чаще попадаются люди в куртках группы ГАЗ (подмосковный ЛИАЗ принадлежит ей) и КАМАЗа, нежели Мосгортранса. Заводы организовали полноценные представительства по обслуживанию и ремонту на месте работы электробусов. Даже на помощь к неисправным машинам выезжает не техничка Мосгортранса, а машина в «ливрее» производителя.
Такой подход объясним еще и тем, что электробусы в Москве запускали в режиме «нужно вчера». Машины, конечно, прошли и тестовую эксплуатацию, и сертификацию, однако, по большому счету, они — загадка для многих. Не в плане перспектив, с ними понятно: за электробусами будущее. Речь об эксплуатации.
Источник жизни
Взять хотя бы запланированную в семилетнем возрасте замену тягового литий-титанатного аккумулятора. В теории его производитель, китайский Microwast, гарантирует такой срок службы. И по прикидкам выходит, что батарей должно хватить на семь лет. При четырех зарядках в день декларируемые 15 000 циклов заряда-разряда обеспечат работу в течение десяти лет.
Но в мире нет пока семилетних электробусов, чтобы опереться на практический опыт, а потому приходится верить расчетам на бумаге. В частности, никто не берется предсказать, как просядет емкость с годами и сколько раз за день придется подключать к сети уже не новую машину.
Используемый аккумулятор Microwast, по словам представителей группы ГАЗ, по качеству и характеристикам является оптимальным решением. И все равно его стоимость пугает. При цене электробуса в 32–34 млн рублей на батарею приходится около 9,5 млн. Почти треть! Москва, составляя контракт на электробусы, оставила замену аккумуляторов за собой. Когда подойдет срок, город будет сам решать, что поставить.
В теории здравое решение. Сейчас неизвестно, какие цены и технологии будут через несколько лет. Утилизация батареи, кстати, тоже лежит на городе, но инфраструктуры под неё пока нет.
Аккумуляторы расположены на крыше. Если бы дизайном «зеленые» машины не выделялись, их было бы не отличить от обычных: такой же «нарост» на крыше есть у метановых версий, в нем спрятаны баллоны. Правда, масса на «загривке» у электробуса побольше — 1,8–2,0 т. Но при скорости и манере движения городской машины это некритично. Разве что нагрузка на переднюю ось в снаряженном состоянии чуть больше. Кстати, завод использует одинаковые мосты на всех машинах: дизельных, метановых, электрических. И максимально допустимая масса тоже едина — 18 000 кг. А вот снаряженная у электробуса заметно больше, чем у машин с ДВС: 12 220 кг против 10 500 кг.
Режим питания
Москва сделала выбор в пользу электробусов под частую ультрабыструю зарядку на конечных станциях через пантограф на крыше. Емкость батареи сравнительно невелика — 77 кВт·ч. Для сравнения: компактному Nissan Leaf положено 40 кВт·ч, а на премиальные легковые электромобили ставят по 80–100 кВт·ч.
А тут тяжеленный автобус. По официальной технической характеристике, на одной зарядке ЛИАЗ проезжает до 59 км. В режиме жесткой экономии сможет и 70 км. Но и заявленного пробега хватает для того, чтобы делать на маршруте полный круг и заряжаться на конечной. С января электробусы вышли на ночной маршрут, круг на котором составляет около 48 км. За счет отсутствия пробок и небольшого числа пассажиров к концу круга остается иногда под 50% энергии!
Для подстраховки на некоторых маршрутах поставили зарядные станции прямо по ходу движения. Машину можно заряжать, не высаживая пассажиров, — это безопасно. С учетом того, что за шесть-девять минут батарея наполняется на 50%, а зарядка в пути необходима только для того, чтобы дотянуть до конечной, задержка выйдет всего на пару-тройку минут.
Можно заряжаться и «по проводу». Быстрая станция (150 кВт, 200 А) восполнит энергию за час-два, сеть на 380 В (11 кВт, 20 А) — за 4–6 ч. Для ночного режима сгодится, а вот на маршруте такие задержки позволить нельзя.
При падении запаса энергии до 20% электроника предупреждает об этом водителя. Альтернатив две: продолжать ехать в штатном режиме или включить экономичный, если запаса хода до зарядки может не хватить. Во втором случае автоматика начинает отключать отдельные системы, начиная с наименее ценных.
Погрей меня
По словам разработчиков, разницы в автономности летом и зимой нет. Энергопотребление в жару и в холод уравнивают работающие кондиционер и печка.
Система отопления в электробусе сложная. Аккумулятору необходимо обеспечивать тепловой режим +8…+38 °C: холодный не будет принимать заряд, перегрев же вреден для батареи. Для этого предусмотрены жидкостные обогрев и охлаждение. Антифриз отводит лишнее тепло и от заднего моста с двумя электромоторами. Тепло идет на отопление салона, а если его не хватает, в работу вступают электрические обогреватели. При низких же температурах включается дизельный обогреватель Webasto Thermo 350. Выходит, электробус коптит дизелем, да еще и с выбросами класса Евро‑0? А куда деваться — иначе электрическая система отопления будет нещадно жрать энергию. А повышенный расход электричества не менее вреден для экологии, ведь его, в основном, вырабатывают ТЭЦ, сжигая уголь, газ, нефть и выбрасывая в атмосферу вредные газы. И не исключено, что дизельный обогреватель окажется более «зеленым», ведь он включается лишь на короткое время, когда температура в салоне опускается ниже нормы.
Никаких ручных переключений между разными способами обогрева не требуется. Водитель просто выставляет желаемую температуру, и электроника сама решает, какие средства привлечь для ее достижения. Причем температура устанавливается отдельно для кабины водителя и пассажирского отсека.
Светлое будущее
Москва покупает электробусы по так называемому «контракту жизненного цикла»: производителю оплачивают не только сами машины, но и их обслуживание в течение всего срока службы. Он составляет 15 лет, что вдвое больше, чем служит автобус (в Москве — семь лет). Последние списывают без капитального ремонта, а вот для электробуса его заложили в середине жизненного цикла. Хотя кузов у электро-ЛИАЗа тот же, что и у дизельного, с заявленным ресурсом в 12 лет.
Будет ли необходимость держать электробусы в строю по полтора десятка лет, выходят ли они столько — этого пока никто не знает. Расчеты есть, но они теоретические, базирующиеся на опыте эксплуатации электробусов в других мегаполисах. Но там и дорожная ситуация иная, и электробусы другие. В 2019 году в Москве на линию вышли 300 «зеленых» машин. На 2020‑й уже разыгран тендер опять на 300 единиц. Возможно, будет и еще один контракт.
С 2021 года Москва перестанет закупать дизельные автобусы. Но это не означает полного перехода на электробусы: подразумевается, что в поставках останутся метановые модели. Во‑первых, производство электрических версий еще не настолько массовое. Во‑вторых, за год весь город не накрыть соответствующей инфраструктурой для подзарядки машин. Сейчас она есть на северо-востоке и немного в центре столицы. Полноценный электробусный парк всего один, частично работает с ними еще одна площадка. А всего их на Москву и Зеленоград 25! В‑третьих, требуется переобучить всех водителей. Ни с троллейбуса, ни с автобуса пересесть на электробус просто так нельзя.
Так что переход столицы на «электричество» растянется еще на долгие годы. К слову, группа ГАЗ не останавливается на одной модели. Готовятся к выпуску электробусы малого и особо большого классов — Вектор Next, сделанный на ПАЗе, и «гармошка» — на ЛИАЗе.
И многие перспективные технологии, повышающие безопасность и комфорт, будут внедряться в первую очередь на моделях с электроприводом.
Долой рогатых!
Дни московского троллейбуса сочтены. Никакого развития он не получит. Хотя, наверное, полностью не исчезнет, и какие-то единичные маршруты с «рогатыми» сохранят. В защиту этого вида транспорта в городе организовали целое движение, попутно критикуя электробусы по поводу и без.
Готов согласиться только с одним аргументом — высокой ценой. Вместо одного электробуса можно купить два троллейбуса или 2,5 автобуса. Один только аккумулятор ненамного дешевле автобуса целиком. Однако трамвай еще дороже, а его защищают не хуже, чем «рогатых» (почти уверен, что одни и те же люди).
Не стоит забывать, что пока машины «на батарейках» — экзотика в любом виде. Станут по-настоящему массовыми — подешевеют. А чтобы их выпускали много, кто-то должен обеспечить спрос. Если не Москва, то кто может это сделать в России?
В остальном электробус выигрывает. Главное, что ему не нужны провода. Это и улучшение внешнего вида города, и возможность гибко перестраивать маршрутную сеть. Потребность в последней колоссальная. Запуск МЦК и МЦД, появление новых микрорайонов требуют изменений, которые легче всего провернуть с подвижным составом, не привязанным к проводам или рельсам.
Вдобавок контактная сеть в столице сильно изношена и требует дорогого капитального ремонта. Поэтому ее не брали в расчет при выборе типа электробусов для Москвы. Будь провода в хорошем состоянии, где-то их можно было бы оставить и использовать для подзарядки через пантограф прямо на ходу.
Чем отапливается электробус
Электрические автобусы в условиях русской зимы
Многие крупные города во всем мире и в России озаботились заменой подвижного состава городского пассажирского транспорта общего пользования на экологические системы. В частности, на электробусы. Широко развивается производство электробусов как в России, так и за рубежом. Растет рынок электрической техники по всему миру. Электробус, в отличие от дизельного автобуса, имеет существенные преимущества, в частности, нулевые загрязнения окружающей среды в результате работы основных тяговых двигателей автомобиля.
Однако, в период зимней эксплуатации возникают серьезные проблемы в отоплении салона такого автобуса. В частности, такая проблема будет стоять для города Москвы, где средняя температуры января -6,5 градусов. В мире отсутствует опыт массовой эксплуатации электробусов в городах, находящихся в высоких широтах континентальном и резко континентальном климате. Небольшой опыт эксплуатации таких автобусов есть в Скандинавских городах, расположенных в морской климатической зоне при средней температуре января не превышающей 4-5 градусов. Как будут вести себя электробусы в зимней эксплуатации в российских городах, таких как Екатеринбург, Новосибирск, Красноярск, Пермь, где средняя температура января ниже 10 градусов? Следует ли в таких транспортных системах для обогрева салона электробусов применять автономные дизельные отопители, которые, в свою очередь, могут свести на нет все экологические преимущества электробусов?
Комментарии экспертов
Член Президиума Российской академии транспорта, доктор технических наук, профессор ПНИПУ и СГТУ имени Гагарина Ю.А., главный эксперт ФАУ «РОСДОРНИИ» Кочетков Андрей Викторович
Электробусы в условиях зимы часть маршрута проходят на существующей контактной сети и подогрев там обычный, как и у троллейбуса. Участок без контактной сети в районе конечной остановки предполагает быструю электрозарядку. Температура ниже -10оС приведет к повышенному расходу ресурса аккумуляторов, так как они будут разряжаться неоптимальным образом до 0оС. Автономные дизельные отопители должны применяться при движении электробуса вне контактной сети, где они решат проблему подогрева в салоне автобуса и самой аккумуляторной батареи. По моему мнению, их энергопотребление и экологическое воздействие на окружающую среду фрагментарно и вполне допустимо в силу решения лишь одной задачи сбережения ресурса аккумуляторной батареи.
Руководитель пресс-службы ГК «АвтоСпецЦентр» Уткина Анна Сергеевна
Первого сентября на дороги Москвы вышли первые электробусы – до конца месяца проезд в инновационном транспорте был бесплатным, теперь он оплачивается согласно установленным тарифам. Первые впечатления и у водителей, и у пассажиров экологического транспорта положительные: удобство, красота и, что самое главное, безопасность и бесплатный WI-FI обеспечили новому транспорту народную любовь. Поддержали внедрение электробусов и другие города России: Санкт-Петербург, Новосибирск, Курск, Тамбов, Ростов-на-Дону. В настоящее время есть несколько марок экологических автобусов отечественных и зарубежных производителей, которые отличаются своими техническими характеристиками. Это учитывается регионами при выборе моделей для своих городов. Например, электробус «Камаз» работает в температурном диапазоне от минус 45 до плюс 45 градусов Цельсия, что подходит для северных городов нашей страны. Пока электробусы оборудованы дизельными обогревателями, которые используются только в крайних случаях, так как отопление салона осуществляется системой климат-контроля.
Директор Института транспортного планирования и действительный член Российской академии транспорта, доктор технических наук, профессор кафедры «Организация и безопасность движения» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) Якимов Михаил Ростиславович
Электрический автомобильный транспорт, в частности городской пассажирский транспорт общего пользования, отличается очевидными преимуществами. В первую очередь, в области загрязнения атмосферного воздуха. В этом плане троллейбус и электробус имеют схожие характеристики, а именно нулевые выбросы в атмосферу при работе тягового электрического двигателя.
Однако, в условиях низких температур континентального и резко континентального климата возникает проблема отопления салона электрических автомобилей в зимний период, особенно это проблема актуальна для транспорта большой вместимости. Такая проблема с легкостью решается на троллейбусах путем установки дешевых электрических отопителей, но становится серьёзным препятствием при эксплуатации электробусов. Существует несколько подходов к решению вопроса обогрева салона таких автомобилей. В частности, используются различные автономные системы подогрева, работающие на газовом или на жидком топливе. И надо понимать, что использование таких обогревательных приборов сводит на нет всю экологическую эффективность электробуса.
Ввиду отсутствия должной практики и опыта эксплуатации электрических автобусов на территории Российской Федерации, тем более в условиях сурового континентального климата высоких широт, следует отказаться от крупных инвестиций в закупку такого подвижного состава, ориентируясь при этом, прежде всего, на опыт эксплуатации других городов. Следует отметить, что производство и рынок электрических автобусов в Российской Федерации ещё только формируется, и, к сожалению, ни одна транспортная система ни в одном российском городе не может похвастаться успешной эксплуатацией электрических автобусов на линиях единой маршрутной сети, в том числе и город Москва.
griphon
Давайте поговорим с вами сегодня об электробусах. Вы, ведь, все знаете что это такое? Как это не знаете? А вот Собянин уже давно про них говорит как про давно работающий транспорт и собирается в скором времени массово на них переходить.
Электробус, как следует из названия, — это электрический автобус. «Чем же тогда он отличается от троллейбуса» — спросите вы? Главное отличие — в способе получения электроэнергии от сети. Если троллейбус получает её напрямую от проводов, то электробус имеет ёмкую батарею и заряжается в парке или на конечных станциях. У электробуса нет штанги или «рогов», как у троллейбуса. Есть только специальный токоприёмник, по которому и происходит зарядка.
Электробус не привязан к контактной сети – и в этом его ключевое преимущество! Можно направлять его на любые маршруты по любым улицам, главное – чтобы на конечных станциях или, хотя бы, на промежуточных остановках была зарядная инфраструктура.
Но на этом его преимущества и заканчиваются. И сразу всплывают многочисленные недостатки.
1) Трата времени на зарядку. Существуют два способа заряжать электробусы: оба одинаково плохи.
Первый – зарядка в ночное время в парках. Плох тем, что требуется 1) очень высокая мощность (сразу тысячи машин заряжаются в один момент времени), 2) ёмкая батарея, которая будет занимать 30-40% салона. Хорош тем, что не надо будет тратить время на конечных.
Второй – зарядка на остановках и конечных станциях. Плох тем, что тратится полезное время, в которое электробус мог бы перевозить пассажиров. В итоге на обслуживание маршрута с той же частотой потребуется больше машин.
Самый экстравагантный способ – зарядка на остановках. Но, опять же, от физики не убежишь. Нужно либо высокое напряжение за короткий момент времени, либо, опять же, больше стоять на остановке. Первое очень дорого, второе – по понятным причинам неудобно для пассажиров.
2) Опасность разрядки во время пути. Если произошла непредвиденная ситуация, и электробус разрядится на маршруте – увезти его можно будет только тягачом. Соответственно – срыв выпуска. А ситуации могут быть разные – пробки, холод, ДТП, глюк батареи. К слову сказать, как будут вести себя батареи электробусов при -30 никто не проверял пока (в широтах где встречаются такие температуры, электробусы ещё не эксплуатировались).
3) Утилизация батарей. Никто не задаёт этот вопрос, а зря. Этот момент существенно же снижает экологичность технологии.
4) Дизельный отопитель. Смешно – но электробусы все равно требуют дизельного топлива. В целях экономии батареи отопление в машинах работает на дизеле. Что же это за экологический транспорт такой, что все равно от нефтепродуктов не уйдёшь?
5) Цена. Из-за новизны технологии электробусы выходят существенно дороже как автобусов, так и троллейбусов.
6) Потери электроэнергии. Известно, что на каждом передаточном звене энергия теряется. Если троллейбус энергию из проводов сразу направляет в двигатель, то электробус сначала не получает её всю при заряде, а потом теряет её по ходу движения. Чем дольше ездит, тем дольше потери. Если батарея старая, или погода холодная, потери во время движения могут быть вполне ощутимыми – до 30-40%. А ведь любая батарея довольно быстро начинает терять в качестве – 2-4 года.
7) Катание тяжёлой батареи. Известная дилемма космонавта или пешего туриста: сколько с собой взять топлива (еды). Возьмёшь мало – далеко не улетишь/не уйдёшь. Возьмёшь много – всё на себе тащить. Троллейбус избавлен от этой проблемы полностью – он по ходу движения питается. А тут немало энергии будет уходить на перевозку ёмкостей энергии.
Таким образом, суммарно получаем сомнительный результат: более дорогой транспорт, которого требуется численно больше (на такую же интенсивность движения), который может разрядиться и намертво встать где угодно, электроэнергии для проезда на то же расстояние которого нужно также больше из-за потерь и перевозки батареи.
И всё ради того, чтобы не заморачиваться с контактной сетью? Но ведь все равно потребуется содержание инфраструктуры в виде подстанций и зарядных станций.
В принципе, электробусы – идея интересная и правильная. Но заменять они должны дизельные автобусы, а не троллейбусы, тогда это будет прогресс. Однако в ситуации, когда кто-то наверху какой-то животной ненавистью не любит именно троллейбусы, выбирать не приходится. Однако же для адекватной замены троллейбусов электробусами эту новую технологию надо отладить, отработать, посмотреть, как она себя ведёт в разных условиях. Особенно важно зимний сезон пережить. Запустить хотя бы один маршрут на них, а потом плавно расширять сеть, и уже тогда смотреть по факту что оптимальнее — ставить их на троллейбусные маршруты, или, всё же заменять ими неэкологичные автобусы.
А пока говорить о том, что технология ещё сырая, было бы неправильно. Технология вообще фактически отсутствующая! Вы хоть раз в жизни видели живой электробус? Я вот.. честно скажу, видел пару раз. Правда в стоящем состоянии. На самом деле, в Москву уже несколько лет как привозят разные образцы для тестирования, но все они, покатавшись, поломавшись, уезжают обратно несолоно хлебавши. Ну ё-моё, если уж хотели бы, за столько лет можно было бы хотя бы одну серийную модель изобразить, а не недоделанные тестовые образцы? Я помню, что ещё в 2015 году на трамвайный парад приезжал электробус от КАМАЗа, где же он теперь?
Электробус б/у из Китая. Покатался немного по Москве, а потом его увезли в Челябинск.
Много было и других электробусов. Финский, от ЛиАЗа, и от "Белкоммунмаша". Последний, кстати, напоминает подобный же дуобус (троллейбусо-автобус), который также тестировался год назад на бывшем 25 маршруте, но от которого, к сожалению, тоже отказались. А подобные электробусы в небольшом количестве начали тестироваться и в Минске.
Есть ещё один электробус в Сколково. Но по факту это всё, что удалось наскрести за этот год, тестировались они совсем недолго, и большая часть этих недоделок куда-то уже уехала.
Но по факту же электробусы упорно входят в нашу жизнь, пока ни разу не войдя в неё. Отсутствие регулярного движения хотя бы на одном маршруте (!) не мешает Собянину или Михайлову упоминать постоянно их как вполне работоспособный и действующий транспорт. Трамвай, автобус, электробус — звучит в будничных фразах из их уст, именно так, через запятую. Типа: "Мы можем посмотреть в приложении через сколько нужный нам автобус или электробус подойдёт к нашей остановке".
При этом слово «троллейбус», который пока ещё эксплуатируется в количестве более 1000 штук, вы от них последнее время не услышите, это хуже чем слово «Навальный» для Путина. Ликсутов вообще отжигает. Вот что он сказал в недавнем интервью::
И еще могу сказать, что разговаривая с экспертами с точки зрения развития электрического транспорта, все эксперты большие прогнозируют в ближайшие несколько лет существенное увеличение емкости батарей. То есть прогноз у них очень большой. Сейчас 400 кг, в ближайшие несколько лет это может быть в два раза меньше, а то и в три раза меньше. Поэтому мы очень рассчитываем на то, что электрическая батарея будет все лучше и лучше и решит кучу проблем. Мало того, эксперты, я разговаривал с одними ведущими сотрудниками нашего одного из крупнейших научных институтов России, которые занимаются электричеством, они прогнозируют то, что батареи через десять лет будут такой емкости, что в принципе, надо будет задумать и в метро, не нужен контактный рельс на протяжении всего следования поезда, достаточно будет зарядить в начале и в конце поездки.
https://govoritmoskva.ru/interviews/1908/
Ну прекрасно просто. Скоро, скоро, скоро. Вот нам надо тут сидеть, сложа руки, и ждать, когда эта ёмкость "существенно увеличится" и батареи решат кучу проблем.
А есть ли идеальное решение? Есть! Оно называется «Троллейбус с большим автономным ходом». Он сочетает в себе преимущества как троллейбуса, так и электробуса. И также лишён их недостатков. Он может спокойно ездить до 60 км на батарее, а может заряжаться от контактной сети. Которая УЖЕ есть, которую не надо с нуля создавать! Почему его не хотят брать наши руководители – вот это большой вопрос. И нельзя сказать, что это что-то эфемерное — подобные троллейбусы есть не то что в других странах, они эксплуатируются уже давно во многих регионах России! Вот, например, Вологда. Фото 2013 года! Троллейбус проходит порядка 2-3 км по участку без контактной сети.
Есть также машины с длительным автономным ходом, в Новосибирске, Барнауле, Братске, Туле, Симферополе, Севастополе, Нальчике и других городах. Там троллейбусы вполне успешно в штатном режиме ездят по маршрутам с участками без контактной сети.
Такое бы сразу решило много проблем. На самом деле в конце 2016 года уже должны были прийти 12 таких троллейбусов от «Тролзы». Они были в контракте, за них было заплачено. Но «Мосгортранс» покривил лицом, и договор расторгли. Троллейбусы ушли в Питер.
Как бы то ни было, Мосгортранс собирается теперь закупать по 300 электробусов в год . Всё серьёзно: недавно проектировалось ТЗ на эти самые электробусы. Внести свои пожелания в него могли все желающие. Требование динамической подзарядки (как раз возможность брать энергию от контактной сети троллейбуса) упорно отклонялось. Хотя назови троллейбус «электробусом с динамической подзарядкой» и всё бы было хорошо. Что это как не религиозная ненависть?
Самое фееричное, что уже есть решение правительства после 2021 года закупать ТОЛЬКО электробусы! Никаких ни то что троллейбусов, но даже и автобусов. Вы представляете? Их ещё вообще нет, они нигде не ходят. Никто не испытывал то, как они будут работать в течение длительного времени зимой, как будут батареи разряжаться при больших пассажиропотоках, не будут ли они портиться из-за наших знаменитых реагентов. Непонятно в принципе, как вообще (несуществующая, опять же, пока) зарядная инфраструктура будет справляться с одновременной зарядкой большого числа машин.
Но никого эти вопросы не интересуют. Есть установка — покупать через 4 года ТОЛЬКО их, значит надо исполнять.. Чувствую, что мы так вообще без какого-либо транспорта останемся – только метро с МЦК и несколькими трамваями.
Ещё один электробус-коротышка, катающийся сейчас на испытаниях, который, видимо, планируется ставить вместо нормальных автобусов большой вместимости
Даже если от всех недостатков электробуса абстрагироваться. Даже если поверить в то, что Ликсутов с Собяниным искренне хотят развивать электробус, нельзя забывать о том, что завтра может случиться что угодно. Кризис, не дай Бог, конечно, очередная какая-нибудь нестабильность в стране, как у нас неоднократно бывало. И может стать совсем не до электробусов! А троллейбус уже, в расчёте на эти электробусы, будет ликвидирован. И что тогда? Останемся в итоге вообще без ничего, с одними автобусами, которые в кризисные периоды вообще наиболее нестабильными оказываются (как показал опыт 1991 года)..
А что в мире? Вообще эксперименты с электробусами действительно проводят во многих странах. Но пока массового использования эта технология не особо много где получила. Почти везде если и есть электробусы, то ходят они в незначительном количестве 3-5, реже — 10-15 штук. Причины? Они все описаны тут выше.
Вот электробус в Китае, Шанхай. В едущем состоянии я, правда, его не видел.
Эта, кстати, как раз та самая модель "быстрой зарядки".
Вот что про неё пишут в вики:
Автобусы ездят по чётко известному маршруту, вдоль которого через каждые максимум 5 км должны располагаться станции быстрой зарядки на остановках. Токоприёмник на этих станциях поднимается до зарядного устройства, и, касаясь его, полностью заряжает батарею электробуса всего за пару минут.
Что ни говори, намного "удобнее" троллейбуса..
А вот одна из таких станций. Более одного маршрута китайцы делать не стали. Даже китайцы!
Так или иначе, китайцы потихоньку сворачивают развитие электробусов, возвращаясь к усовершенствованному троллейбусу – тому самому «электробусу с динамической подзарядкой».
В любом случае, в развитии новой технологии нет ничего плохого. Плохое есть в том, что ради отсутствующей пока совершенно непроработанной технологии уничтожается действующая рабочая. Которая стабильно и надёжно функционирует девятый десяток лет и проверена временем. Уничтожается не потому что она имеет какие-то недостатки (при несущественной доработке здесь может будет получен парктически идеальный результат). Просто потому что кому-то «там» оно не нравится. Те же европейцы, которые по дурости своей поуничтожали свои троллейбусные сети, в 70-е, сейчас сильно сожалеют о своих ошибках, и о том, что у них нет такого потенциала как у нас. Они также с нуля развивают электробусы, но, как видим, даже они приходят к тому, что «электробус с динамической подзарядкой» — наиболее оптимальное решение. Но нам, почему-то, надо обязательно снова и снова наступать на те же грабли, хотя есть такая уникальная возможность, этого не делать, воспользовавшись мировым опытом..