Торговая площадка   Каталог компаний   Новости законодательства   Аналитика   Технологии и оборудование 
Журнал "Деловой лес" Для руководителей | Размещение баннеров и статей

Вход в систему

Логин
Пароль

Напишите, для регистрации

Статистика

Компаний: 1589
Пользователей: 2863

Реклама на сайте

Информеры Информеры
Главная страница » Аналитика

“Топливные” перспективы дня завтрашнего

Вопрос о том, что “так жить больше нельзя”, используя топлива, по своим параметрам несопоставимые с понятием об охране окружающей среды, начал активно решаться только в конце прошлого века. В 1992 г. был введён стандарт Евро. Прогресс в решении глобальной задачи снижения вредных выбросов, произошедший в последующие годы, очевиден. Так, такой показатель, как уровень выбросов твёрдых частиц в выхлопных газах у грузовика, произведенного в начале 90-х, в 50 раз превышал этот показатель в “выхлопе” современных грузовиков.

Чем легче, тем экономичнее.

При введении Евро-6, к 2013 году, разрешённый уровень выброса твёрдых частиц должен уменьшиться ещё на 50%. В европейских странах, Северной Америке, Японии показатели расхода топлива и чистоты отводимых газов стали сегодня приоритетными при выборе техники, опережая по значимости даже показатели мощности.

Одним из наиболее очевидных путей снижения потребления топлива является уменьшение веса автомобиля. С этой целью в современных конструкциях всё шире применяются детали и комплектующие из алюминия, углепластика, композитных материалов. Сегодня уже не являются редкостью грузовики с кузовами, изготовленными из алюминия и его сплавов. Конструктивно кузов собирается из листов и полых профилей специального сечения. Для защиты от появления забоин и задиров рабочие плоскости кузова покрывают защитными полимерными материалами. Вполне успешно сегодня применяют самосвальные платформы, выполненные из армированных пластмасс.

Инженеры компании MAN разработали целый комплекс мер по снижению веса своих грузовиков. Он включает применение аэродинамических обтекателей, использование более лёгких дисков и специальных шин, установку алюминиевого ресивера и т.п. По мнению специалистов немецкой компании, удорожание машины на €3,5 тыс. быстро окупится, т.к. экономия от предлагаемых мероприятий составляет 2,6л дизтоплива на 100 км.

Интересна практика облегчения конструкций прицепов и п/прицепов. Снижение массы прицепа, с одной стороны повышает полезную г/п, а с другой, при буксировке пустого или недогруженного прицепа снижается расход топлива. Ведущие производители прицепов снижают снаряженную массу, используя в конструкциях рам высокопрочные двутавровые балки. По сравнению с традиционно используемыми “С” - образными и квадратными балками, эти выдерживают в 30 раз больший крутящий момент и в 7 раз прочнее на прогиб. Такая модернизация позволяет, сохраняя г/п, сократить одну ось, таким образом, где раньше работало три, теперь обеспечивают ту же г/п две оси, а это, кроме всего прочего, существенное снижение массы.

Все шире применяются алюминиевые детали вместо стальных. Компания Schmitz Cargobull в семействе тентованных п/прицепов серии X-Light, за счет замены поперечин рамы и угловых стоек деталями из сплавов алюминия, добилась уменьшения массы, по сравнению с прежними модельными рядами Universal и Mega, на 1,2т.

Даже опорные плиты в сцепных устройствах, традиционно изготавливаемые либо методом стального литья либо штамповкой из высокопрочной стали, претерпевают изменения. Компания SAF-Holland выпускает опорные плиты мод.FWAL-E для установки на тягачи с нагрузкой на седло до 20т, отлитые из алюминиевого сплава. Выигрыш в массе составляет примерно 30кг.

Кроме алюминия, в комплектации п/прицепов всё больше можно увидеть деталей из пластика. Компания Kogel для облегчения трехосного рефрижератора Cool-Maxx использует пластик GRP, армированный стекловолокном. Из этого материала сделан пол и наружные стенки фургона, обработанные, для сохранения холода, специальной полимерной пеной.

Ещё одна возможность снизить вес – отказаться от традиционной электропроводки. С увеличением присутствия приборов электроники в современной спецтехнике, а соответственно, и контактной проводки, весом проводов уже нельзя пренебрегать. Тем более что провода – достаточно уязвимый элемент конструкции. Они могут рваться, а, если, при этом, в месте разрыва изоляция цела, то найти причину обесточивания бывает очень сложно. Провода могут перетираться, что может привести к КЗ, последствия которого могут быть самыми печальными.

Специалисты автопрома видят перспективу в использовании беспроводных технологий. Пока это дорого, но внедрение новых технологий позволит, кроме повышения надёжности работы электроники, снизить массу автомобиля на десятки килограмм.

Глобальное снижение токсичности возможно?

К 1912 году в США было произведено более 10 тыс. электромобилей, а первые демонстрации машин с электродвигателями относятся к 1838 году, т.е. задолго до представления К.Бенцом своего детища. Идея использования электроэнергии для приведения в движение систем автомобилей очень заманчива. Снижается вредность “выхлопа” практически до нуля, не используются нефтепродукты, работа машины становится практически бесшумной, нет вибрации, упрощаются процессы обслуживания техники и повышается её надёжность. Есть и другие положительные аспекты, но на практике электромобилестроение развивается не столь быстро, насколько бы этого хотелось.

Не удаётся пока разработать аккумуляторы достаточной ёмкости, сочетающие в себе компактность и небольшой вес. Да и используемые сегодня энергоёмкие металлы, например литий, имеют ограниченные земные запасы. Положение мог бы исправить мобильный генератор дешёвой электроэнергии, но и в этом направлении об успехе говорить рано.

Не решена и проблема взаимодействия магнитных полей, создаваемых электроустановками, которая обязательно возникнет при массовом распространении электромобилей. Проблематичным, с экологической точки зрения, является и производство огромного количества энергии при распространении электромобилей.

Во второй половине прошлого века многие считали проблему идеального топлива практически решённой, возлагая надежды на водород. Действительно, этот элемент таблицы Менделеева легко текуч, при его сгорании выделяется много тепла, а выхлопные газы представляют собой безвредный для природы водяной пар. Долгое время стоявшая проблема хранения водорода в жидком состоянии всё-таки была не так давно решена учёными. Несмотря на очень высокую текучесть, были разработаны специальные изотермические топливные баки, необходимые для сохранения жидкого водорода в процессе эксплуатации. Специалисты концерна БМВ утверждают, что в созданных ими автомобильных топливных баках жидкий водород может храниться до 18 лет.

Но, в тоже время, значительная часть аналитиков говорит о том, что дальнейшие разработки в направлении применения водородного топлива в автомобилях лишены смысла. Поиски оптимальных технологий получения водорода в готовом виде является слишком дорогой и объёмной научной задачей, перспективы, решения которой достаточно туманны. По существующим сегодня расчётам, для получения промышленных объёмов водорода потребуется значительные затраты энергии, полученной из традиционных источников. Сжигаемые при этом углеводороды будут выделять большие объёмы различных вредных веществ, в т.ч. и крайне вредный диоксин. Конечно, есть разработки по получению водорода для нужд энергетики и транспорта без выбросов углекислого газа, на таких, например, объектах, как АЭС. Но, после трагедии этого года в Японии, включение АЭС в схему производства столь необходимого продукта, по крайней мере, очень рискованно. Не менее сложной задачей является организация инфраструктуры по заправке машин водородом. Видимо, неслучайно, президент Барак Обама, вскоре после избрания, ликвидировал учреждённый своим предшественником Бушем младшим в 2003 году Фонд развития автомобилей с водородными двигателями.

До недавнего времени решение многих вопросов энергообеспечения связывались с распространением использования биотоплива, точнее биоэтанола. Но одной из причин разворачивающегося сегодня мирового продовольственного кризиса называют использование огромных площадей с/х угодий, в ущерб традиционным продовольственным культурам, под выращивание рапса, кукурузы, сахарного тростника и других технических культур, использующихся при производстве биоэтанола.

И потом, применение биоэтанола, безусловно, снижает потребность в продуктах нефти, но выхлопные газы при его сжигании приносят, хоть и несколько меньший, чем традиционные топлива, но тоже значительный вред окружающей среде.

Использование гибридов - оптимальный вариант?

Сегодня сложно сказать, на каком топливе будет работать техника в будущем. Но, по мнению многих экспертов, наиболее перспективное направление, уже получившее широкое распространение и приносящее реальные плоды, является использование гибридных систем.

Гибридные технологии особенно выгодны в режиме городской езды, при частых троганиях и остановках, их использование за рубежом в городских автобусах демонстрирует среднюю экономию топлива в 40%, уменьшение на 30% объёмов вредных выбросов. Например, в Канаде, некоторые компании по экспресс-доставке полностью комплектуются гибридными грузовиками.

Такие промышленные гиганты, как корпорация Eaton, компания Azure Dynamics и многие конструкторско-технологические подразделения крупных автопроизводителей ориентируют большую часть своего научно-исследовательского потенциала на проектирование гибридных силовых установок. Свидетельством тому является то, что практически все ведущие производители легковых машин имеют сегодня в своём арсенале машины с гибридными системами. Производители коммерческого транспорта также активно осваивают новые технологии.

На заводе Mitsubishi Fuso Truck and Bus в Кавасаки с 2006 года успешно производится грузовик с гибридным мотором Fuso Canter Eco Hybrid. Сегодня более тысячи таких машин успешно трудятся на дорогах не только Японии, но и Австралии, Гонконга, Ирландии. Выпускаются модификации с г/п 2 и 3т. Гибридная система работает принципиально следующим образом – при троганьи и разгоне работает э/двигатель. Когда же автомобиль движется с относительно постоянной скоростью, автоматически э/двигатель отключается и работает дизель. Включение и отключение дизельного привода в “ручном” режиме осуществляется через педаль сцепления. В момент повышенной нагрузки оба двигателя работают одновременно. Энергия, выделяющаяся в режиме торможения, направляется на подзарядку АКБ. Современные регенеративные системы позволяют экономить до 30% э/энергии, используя при торможении фактор трения и нагрева тормозных колодок.

Успешно себя зарекомендовали гибридные грузовики Volvo FE Hybrid, реализуемые сегодня не только в Швеции, но и Европе. В них реализована параллельная приводная схема, когда движение может осуществляться как от дизельного двигателя, так и от электрического, либо же, при больших нагрузках, двигатели работают совместно. При такой схеме обеспечивается экономия топлива 15…20%.

В сентябре 2010 года концерн MAN запустил в серию коммерческий автомобиль с гибридным приводом. “Первенец” MAN, благодаря новой приводной схеме экономит до 30% топлива по сравнению с обычными машинами этого класса.

Гибридный дизель-электрический DAF LF собирают на заводе компании в Великобритании. Грузовик г/п 7,5т приводится в движение дизелем мощность около 120кВт, имеется и дополнительный э/двигатель мощностью 60кВт. Такое сочетание позволяет экономить около 26% дизтоплива и сократить объём вредных выбросов на 12%.

Компании Ford и Toyota ведут совместные работы, целью которых является выпуск лёгких грузовиков с гибридной системой. А компания BAE Systems, известная в мире в связи с успешной разработкой гибридных силовых установок HybriDrive, применяемых сегодня на автобусах, заключила соглашение с компанией Caterpillar о проведении совместных работ по привязке HybriDrive к шасси Caterpillar CX Series, использующихся в автомобилях большой г/п.

Примеров внедрения гибридных технологий на грузовом транспорте можно привести много. Несколько позже коммерческих автомобилей-гибридов стали появляться образцы спецтехники с гибридной схемой силового аппарата. В 2009 году компания Mitsubishi выпустила вилочный погрузчик Grendia ex Hybrid, работающий как на дизельном топливе, так и использующий силовой агрегат, питаемый ионно-литиевыми батареями. Модель имеет г/п до 5т. Разработчики не сомневаются, что у машины есть будущее, ведь она экономит 39% топлива по сравнению с дизельным аналогом. Сдерживающим фактором распространения является цена, превышающая сегодня стоимость дизельного “собрата” почти на 40%.

Американская компания Allianz Sweeper Company, выпускает коммунальную машину Allianz 4000, успешно убирающую улицы Нью-Йорка. Основной дизель, 200-сильный Cummins, обеспечивает разгон этой машины до 100км/ч, но рабочая скорость - 5…10км/ч. Э/двигатели приводят в движение уборочные агрегаты, но, при необходимости, могут поддерживать и движение машины, для этих целей имеются две мощные 12-вольтовые литий-ионные батареи. Практика показала, что Allianz 4000 экономит своим владельцам до 45% топлива по сравнению с аналогичными дизельными машинами.

В 2009 компания Komatsu представила первый в мире гибридный экскаватор среднего класса РС200-8. Главное преимущество перед дизельным аналогом – 41% экономия топлива. В конструкции реализована комбинация дизельного двигателя, э/двигателя и вспомогательного э/генератора. Схему работы упрощённо можно представить так: энергия, вырабатываемая дизелем, направлена, в основном, на обеспечение работы насоса гидросистемы. Если гидронасос не отбирает всю мощность, то включается зарядка батареи и избыток мощности аккумулируется. Если же насос работает с большой нагрузкой и ему не хватает мощности дизеля, то автоматически подключается э/двигатель.

Ещё одной отличительной чертой этой машины является практически бесшумная работа, что особенно ценно при работах в населённых пунктах. Источники шума – двигатель, насосы гидросистемы, вентилятор охлаждения, помещены в закрытом машинном отделении.

После РС200-8, компания Komatsu Ltd. в конце 2010 года представила гибридные экскаваторы HB205 и HB215LC. Специалисты компании уверены, что эти мощные (использован двигатель Komatsu SAA4D107E-1, 104кВт) и, в тоже время, экономичные машины, работающие сегодня в основном в Японии, несмотря на то, что их цена примерно на 20% превышает цену дизельных аналогов, будут востребованы и в Северной Америке, и в Европе.

Заключение.

Привести примеры использования гибридных коммерческих автомобилей российского производства, к сожалению, не представляется возможным. Теоретических наработок у нас много, до практического же воплощения дело не доходит. Дело в том, что развивать новое направление в автомобилестроении без поддержки государства – дело для отечественных предприятий, практически, “неподъёмное”. К примеру, в США в прошлом году на поддержку изготовителей “передовых транспортных средств” в госбюджет США было заложено около $25 млрд., а при покупке электромобиля или машины с гибридной приводной системой покупатель получает т.н. правительственную скидку - $7,5тыс.

Вывод напрашивается такой – через некоторый период времени  эксплуатироваться в России, как и всём мире, будет большой объём гибридной техники. Но техника эта будет не отечественная. А что будет с отечественной?

  Опубликовано в РИО "Деловой Лес" № 12 (132) 2011г. стр.54