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.
Источник
Какие АКБ на электробусах?
В городской среде электробусы давно стали привычным видом транспорта. Их работа обеспечивается благодаря модульному тяговому аккумулятору, от которого и запускается двигатель. В транспортных средствах новых моделей используются производительные батареи, которые характеризуются большой емкостью и высоким рабочим напряжением.
Достаточными для электромоторов характеристиками обладают литий-ионные аккумуляторы. Также встречаются литий-серные и литий-железо-фосфатные. У разных производителей АКБ для электробуса различаются габаритными размерами, емкостью, рабочими параметрами, предельным сроком службы и другими критериями.
Основные характеристики АКБ
Есть несколько параметров, которыми отличаются друг от друга тяговые аккумуляторные батареи разных моделей:
- Удельная мощность — измеряется в Вт•ч/кг, что показывает, какая мощность приходится на каждый килограмм батареи. Средний диапазон для модульных литий-ионных конструкций — в пределах между 90 и 200 Вт•ч/кг.
- Степень защиты — обозначается в соответствии со стандартом IP, где первая цифра — защищенность от посторонних твердых предметов, а вторая цифра — защищенность от проникновения воды.
- Диапазон рабочих температур — выставляется производителем по результатам проведенных испытаний. Следует подбирать, исходя из погодных условий, в которых планируется эксплуатировать транспорт.
- Удельная стоимость тяговых батарей — еще одна характеристика, которая приобретает значение уже на этапе заказа. Выражается в виде суммы, которая приходится на каждую единицу удельной мощности — Вт•ч/кг.
- Рабочее напряжение. Электросеть и мотор должны соответствовать эксплуатационным требованиям.
Решающий показатель аккумулятора — среднее число циклов зарядки и разрядки, после которого потребуется замена тяговой батареи на новую. Исходя из того, сколько циклов зарядки и разрядки в день переносит АКБ электробуса, можно рассчитать и примерный срок службы (составляет от трех лет и дольше).
Тяговые аккумуляторные батареи совершенствуются, снабжаются дополнительными опциями. Это, в частности, блок контроля и управления, который позволяет удаленно получать данные и управлять устройством. Это также поддержка быстрой зарядки, термостаты с широким температурным диапазоном, мощная система охлаждения, повышенная защита от взрыва и возгорания, от динамических нагрузок и других угроз.
Литий-ионные батареи могут иметь конструкцию из нескольких (четырех, пяти и более) модулей, включая блоки гибридной системой охлаждения, и предназначаться для размещения на крыше или внутри салона. Некоторые модификации универсальны — их можно размещать в любой части транспортного средства.
Типы подзарядки АКБ электробусов
Как правило, АКБ электробуса долго обходятся без подзарядки, когда транспорт преодолевает расстояния между городами и населенными пунктами. Попадая в условия городских пробок и светофоров, транспортные средства расходуют энергию гораздо быстрее, так что и подзарядка требуется чаще.
Большинство тяговых аккумуляторов на сегодня подзаряжаются по одной из следующих технологий:
- Ультрабыстрая зарядка. Осуществляется при помощи специальных станций. В соответствии с названием, позволяет пополнить емкость всего за полчаса. Однако модули АКБ электробуса изнашиваются быстрее, срок их службы уменьшается.
- Зарядный столб. Токоприемник располагается на крыше, так что зарядка происходит автоматически. Удобный вариант для транспорта, который курсируют по городу.
- Бортовое зарядное устройство. Как правило, подключается к источнику переменного тока. Подсоединение к трехфазной электросети — подходящий вариант зарядки для транспорта, который стоит в автопарке ночью.
Каждый из перечисленных способов подзарядки следует выбирать в зависимости от рабочего напряжения сети и от других условий. Разные критерии применяются к транспортным средствам, которые курсируют по городским маршрутам, совершают междугородние переезды или, например, перевозят пассажиров в аэропорту. Возможность выбора — одно из преимуществ этого вида экотранспорта.
Изготовление АКБ для электробуса по Вашему ТЗ
Обратившись в компанию Titanat, вы можете заказать модульные тяговые батареи для электробусов, как и для другого электротранспорта. Преимущества обращения к нам:
- Выпускаем различные типы аккумуляторных батарей с требуемой конфигурацией модулей.
- Соблюдаем условия ТЗ, планируя структуру АКБ для электробуса.
- При необходимости сотрудники помогут уточнить и сформировать ТЗ, включая требования к гибридной системе охлаждения.
Источник
Аккумулятор для электробуса
В 2011 году в Новосибирске заработал завод «Лиотех» по сборке крупногабаритных литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) для электротранспорта. На сегодняшний день это единственное подобное предприятие в России, но производство пока идет по китайской технологии и из китайских материалов. Чтобы заменить импорт российским аналогом, корпорация «Роснано», совладелец «Лиотеха», заключила договор с Институтом твёрдого тела и механохимии СО РАН , который занимается совершенствованием аккумуляторов.
Автор репортажа: Евгения Треухова, студента ФЖ НГУ
- Аспирантка Ольга Подгорнова засыпает смесь, которую будут измельчать в барабан, наполненный шарами.
На заводе «Лиотех» производят аккумуляторы с уникальными свойствами (они работают от -40 до +50С) Их используют для троллейбусов, электробусов и другого электротранспорта. Сейчас в Новосибирске по постоянному маршруту ездит электробус № 5а от станции метро «Заельцовская» до «ТЭЦ-5». Он может проехать 60 км на автономном ходу без подзарядки.
Чтобы узнать о том, как наши учёные догоняют мир, и посмотреть, как продвигается разработка, я отправилась в лабораторию, где создают катодные материалы для литиевых батарей «Лиотех». Нужный корпус я нашла не сразу, мне помогла дружелюбная сотрудница Института твёрдого тела и механохимии СО РАН: «Вот лабораторный корпус! Что же вы плутаете?» Учёные – отзывчивые люди, сразу нашёлся парень, который проводил меня прямо до нужной лаборатории.
Встретила меня старший научный сотрудник кандидат химических наук Нина Васильевна Косова, руководитель группы «Материалов для ЛИА». Перед тем, как показать этапы эксперимента, она рассказала о сути их работы.
- «Планетарная мельница» для измельчение вещества до наноразмера.
Исследовательская группа под руководством Косовой ищет способ создавать материалы с высокой электронной и ионной проводимостью. В 2000 году американский физик Джон Гудэнаф предложил использовать в аккумуляторах железофосфат лития. Он берется в наноразмерном состоянии, а на поверхность его частиц наносят слой углеродного высокопроводящего покрытия. При этом свойства вещества меняются, и оно становятся пригодными для применения в аккумуляторах.
В лаборатории ИХТТМ СО РАН работают с натрийжелезофторфосфатом лития. Материалы различаются между собой, прежде всего, структурой. Аккумулятор с таким катодом намного дольше работает, много времени «держится» без подзарядки.
— Вот наша «планетарная мельница». Сейчас Оля покажет, как она работает, – объясняет Нина Васильевна Косова. – Для того чтобы получить нужное вещество, сначала необходимо измельчить реакционную смесь в мельнице до наноразмера. Именно для этого и требуется такой агрегат, похожий на большой сундук (это для шумоизоляции).
- Измельченную смесь помещают в печь и спекают.
Аспирантка Ольга Подгорнова засыпает смесь, которую будут измельчать в барабан, наполненный шарами, и закручивает его большим гаечным ключом. Затем помещает всё в «планетарную мельницу». Работает та весьма интересно. Её барабаны вращаются вокруг собственной и вокруг общей оси, как планеты в Солнечной системе; происходит два воздействия на вещество ¬– сдвиг и удар. Это позволяет получить частицы гораздо меньшего размера, чем, если их измельчать в обычных шаровых мельницах. К слову, «планетарные мельницы» тоже разработаны в Институте химии твёрдого тела и механохимии СО РАН.
Потом смесь помещают в печь и спекают. Затем Влад Подугольников, студент 5 курса факультета естественных наук НГУ, собирает электрохимические ячейки — прототипы аккумуляторов — в аргоновом боксе. Это специальное приспособление для работы без кислорода и влаги. Для того чтобы собрать ячейку, Влад просовывает руки внутрь с помощью специальных, встроенных в бокс, плотных перчаток, являющихся частью бокса. Студент помещает катодный материал на дно ячейки, закрывает специальными сепараторами, чтобы разделить катод и анод, заливает электролит, а сверху помещает литиевую фольгу — анод. После нескольких умелых пассов руками ячейка готова. Можно вытаскивать.
Теперь настало время математических расчётов. Сейчас в лаборатории всё автоматизировано. Вычисления – работа компьютера. Электрохимические ячейки помещают в установку, которая показывает, как в них идет процесс циркулирования. Она рассчитана на работу сразу с 16-ю ячейками.
- Влад Подугольников, студент 5 курса факультета естественных наук НГУ, собирает электрохимические ячейки — прототипы аккумуляторов — в аргоновом боксе.
Эти эксперименты нужны, чтобы получить материал, который можно было бы в будущем применить в производстве. Усилия направлены на создание экологически чистого и дешёвого метода производства. Использование трёхвалентного железа, более доступного, по сравнению с двухвалентным, уменьшило стоимость процесса. Для России такие разработки необходимы, потому что к 2014 году на заводе «Лиотех» планируется полностью заместить импортные технологии и материалы отечественными.
В 2012 году выйти на запланированную мощность у завода не получилось. В начале апреля стало известно, что Роснано выкупила всю долю своего китайского партнёра и стала единственным владельцем завода «Лиотех». Поэтому теперь ожидаются инвестиции в размере 423 млн. рублей на обновление стратегии, изменения ассортимента продукции завода. И внедрения разработок ученых.
Источник