Почему электробусы ездят без крыши
Перейти к содержимому

Почему электробусы ездят без крыши

  • автор:

Что такое электробус и вредит ли такой транспорт экологии. Объясняем простыми словами

Электробус — вид общественного городского транспорта на автономном электрическом ходу. Проще говоря, это автобус-электромобиль. В отличие от троллейбуса, ему не нужен контакт с проводами, чтобы ехать. В 2018 года на электробусы постепенно переходит Москва, а вслед за ней и другие регионы. Изготовлением электробусов занимаются сразу две российских автомобильных компании — КамАЗ и ГАЗ.

Как устроен электробус

Концепция устройства электробусов похожа на устройство электромобилей. И там и там нет генераторов, стартеров, масляных помп и прочих вещей, которые есть в транспорте с ДВС.

Основные элементы электробуса на примере российских КамАЗов и ЛиАЗов (принадлежит «Группе ГАЗ»):

  • Высоковольтные аккумуляторные батареи. Чаще всего в электробусе установлены литий-титанатные аккумуляторы. Они располагаются на крыше или в задней части электробуса. Литий-титанатные аккумуляторы способны выдержать примерно 20 000 циклов зарядки-разрядки, то есть срок службы батареи рассчитан примерно на 10 лет.
  • Электродвигатель. Точнее, два мотор-редуктора. Они стоят на заднем мосту, чтобы передавать крутящий момент на колесо без дополнительных потерь на трении.
  • Высоковольтные инверторы. Это специальные устройства, которые преобразуют постоянный ток от аккумуляторных батарей в переменный. Именно переменный ток необходим для работы электродвигателей. Инверторы располагаются в «моторном» отсеке электробуса.
  • Пантограф. Это специальный токоприемник в виде подъёмного шарнирного механизма на крыше. По-простому пантограф можно назвать своеобразным зарядным устройством для электробуса.

Слайд, который
я выбрал вместо рекламы.
Листай дальше, еще много интересного

Сборка электробусов КамАЗ на Сокольническом вагоноремонтно-строительном заводе

© Тихонова Пелагия / Агентство «Москва»

Виды и особенности различных моделей электробусов

Электробусы производят в 32 странах. У изготовителей отличаются подходы к тому, как должно заряжаться транспортное средство. Сегодня существует четыре основных вида электробусов.

  1. Электробус с ночной (медленной) зарядкой.

Самый распространённый тип в мире, но не в России. Здесь всё довольно очевидно: днём электробусы возят людей, а заряжаются ночью. Для этого существуют специальные депо, где установлены зарядные станции с большими мощностями. Заряжается транспорт в среднем 4–6 часов, а проехать на одной зарядке может до 300 км. Это примерно то расстояние, которое электробус преодолевает за смену.

Но у такого вида электробусов есть большой минус: аккумуляторные батареи, которые установлены внутри электробуса, очень тяжёлые и объёмные, они занимают дополнительное место. Поэтому этот электрический автобус может перевозить меньше пассажиров за один раз.

  1. Электробус с быстрой зарядкой в определённых точках маршрута.

Именно такие колесят по Москве. Машинам нужно периодически подзаряжаться, пока он ездит по маршруту. По городу установлены специальные стационарные зарядные станции (чаще всего на конечных остановках), и когда заряд батарей начинает падать, электробусу нужно быстро подзарядиться, а затем продолжать работу на маршруте. Чтобы зарядить батарею до 50%, требуется 5–10 минут, а до полной зарядки — 15–20 минут. Максимальный пробег на полной зарядке составляет 50–70 км.

  1. Электробус с динамической подзарядкой во время езды.

Этот вид электробусов можно назвать троллейбусом 2.0. Часть маршрута он едет на аккумуляторных батареях, а как только они разряжаются, электробус поднимает рога (прямо как троллейбус) и продолжает движение, заряжая аккумуляторы от троллейбусной сети проводов через токосъёмники.

  1. Электробус с дополнительными и быстрозаменяемыми тяговыми аккумуляторами.

Пока это один из самых непопулярных видов электробусов, однако они тоже существуют. Особенность этого вида заключается в том, что разряженную батарею быстро меняют на полностью заряженную. Это выглядит так: на короткое время транспорт сходит с маршрута и заезжает в специально оборудованное помещение. Там с помощью специалистов разряженная батарея снимается, на ее место устанавливается заряженная, и электробус продолжает движение.

Запуск в тестовую эксплуатацию электробуса малого класса «Газель e-City» на западе столицы, 2023 год

Электробусы и экология

Как и в случае с электромобилями, по этому вопросу ведутся жаркие дискуссии.

С одной стороны, электрические моторы не выделяют вредных выхлопных газов, поэтому считаются экологически чистыми. То есть как минимум в городах электробус не наносит вред окружающей среде. «Транспорт, работающий от электроэнергии, более безопасен для экологии города, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания. Электротранспорт не использует топливо во время движения, а соответственно, и не выделяет загрязняющие вещества во время эксплуатации», — утверждает исполнительный директор по информационным и интеллектуальным системам НАМИ Денис Ендачев.

Московская мэрия приводила данные: один электробус по сравнению обычным автобусом снижает выбросы углекислого газа в атмосферу на 60 тонн в год.

Впрочем, кое-какие выбросы у московских электробусов всё же есть. Дело в том, что печка у них работает на отдельном дизельном моторе. Это сделано, чтобы не тратить на отопление заряд батареи, иначе она быстро сядет.

Кроме того, чтобы выработать энергию для электробуса, нужно сжечь уголь или газ на ТЭЦ. Из-за этого промышленный эколог из МИСиС Валентин Романовский уверен, что этот вид транспорта ничуть не экологичнее обычного автобуса.

«В рамках города воздух становится чище, но вся эта нагрузка переходит на ТЭЦ, чтобы обеспечивать электробус энергией. В городе он ничего не выбрасывает, но вместо него выбрасывает ТЭЦ, которая дает ему электроэнергию. И по уровню негативного воздействия на среду в целом влияние ТЭЦ может быть более сильным», — объяснил эксперт.

Роль электробусов в современной системе городского общественного транспорта

Москва занимает первое место по количеству электроавтобусов среди европейских столиц. В сентябре 2023 года их число превысило 1200 единиц. По словам мэра Москвы Сергея Собянина, к концу 2024 года их должно стать вдвое больше.

Электробусами Москва за несколько лет лет (с 2018 по 2020 год) полностью заменила троллейбусы.

Также столичные власти уже отказались от закупок дизельных автобусов. В 2021 году даже звучали планы полностью перевести весь наземный городской общественный транспорт на электробусы. Не только столица может похвастаться современными электробусами. Также этот транспорт ходит в Санкт-Петербурге и начинает появляться в других городах. В 2023–2024 годах власти планируют запустить электробусы в Волгограде, Краснодаре, Красноярске, Курске, Липецке, Нижнем Новгороде, Перми, Саратове, Ярославле, Ростове-на-Дону и других городах. На это Минтранс выделил 70 млрд рублей субсидий.

Электробусы без крыши. Почему ?

Постоянно вижу, что у некоторых маршрутных электробусов демонтирована крыша. Ездят в любую погоду. В чём причина ?

Лучший ответ

охлаждение .

Остальные ответы

Теплоотвод электрооборудования, чтобы не громоздить системы охлаждения.

Не некоторые, а все. Так задумано. В случае пожара легче тушить, зарядка опять же сверху.

Это кабриолеты.

не вижу даже следов демонтажа крыши
вижу установленное на крыше оборудование

Оптический обман. Это стоит на крыше, для охлаждения

Это электробус: что мы знаем о транспорте с батарейкой

После появления первого электротранспорта в XIX веке и второго всплеска популярности в 70-х годах XX века электробусы вновь вышли на улицы городов. О том, что повлияло на их развитие и как изменились технологии: от создания ёмких аккумуляторов до развития зарядной инфраструктуры — можно узнать в нашей новой статье.

Первый электротранспорт: привет из XIX века

Электромобили появились задолго до машин с двигателем внутреннего сгорания. Готтлиб Даймлер и Карл Бенц запатентовали первые самодвижущиеся повозки с бензиновым ДВС в 1886 году, тогда как первый электромобиль для перевозки людей был представлен в 1837 году. Из-за высокой стоимости и низкой эффективности первые электромобили не могли тягаться с машинами с паровым двигателем. Стоимость обслуживания авто с цинковым аккумулятором в 40 раз превышала цену обслуживания паровой машины на угле.

После появления доступных свинцово-кислотных аккумуляторов электромобили успели ненадолго войти в моду. В 1890 году американец Уильям Моррисон построил первый электробус — автомобиль вместимостью 6 человек, развивающий скорость до 19 км/ч и проезжающий на одном заряде до 160 км. 24 батареи, весившие в сумме почти 350 кг, выдавали ток 112 А с напряжением 58 В и требовали для полной перезарядки 10 часов.

Электробус Уильяма Моррисона. Источник: american-automobiles.ru

В самом начале XX века в Лондоне на маршрутах городского транспорта успешно работали 20 электробусов, на то время более эффективные и экономичные, чем их бензиновые аналоги. Одного заряда аккумулятора хватало на 60 км пути, поэтому на конечных станциях опустевшие батареи заменяли на новые — процесс занимал всего три минуты.

Лондонский электробус со съемной батареей – прообраз будущей Tesla с быстросъемными аккумуляторами. Источник: Лондонский музей транспорта

К 1900 году 38% автомобилей в США работали на электричестве, но совершенствование двигателей внутреннего сгорания и снижение цен на топливо резко затормозило развитие отрасли автономного электротранспорта — уже к 30-м годам XX века электробусы практически исчезли. В отличие от бензиновых машин, электротранспорт не дешевел, а состояние экологии пока никому не внушало опасений. Крест на инвестициях в автобусы с аккумуляторами поставило появление в 20-х годах дешевых троллейбусов.

Процесс замены аккумулятора в электробусе — полная автоматика, как в XXI веке.
Источник: Британская библиотека

Но из-за низких цен на топливо в середине XX века индустрия ДВС пошла по пути наращивания объема, что напрямую сказывалось на расходе бензина. Даже легковые автомобили снабжались неэкономичными шестилитровыми двигателями, обслуживание которых в 70-х стало буквально «золотым». Сложившаяся ситуация вызвала новый всплеск популярности электромобилей. Так в английском Манчестере в 1974 году на городские маршруты вышли электробусы Seddon Pennine 4-236 на хлоридных аккумуляторах.

Редкий кадр действующего в 1975 году электробуса Seddon Pennine 4-236.
Источник: Alan Snatt

Единственный универсальный коммерческий автомобиль, оставшийся на память о том времени — минивэн Mercedes-Benz LE 306, чей быстросъемный аккумулятор обеспечивал мощность около 76 лошадиных сил, но истощался уже через 50 км пути. Автомобиль прожил до 1983 года, после испытаний почтовой службой немецкого города Бонна он был признан нерентабельным.

Электрический минивэн Mercedes-Benz LE 306 — напоминание об эпохе топливного кризиса. Источник: Mercedes-Benz

Серьезно о массовом производстве и использовании электротранспорта заговорили лишь в XX веке, когда общество стало задумываться об экологических угрозах и осознавать, какой вред окружающей среде наносят выхлопные газы автомобилей. На фоне обсуждения экологических проблем идея перевода дизельных автобусов на электричество стала довольно популярной, и немалую роль в этом сыграло появление литий-ионных батарей, способных накапливать энергию и обеспечивать автономное движение электробусов в течение длительного времени. Изобретение таких батарей решило и экономическую проблему, сделав производство и обслуживание электротранспорта более экономичным и открыв ему дорогу на массовый рынок.

Вопросы питания

В современных электробусах для питания используются аккумуляторы или суперконденсаторы. Последний способ хранения энергии по-своему интересен, хотя и сильно ограничивает возможности электротранспорта.

Суперконденсаторы могут хранить всего 5% энергии в сравнении с литий-ионными батареями схожего объема. Очевидно, что на одном заряде конденсатора автобус проедет всего несколько километров, а значит о какой-либо автономности говорить не приходится. Но позитивное свойство конденсаторов — скорость зарядки. На восстановление заряда уходят секунды.

Китайский суперконденсаторный Ultracap Bus на остановке с зарядной станцией — выглядит, как участок с троллейбусными проводами. Источник: Shanghai Aowei Technology

Так в китайском городе Нинбо действует конденсаторный электробус, которому для подзарядки хватает всего 10 секунд — благодаря развитой инфраструктуре зарядных станций, автобус получает энергию на каждой остановке во время высадки-посадки пассажиров, которая обычно длится немного дольше. Кроме того, до 80% энергии торможения преобразуется в электричество и возвращается обратно в конденсаторы — это дает экономию до 50%.

Суперконденсаторы постоянно совершенствуются, но внедрение электробусов на таких элементах питания требует очень дорогостоящей инфраструктуры в виде зарядных станций высокой мощности на каждой остановке. Кроме того, внештатные ситуации в виде неожиданных пробок могут оставить автобус с разряженными конденсаторами на дороге и создать дополнительные проблемы для дорожного трафика.

Литий-ионный аккумулятор – это не какой-то конкретный вид батарей с единственным утвержденным составом, а целое семейство энергетических элементов. Разработка литий-ионных аккумуляторов представляет собой сложный процесс поиска необходимого баланса между мощностью, ёмкостью, компактностью и ценой. Идеала пока не существует. Каждый тип литий-ионной батареи хорош для конкретной сферы применения. Далеко не все они используются в электротранспорте, многие находят свое место в электронике с небольшим энергопотреблением.

Аккумуляторы на оксиде лития-кобальта (LiCoO2), – самые доступные и популярные на сегодняшний день, — имеют отличную ёмкость на единицу объема, низкую стоимость и напряжение 3,6В на ячейку. Именно такую батарею вы найдете в мобильных устройствах и портативной потребительской электронике. Минусы таких аккумуляторов тоже известны: малый ток разряда, максимум 1000 циклов зарядки/разрядки до начала серьезной деградации ёмкости, долгая зарядка и невозможность работы при отрицательных температурах. Электробус на LiCoO2 обойдется дешевле, чем на других типах аккумуляторов, но сможет работать только в теплых странах на коротких маршрутах с минимальной загрузкой, вроде трансферов внутри кампусов.

Литий-марганцевый аккумулятор (LiMn2O4) благодаря трехмерной структуре смог обеспечить высокий ток разряда — до 30 раз превышающим его ёмкость. Это дало возможность использовать LiMn2O4 в устройствах с краткосрочным высоким энергопотреблением, например, в электромобилях Nissan Leaf и BMW i3. Но у литий-марганцевых аккумуляторов обнаружились свои недостатки: еще меньший, чем у литий-кобальтовых батарей жизненный ресурс и нетерпимость к холоду. Поэтому литий-марганцевые батареи комбинируют с другим типом аккумуляторов — NMC.

NMC-аккумулятор Nissan Leaf стоит вдвое дешевле NCA-батареи Tesla, но и ёмкость теряет примерно вдвое быстрей (70% после 100 тыс. км). Источник: Benjamin Nelson

Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные батареи, или просто NMC, получили неплохую удельную энергоёмкость и срок службы (до 2000 циклов разрядки), но ток отдачи у них оказался невелик. Именно поэтому для использования в электромобилях NMC комбинируют с LiMn2O4 — при обычной езде в основном работают NMC-ячейки, а при ускорении высокий ток отдают ячейки LiMn2O4.

Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные батареи (LiNiCoAlO2, или NCA) отличаются высокой удельной ёмкостью и приемлемой стоимостью. Скорость зарядки и ток разрядки у NCA-аккумуляторов средние, их нельзя записать в достоинства или недостатки. Именно NCA стали источником энергии для автомобилей Tesla и систем хранения Powerwall.

540-килограммовая NCA-батарея Tesla Model S на 85 кВт при замене из-за износа отправляется в системы хранения энергии Tesla Powerwall. Источник: wk057

Но одна особенность NCA-батарей бросила тень на Tesla еще до того, как владельцы могли столкнуться с потенциальными проблемами – аккумуляторы имеют сравнимые с литий-кобальтными ячейками срок службы в 500 циклов. А дальше замена и утилизация изношенных элементов. Реальный опыт показал, что даже спустя 200 тысяч километров батареи в электромобилях Tesla остаются рабочими, теряя треть ёмкости. Но, несмотря на этот положительный опыт, для городского электротранспорта NCA-аккумуляторы не являются лучшим выбором, ведь пробег автобусов в разы и даже на порядки превышает пробег личных авто.

Литий-титанатный ответ

Литий-титанатные аккумуляторы (Li4Ti5O12, LTO) известны еще с 80-х годов прошлого века. Toshiba активно разрабатывает и производит этот тип батарей под названием SCiB (Super Charge Ion Battery). Для изготовления анода в них используется литий-титанат вместо графита. При этом катод может быть заимствован у NMC-батарей. Замена графита позволила увеличить эффективную площадь анода с 3 м 2 /г до 100 м 2 /г, что в лучшую сторону влияет на скорость зарядки ячейки и ток разряда. Так в 2017 году Toshiba продемонстрировала SCiB-батарею, способную восстановить до 90% своей ёмкости всего за 5 минут.

Пористая структура литий-титанатного оксида обеспечивает в 30 раз большую площадь, чем графит, и в разы больший срок службы. Источник: КБ «Энергия»

Литий-титанатные батареи стабильно отдают ток в десять раз превышающий их ёмкость, и в тридцать раз при импульсных нагрузках. Ранние образцы выдерживали до 7000 циклов разрядки, а современные аккумуляторы обеспечивают 15000-20000 циклов — с этими показателями не сравнится ни один другой тип литий-ионных батарей. Кроме того, LTO-батареи пожаробезопасны, при разгерметизации они нагревают до 70 градусов и остывают, перегрев им также не страшен. На холоде элемент почти не теряет эффективность — при температуре –30 градусов ёмкость литий-титанатной ячейки понижается до 80% от номинала.

Литий-титанатная батарея Toshiba, используемая в автобусах Proterra. Источник: Proterra

Невероятная живучесть, мгновенная зарядка, стойкость к холодам. Звучит, как идеальный аккумулятор для телефона. Но есть у LTO-батарей и свои недостатки, которые пока ограничивают круг их применения. В первую очередь, это низкая удельная ёмкость 50-80 Вт/кг, тогда как у традиционных литий-кобальтовых элементов она равна 150-200 Вт/кг — то есть, для получения равной ёмкости литий-титанатная ячейка должна быть вдвое-втрое объемней. Во-вторых, номинальное напряжение ячейки равно всего 2,4 В против 3,6 В у литий-кобальтовых. В-третьих, пока литий-титанатные батареи отличаются высокой ценой, втрое большей, чем у NCA-батарей. Именно поэтому встроить литий-титанатный аккумулятор в смартфон пока невозможно — получится дорогой элемент с низкой ёмкостью и недостаточным для работы устройства напряжением.

Зато в электробусах, где нет дефицита места, а также требуется высокий ресурс батареи, литий-титанатным аккумуляторам самое место.

На графике показан пробег тестовой машины на SCiB и литий-кобальт-оксидных батареях. Преимущество SCiB более чем очевидно. Источник: Toshiba

Вопрос подзарядки

Без развитой инфраструктуры электробус превращается в проблему. Заряжать электробус можно тремя разными способами: долгой ночной зарядкой, быстрой зарядкой на конечных станциях и экспресс-зарядкой на остановках.

Зарядные станции на остановках общественного транспорта требуются, например, электробусам на суперконденсаторах: над павильоном устанавливается контактная площадка или провода, которых автобус касается пантографом. Если суперконденсаторам хватает питания в течение нескольких секунд, то для подзарядки аккумулятора нужны хотя бы минуты. Учитывая, что современные литий-титанатные батареи Toshiba восстанавливают большую часть заряда за пять минут, на маршрутную сеть электробуса достаточно установить всего несколько зарядных станций, которые смогут поддерживать аккумуляторы автобуса заряженными.

Долгая ночная зарядка в общественном транспорте используется только в паре с одним из двух других способов. Заряжать автобус всего раз в сутки и отправлять его на маршрут на весь день невозможно по объективным причинам. Во-первых, для работы в течение хотя бы половины дня нужны очень ёмкие аккумуляторы, которые займут много места в салоне — это обстоятельство резко удорожает стоимость каждого автобуса. Во-вторых, к автобусному парку необходимо подводить очень мощные линии электроснабжения, чтобы одновременно питать десятки и даже сотни автобусов.

Серийный электробус КамАЗ заряжается на конечной остановке московского маршрута №73.
Источник: alisa

А что дальше?

Городской электротранспорт всегда считался сомнительной экзотикой, а сейчас в мире работают сотни тысяч электробусов. Чемпионом по адаптации новых технологий является Китай, где находятся почти 99% существующих в мире электрических автобусов. По оценкам Bloomberg New Energy Finance, к 2025 году 47% автобусов в мире будут электрическими.

Россия тоже не отстает от мировых тенденций. Ежегодно многие российские города закупают электротранспорт и выводят его на постоянные маршруты, создается специальная инфраструктура и предлагаются решения в области энергообеспечения. Не исключено, что переход на электротранспорт затянется на десятилетия и, возможно, мы застанем время, когда личные электромобили перестанут быть предметом роскоши и составят достойную конкуренцию дизельным аналогам.

  • Блог компании Toshiba
  • Транспорт
  • Будущее здесь
  • Урбанизм

Может ли городской транспорт перейти на использование перпетуум мобилей

Самолет на солнечных батареях уже облетел вокруг земли. По Москве бегают электробусы, а по Петербургу — троллейбусы, умеющие складывать "рога" и проезжать значительные отрезки дистанции своим ходом. Но это пока еще транспорт, полностью зависимый от источников питания и подзарядки. В ближайшее время на улицах вполне могут появиться рейсовые транспортные средства, которые будут почти независимыми от энергии городских сетей, и это будет достигнуто за счет правильной организации систем рекуперации и зарядки с использованием солнечной энергии, считает эксперт по энергоэффективности транспорта, управляющий директор компании "Лиотех" Салават Халилов.

Вячеслав Прокофьев/ ТАСС

Солнечные зайчики

Может ли городской транспорт перейти на использование перпетуум мобилей?

Салават Халилов: "Перпетуум мобиле" — понятие условное. Пока стоит говорить про экономичное отношение к запасенной на борту электробуса энергии и о снижении ее расхода, а также про использование альтернативных источников энергии для подзарядки.

В первую очередь я бы делал ставку на рекуперацию. Как движется городской автобус? Он отъезжает от остановки, разгоняется, едет вперед, приближается к следующей остановке, тормозит, останавливается. Огромная 18-тонная махина, снижающая скорость — это же настоящая динамо-машина! На недавно запущенном в Санкт-Петербурге электробусе провели замеры, и первая статистика показывает, что так теоретически возможно возвращать до 20 процентов использованной энергии. Я думаю, в условиях реального городского движения цифра будет на уровне 10 процентов, но и это уже очень серьезный ресурс.

Сейчас электробусы заряжают на конечных станциях. А что будет, если им на крышу добавить солнечную батарею?

Салават Халилов: Это более трудный путь. Крыша электробуса и так перегружена накопителями энергии и другим оборудованием, если туда добавить еще и солнечную панель с сопутствующим оборудованием, центр масс будет расположен очень высоко, это плохо с точки зрения безопасности. Солнечную батарею надо чистить, зимой убирать с нее снег, это тоже непросто. А самое главное — тут надо просто посчитать — сколько киловатт-час можно будет снять с панели такой площади. Условно говоря, если для 1 километра пробега необходимо 2 киловатт-часа энергии, а в среднем скорость городского автобуса составляет около 20 км/ч, значит, нам надо за 3 минуты, которые займет движение по этому отрезку, выработать те самые искомые 2 киловатта-час, что, конечно же, не достижимо при нынешнем уровне развития техники.

Но прогресс не стоит на месте, ученые уже изобрели солнечные панели с КПД больше 40 процентов. Очевидно, что скоро эта цифра еще вырастет на порядок. Нам надо просто дождаться этого момента?

Салават Халилов: Есть и другой путь. Сейчас в курортных городах Черного моря используются дизельные автобусы. При этом там очень яркое солнце и много ясных дней в году. Есть все предпосылки для развития электробусов. Ведь солнечную панель не обязательно возить на крыше автобуса, ее можно установить на конечной станции. Там она будет под охраной, контролем, с постоянным доступом для обслуживания. А на борту электробуса останется только аккумулятор, так мы еще и на массе машины сэкономим. Он вернулся с маршрута, встал на полчаса на отстой, перезарядил свой накопитель и отправился в новый рейс.

Что делать в других городах? Например, в столице?

Салават Халилов: Одним из главных потребителей энергии в Москве, да и во многих других крупных городах является метрополитен. Но, при этом, он теоретически может и стать ее источником. Поезд с огромной массой идет всегда по одному и тому же маршруту, у него есть точно известные места торможения и остановки. Представляете, сколько энергии сейчас уходит просто в тепло? Ее можно собрать и направить или в накопители на борту вагона или передавать по проводам, проложенным вдоль туннеля, и выводить ее на поверхность.

Рубли и Ватты

Кроме рекуперации и солнечного света, есть другие источники энергии, открывающие такие же перспективы для городского транспорта?

Салават Халилов: На данный момент существует ряд конкурирующих технологий — топливные водородные элементы и аккумуляторы разных систем. Они пока не слишком распространены и дороги. Нам в любом случае нужен электрический ток и аккумулятор для его хранения. На сегодня оптимален литий-ионный аккумулятор. Когда-то, в конце девятнадцатого века сжигание углеводородов в двигателях внутреннего сгорания, как это ни странно звучит, спасло крупные города от экологической проблемы: сотен тонн навоза, оставляемого на улицах лошадьми. Теперь пришло время замещать сжигание углеводородов в двигателях внутреннего сгорания. Это сделает электричество, накопленное в литий-ионных аккумуляторных батареях на борту транспортных средств. При это электричество будет вырабатываться как на традиционных, гидро- и тепловых электростанциях, на АЭС и за счет альтернативных источников. При этом надо учесть, что даже традиционные тепловые электростанции, стоящие вдали от городов, намного экологичнее для людей, чем дизельный или бензиновый двигатель автомобиля рядом с детским садиком.

Использование электротранспорта обходится дешевле, чем с двигателем внутреннего сгорания.

Салават Халилов: Есть мировая статистика: при среднем суточном пробеге автобуса 200 км стоимость 1 километра что дизельного автобуса, что электрического примерно 1 доллар. Правда, для электробусов в эту сумму уже входит работа по созданию и обслуживанию инфраструктуры. Если же рассматривать российские цены и считать чистый расход топлива или заряда, получаются такие цифры:

— дизельный автобус тратит на 100 км пробега около 40 литров дизельного топлива, в пересчете на каждый километр пути мы получаем в среднем 17-18 руб. на топливо;

— электробус тратит на 1 километр пробега 2-3 киловатт*час электроэнергии, что обойдется от 4 до 12 руб. в зависимости от используемого тарифа и времени подключения к сети.

Более того, в Китае посчитали, что 1 тысяча электробусов каждый день экономит стране 500 баррелей нефти. Вроде бы цифра не сильно впечатляет, но ведь это же каждый день. Сейчас парк электробусов в Поднебесной уже больше 100 тысяч машин, а это уже более 18 млн баррелей или более 1 млрд долларов в год.

Но электробусы сами по себе дороже дизельных автобусов. Получится окупить их покупку за счет меньших издержек на линии?

Салавт Халилов: Сейчас в России есть госсубсидия на закупку электротранспорта — от 7,5 до 8 млн рублей на каждую машину. При этом электробус с завода стоит 24 миллиона рублей (то есть регионам они обходятся в 16 млн руб.), а дизельный городской автобус — 12 миллионов рублей. Растущие экологические требования приводят постепенному удорожанию дизельных машин. У электробуса — обратная зависимость. Почти треть стоимости электробуса составляют литий-ионные аккумуляторные батареи, стоимость которых, в соответствии с многолетней мировой статистикой, снижается. Несложно подсчитать, что стоимость дизельных и электрических автобусов выровняется в начале следующего десятилетия и выгода от покупки электробуса для муниципального бюджета будет очевидна. Кроме того, автобусные парки тратят значительные суммы на закупку моторных масел, фильтров, обслуживание двигателей внутреннего сгорания. У электрических машин этих расходов просто нет.

Как соотносятся эксплуатационные характеристики у дизельной и электротехники?

Салават Халилов: Максимальные пробеги электробусов зависят от типа зарядки и тех батарей, которые используются в машинах. На сегодняшний день наиболее распространенными являются так называемые электробусы с динамической зарядкой (In-Motion-Charging, IMC), которые очень похожи на традиционные троллейбусы, но при этом имеют возможность двигаться без контактной сети. Их пробег может достигать 20-30 километров. Вторая группа — это электробусы с ультрабыстрой зарядкой (Opportunity-Charging, OC). Они сейчас бегают по Москве. Их пробег может достигать 30-40 верст на одной зарядке, которая осуществляется на конечных станциях. Большинство выпущенных в мире электробусов используют ночную зарядку (Overnight-Charging, ONC), эти машины имеют запас хода на одной зарядке 200 — 300 километров, столько же за сутки проходит и обычный дизельный городской автобус. С точки зрения скорости и пассажировместимости отличия незначительные.

Как долго смогут продержаться на линии современные электробусы?

Салават Халилов: Кузов и шасси рассчитаны на 15 лет, причем тут особых отличий между типами техники нет, строят их на одних и тех же заводах. Ресурс литий-ионных батарей — от 3 тысяч циклов зарядки для литий-железо-фосфатные батарей (LFP) (они используются на машинах с ночной зарядкой) до 10 тысяч циклов зарядки для литий-титанатные батарей (LTO) (такие используются в электробусах с ультра быстрой зарядкой, например, как в столице). Если пересчитать в годы, то это по 7-8 лет в обоих случаях. По истечении этого срока будет достаточно заменить батарею и продолжать эксплуатацию электробуса в штатном режиме.

Вторая жизнь аккумулятора

— Литий-ионная батарея очень похожа на живого человека, — размышляет Салават Халилов. — Она работает, устает, питается, стареет и выходит на пенсию. И очень не любит пиковых нагрузок, регулярная разрядка ниже 20 процентов способна катастрофически сократить ее ресурс. После того как аккумулятор отработал свой ресурс в электробусе, он остается вполне работоспособным, но его емкости уже не хватает для тяжелых условий эксплуатации на дорогах, где вибрации, перепады температур, неустойчивая влажность. Но при этом, как и у военного пенсионера, сил — то есть, номинальной энергоемкости — остается процентов на 80. Просто ему надо сменить профессию. Например, старые аккумуляторы можно использовать для организации бесперебойного питания. Так делают во многих странах, к примеру, в Испании. Там аккумуляторы, снятые с электромобилей, после небольшой профилактики отвозят на футбольные стадионы, чтобы при аварийном отключении электричества зрители могли спокойно и комфортно покинуть трибуны.

Тем временем

Без пилота — дешевле

Исследования показали, что рейсовые электробусы смогли бы сэкономить существенную часть заряда, если бы ими управляли не живые водители, а автопилот. Особенно если подключить систему рекуперации. Просто потому, что автоматическая система с заданным алгоритмом будет аккуратнее вести машину, избегать лишних торможений и ускорений и во всех ситуациях выбирать оптимальный режим энергопотребления. А водителю надо оставить две кнопки: включить и выключить — и, конечно же, педаль аварийного тормоза.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *