Спецтехника. Движение в стиле электро

Вслед за легковыми электромобилями производители стали предлагать гибридные виды спецтехники, включая коммерческий транспорт и дорожно-строительную технику. Грузовики, экскаваторы, автобусы, погрузчики и другие виды машин с двигателями, работающими от аккумуляторных батарей или газа, становятся всё популярнее в развитых странах.

Попытка №2

Электроэкскаваторы и грузовики-троллейбусы успешно работали на благо советских людей ещё во времена СССР. Транспорт без топлива уже в то время считался перспективным, и инженеры постоянно работали над совершенствованием этого сегмента техники. Однако геологоразведка, сообщившая о больших запасах нефти с Сибири, на долгое время затормозила развитие отрасли электромобилей. Фактически, повторилась история с газомоторной техникой, о чём мы писали в №1 (19) за этот год.

Сейчас, когда мир озаботился вопросами экологии, в России вновь начали возрождать это перспективное направление. Тем более, что российский бизнес начал обращать взоры на постоянно представляемые на международных выставках новинки техники с электромоторами.

«В эпоху, когда стоимость топлива только растёт, а экологические нормы ужесточаются, гибридная техника может значительно повысить экономическую выгоду её эксплуатации. В последнее время заинтересованность в двигателях на альтернативных видах топлива со стороны бизнеса постоянно растёт. Это, в том числе, демонстрирует и уверенный рост продаж автомобилей на газомоторном топливе как в России, так и в мире. Поэтому гибридную технику уже сейчас можно назвать следующим шагом развития коммерческого транспорта. В 2014 году компания Scania выпустила на рынок свой гибридный автобус Scania Citywide. В 2016 году мы представили гибридный грузовой автомобиль Scania, на котором можно передвигаться с отключённым двигателем внутреннего сгорания», — считает руководитель направления техники на газомоторном топливе «Скания-Русь» Иван Папазов.

Российские производители не смогли игнорировать тренд. Новые модели уже анонсировали в «Группе ГАЗ», получившей сертификат одобрения транспортного средства на электротяге. А на КамАЗе протестировали электрогрузовик ещё два года назад. В серийное производство его планируют запустить в 2020 году.

«Мы считаем данное направление достаточно перспективным с точки зрения улучшения эксплуатационных свойств транспортных средств, особенно с точки зрения снижения расхода топлива и уменьшения выбросов вредных веществ, что является особенно актуальным для магистральных тягачей, а также для различного рода шасси для перевозки грузов в городской черте и городских коммунальных служб (например, вывоз мусора в городской черте). Применение гибридного привода на грузовых автомобилях позволит значительно снизить потребление топлива (до 15-20% в зависимости от режима эксплуатации), улучшить тягово-скоростные свойства, снизить суммарный объём выбросов вредных веществ. Но также следует отметить, что применение гибридного привода вызовет некоторое увеличение стоимости транспортного средства, связанное с применением достаточно дорогостоящих компонентов (электродвигатели, инверторы, силовая электрика и электроника)», — рассказывает начальник СКБ перспективных автомобилей Научно-технического центра ПАО «КАМАЗ» Игорь Валеев.

А как же ТО?

К достоинствам электротранспорта относят и снижение затрат на обслуживание. Помимо того, что машинам с электродвигателями не нужны многие расходники, присущие дизельным собратьям, так ещё и уменьшаются затраты при простоях техники на плановом техобслуживании.

«Карьерные экскаваторы с электроприводом обладают множеством экономических и экологических преимуществ. Это в итоге положительно влияет на себестоимость кубометра перемещённой горной массы. Кроме того, отсутствуют затраты на утилизацию отработанного моторного масла различных фильтров дизельного двигателя. А раз нет моторного масла и фильтров, то и время проведения ТО сокращается. Это, в свою очередь, очень важно для горняков, потому что чем меньше машина обслуживается, тем дольше она приносит прибыль для предприятия. Нельзя забывать и про издержки, связанные с экологией, ведь утилизация моторного масла и фильтров — это ещё одна статья в расходах дизель-гидравлического экскаватора. С точки зрения загрязнения окружающей среды, электрогидравлические экскаваторы имеют ещё одно неоспоримое преимущество перед дизельными собратьями: отсутствие выбросов отработанных газов, а также меньшая шумность. Благодаря использованию электрического двигателя клиенты могут обеспечить себе значительное сокращение эксплуатационных затрат.
В России и СНГ широкое применение находят карьерные экскаваторы с электроприводом. В первую очередь, это связано с более низкой стоимостью электричества по сравнению с дизельным топливом, что уже позволяет значительно сократить эксплуатационные расходы. Также немаловажным является тот факт, что большинство карьеров были спроектированы в советские времена, когда единственным доступным типом выемочно-погрузочного оборудования являлись мехлопаты с электроприводом отечественного производства, что и стало предпосылкой для развитой инфраструктуры электроснабжения на таких объектах. Техника с электродвигателем обладает большим количеством преимуществ относительно техники с ДВС и в плане технического обслуживания. Так, по регламенту дизельные двигатели требуют регулярного обслуживания (каждые 250 моточасов), а по прошествии 16 000-20 000 моточасов (в зависимости от интенсивности работы) — капитального ремонта. На некоторых двигателях требуется даже промежуточный «мини» капитальный ремонт, когда меняются отдельные компоненты — такие, как элементы топливной системы, ГБЦ, различное навесное оборудование. Относительно данной ситуации жизненный цикл электродвигателя можно назвать бесконечным. Электрические двигатели не требуют замены технических жидкостей, фильтров и т. д. (необходимо менять небольшое количество консистентной смазки в подшипниках примерно раз в 2-3 месяца). Примерно через 20 000 моточасов необходимо поменять лишь подшипники. Но известны случаи, когда замена производилась при наработке 30 000 моточасов, и это не ухудшило состояние электродвигателя. Таким образом, можно сделать вывод, что годовой фонд рабочего времени у электродвигателей гораздо больше, чем у дизельных двигателей», — объясняет директор департамента технической поддержки Hitachi Construction Machinery Eurasia Тачибана Тоёхико.

«Применение гибридной силовой установки не должно повышать трудоёмкость технического обслуживания транспортного средства, так как, как правило, все компоненты гибридной силовой установки являются необслуживаемыми. Но при этом отмечу, что при необходимости доступ к компонентам гибридной силовой установки должен осуществляться только специалистами с соответствующей квалификацией в связи с возможным риском поражения электрическим током высокого напряжения», — напоминает Игорь Валеев.

ЭКСПЕРТ РЕКОМЕНДУЕТ

Иван Папазов, руководитель направления техники на газомоторном топливе «Скания-Русь»

Иван Папазов

Иван Папазов, руководитель направления
техники на газомоторном топливе «Скания-Русь»

«Основные преимущества гибридов —это, в первую очередь, топливная экономичность и в большей степени забота об окружающей среде. Из этого вытекает и экономическая выгода — если автомобиль потребляет меньше топлива, то стоимость его эксплуатации снижается. Кроме того, дополнительные преимущества вытекают из конструктивных особенностей гибридных силовых установок: электродвигатели способны развивать максимальный крутящий момент уже с нуля оборотов, что значительно повышает тяговитость трансмиссии при трогании с места. При этом, конструктивные ограничения максимальной скорости у электродвигателей компенсируются классическим ДВС меньшего объёма для поддержания крейсерской скорости. Современные технологические решения, применяемые в гибридных решениях, в том числе позволяют применять новые функции, такие как, например, рекуперация энергии торможения, которая позволяет замедлять автомобиль, используя электромотор-генератор и энергию торможения для зарядки батарей. Важно отметить, что при движении на низкой скорости, использование ДВС сводится к минимуму, что очень полезно, например, в условиях городского маневрирования и пробках. При этом, шумность такого автомобиля заметно снижается.
Главным недостатком гибридной техники на сегодняшний день является её изначально высокая стоимость и уменьшенная полезная нагрузка. Это объясняется дороговизной и большой массой используемых в гибридных силовых установках литиевых батарей. Но такие недостатки сопровождают практически все новейшие технологии. Со временем, когда популярность гибридов будет расти, их стоимость будет снижаться. Однако в большинстве случаев, более высокая стоимость техники может компенсироваться экономией на топливе за счёт его значительно более низкого расхода. Это, конечно, зависит от условий эксплуатации и манеры вождения.
Как правило, каких-либо масштабных сервисных мероприятий гибридные силовые установки не требуют. Узел с ДВС требует такого же обслуживания, как и обычные автомобили. В свою очередь, электромотор и батарея не нуждаются в особом внимании при проведении плановых работ».

В ТЕМУ

Тачибана Тоёхико, директор департамента технической поддержки Hitachi Construction Machinery

Тачибана Тоёхико

Тачибана Тоёхико, директор департамента технической поддержки Hitachi Construction Machinery

«Разрабатывая гибридные экскаваторы и погрузчики, специалисты Hitachi стремились создать надёжные машины, отличающиеся от прежних моделей пониженной токсичностью отработавших газов и меньшим расходом топлива. Всё это стало возможным за счёт применения передовых технологий, заимствованных у экскаваторов с гидравлическим, электрическим и аккумуляторным приводом. В результате была создана система TRIAS HX, снижающая расход топлива и выбросы CO2 на 31%. В состав гибридной системы входит электродвигатель механизма поворота платформы, который преобразует энергию торможения поворотной платформы в электрическую энергию. Через блок распределения энергии она поступает в блок конденсаторов и накапливается в нём. Накопленная энергия в блоке конденсаторов запитывает электромотор, установленный в редукторе привода насосов, что, в свою очередь, снижает нагрузку на ДВС, расход топлива и выбросы СО2, соответственно. Использование момента инерции поворотной платформы для рекуперации энергии снижает расход топлива.
Энергоэффективная гидравлическая система TRIAS выполнена по схеме с тремя насосами и тремя гидрораспределителями, что повышает точность управления и снижает потери давления, обеспечивая в итоге экономию энергии. Так как гибриды оборудованы как дизельным двигателем, так и гибридной системой, то техническое обслуживание дополняется обслуживанием такой гибридной системы – в первую очередь, оно заключается в замене аккумуляторных батарей по истечению их срока службы.
На данный момент гибридные экскаваторы активно применяются в Японии, Европе и Австралии, причём задействованы они как на типичных строительных площадках, так и на специализированных: например, на переработке металла. Пока что основное применение гибридных экскаваторов — это проекты, где доля поворотных операций составляет более 40%: именно здесь отчётливо просчитывается экономия средств. К таким сферам относятся, например, переработка металла или перегрузка материалов.
На данный момент гибридные экскаваторы Hitachi не поставляются на российский рынок. Это связано, в первую очередь, с применением дорогостоящих технологий и оборудования, что на выходе увеличивает стоимость гибридного экскаватора по сравнению с гидравлическим. Для наших клиентов по всему миру это увеличение закупочной цены затем нивелируется сокращением расходов на топливо. Именно поэтому наши машины так актуальны в Японии, Европе и Австралии, где стоимость топлива гораздо выше, чем в России. Также стоит отметить, что в этих странах забота об экологии и стандарты экологичности топлива значительно выше, чем на российском рынке. Скорее всего, по мере роста контроля над выбросами выхлопных газов и качеством топлива гибридные экскаваторы станут выгодным приобретением и в России».

Игорь Валеев, начальник СКБ перспективных автомобилей Научно-технического центра ПАО «КАМАЗ»

Игорь Валеев

Игорь Валеев, начальник СКБ перспективных
автомобилей Научно-технического
центра ПАО «КАМАЗ»

«В данный момент ПАО «КАМАЗ» совместно с АО «Коминвест-АКМТ» и компанией «Drive Electro» при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ реализует проект многофункционального шасси с компонентами тягового электропривода. Это шасси с колёсной формулой 6х2, предназначенное под монтаж различных кузовов и надстроек. Силовой агрегат включает в себя дизельный двигатель, обратимую электрическую машину и автоматизированную коробку передач. Накопитель энергии выполнен с использованием литий-титанатных элементов, ёмкость накопителя 17,6 кВт•ч. На данном шасси будет реализовано несколько режимов движения, включая режим движения на электрической тяге (без использования двигателя внутреннего сгорания), режим «старт-стоп» (выключение двигателя внутреннего сгорания при кратковременных остановках), режим рекуперации энергии (при торможении электрическая машина переходит в режим генератора и заряжает накопитель). На данном шасси будет смонтирована мусоровозная надстройка. Использование режима движения на электрической тяге позволит выполнять движение автомобиля, выполнение погрузочных работ внутри жилых кварталов без задействования двигателя внутреннего сгорания, соответственно с минимальным уровнем шума и нулевыми выбросами вредных веществ. Ранее ПАО «КАМАЗ» совместно с Министерством промышленности и торговли РФ реализовал проект полноприводного седельного тягача с колёсной формулой 6х6 с комбинированной энергетической установкой, конструктивные решения, реализованные в данном проекте, имеют достаточно высокий потенциал для серийного производства».

Статья опубликована в журнале Грейдер №3 2017

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.