Типовые транспортные сферы эксплуатации

В каждом городе (будь ли он небольшим или крупным, или мегаполисом) есть сеть предприятий торговли, включая мелкие точки торговли, предприятия общественного питания (кафе, рестораны), сервисная доставка по заказам продуктов питания, одежды, оргтехники и т.п., которым необходимо оказание транспортных услуг.

В организации перевозок товарной продукции важную роль играют финансовые возможности собственников, которые являются владельцами тех или иных торговых точек. Так, есть собственники очень небольших торговых точек, где обходятся одним автомобилем или несколькими, совмещая работу водителя и экспедитора.

Сложившаяся практика городских перевозок товарной продукции в основном включает маршруты длиной в среднем 15-25 км и, как правило, с нескольким числом заездов к грузополучателям.

Транспортное обеспечение почтовых предприятий и связи находится в достаточно узком диапазоне. В основном − это маршрутизированные линии в округах (районах) по доставке почтовых переводов, писем, посылок, продукции печатных изданий (газеты, журналы, рекламные проспекты и т.п.) со складов типографий на узлы связи и специализированные магазины и газетные киоски. Большие объемы почтовых перевозок приходятся на центральные районы городов. Поэтому для снижения вредных выбросов автомобилей применение экологически более совершенных автомобилей, какими являются ЭМ, оправдано.

Хотя практика показывает, что более приспособлены для выполнения почтовых перевозок не легковые автомобили, а пикапы на их базе. Так, весьма популярны в почтовых перевозках (как и в мелкой розничной торговле) пикапы ИЖ-27175 производства ОАО «ИЖ-Авто» на платформе ВАЗ-2007, грузоподъемностью до 650 кг с объемом кузова 3,5 м3, и конечно легкие автофургоны типа Renault Kango, Volkswagen Caddy, Peugeot Partner, Opel Combo.

Медицинский транспорт. Основной функциональной единицей станций скорой медицинской помощи являются бригады, располагающие автомобилями скорой медицинской помощи (АСМП) на базе фургонов полной массой до 3,5 т (отечественные «Газель», «Соболь»; зарубежные Ford Transit, Mercedes Sprinter, Wolksvagen СЕ-35 и др.).

Помимо АСМП к автомобилям медицинского назначения, но не являющимися специальными оперативными транспортными средствами, относятся автомобили для оказания населению врачебной помощи на дому. Например, для врачей общей практики (от поликлиник, семейные врачи; младший медицинский персонал, осуществляющий лечебные процедуры на дому и др.), чья работа осуществляется территориально в пределах округа, района. Однако, с учетом вызовов на дом лечащему (дежурному) врачу приходится за смену обслуживать 10-20 пациентов и более, особенно в периоды сезонного массового заболевания. Маршруты посещения больных составляют до 10 км в день и более. Поэтому, естественно, без медицинского транспорта обходится весьма не легко. Взять хотя бы микрорайоны новостроек отдаленные от районных поликлиник.

Поэтому легковые автомобили ВАЗ могут заполнять эту нишу. Тем более, есть накопленный опыт, т.к. на протяжении длительного времени в качестве медицинского транспорта используются автомобили «НИВА» (ВАЗ-2131-25 (45) в районных и сельских медицинских учреждениях.

Применение электромобилей семейства «Калина» может также рассматриваться как имеющее обоснование в системе МВД для патрульных служб по следующим причинам. Парк патрульных автомобилей в округах городов сконцентрирован в районных отделениях полиции, что упрощает их содержание и проведение технического обслуживания. Специфика несения нарядов патрульной полицией предусматривает круглосуточное дежурство при любых погодных условиях и в обозначенных территориальных зонах. Годовой пробег автомобилей находится на уровне 10-15 тыс. км и более. Поэтому может быть достаточно ощутим экологический эффект (особенно «бесшумность» в ночное время) от использования ЭМ.

Что касается ЭМ типа «Калина», они могли бы использоваться в детских учреждениях и школах для доставки продуктов питания, а также как транспорт, арендуемый гражданами.

Следует особо обратить внимание на необходимость проработки на практике в опытной эксплуатации по всем предполагаемым сферам (маршрутам) использования легкового автомобиля класса В на базе «Калины» для всесторонней оценки их эксплуатационных и экономических качеств, учитывая ограниченность пространства салона и багажного отделения.

Одним из вариантов внедрения ЭМ в транспортные службы могли бы быть специально созданные не крупные предприятия (цеха) с соответствующим оборудованием по зарядке (подзарядке) аккумуляторных батарей, средствами диагностики, обслуживания и ремонта.

Транспортные услуги этих предприятий оказываются постоянным клиентам для выполнения работ по оговоренным маршрутам.

Другой вид услуг − это аренда ЭМ как на долговременной основе, так и разовая (суточная) отдельными клиентами.

В настоящее время, учитывая сказанное выше, нет оснований прогнозировать покупки в личное владение в сколь-нибудь больших масштабах (в сотни и даже тысячи штук в год) легковых электроавтомобилей. Такое время возможно может наступить после 2020 года.

Сейчас же покупку ЭМ могут позволить себе достаточно обеспеченные граждане как второго легкового семейного автомобиля в основном для периодических кратковременных поездок по незагруженным трассам (магазинные закупки; поездки, связанные с культурными мероприятиями, в зоны отдыха в летнее время и т.п.). Соответственно эти владельцы ЭМ в личном хозяйстве имеют теплые гаражи.

Фактически для этих же целей граждане могли бы пользоваться дневным прокатом таких автомобилей, когда будет отработана эта специфичная область.

Крайне проблематично предположить использование легкового электромобиля класса В в системах государственных, региональных структур, краевых, городских образований.

Учитывая сложившийся типовой менталитет чиновников в России, привыкших за государственный счет покупать и ездить с персональными водителями на «престижных» автомобилях, как правило это премиум-класса Е, мини-вэны, кроссоверы, подвигнуть их для посадки в маленькую «Калину» представляется маловероятным.

Электрический транспорт в первую очередь мог быть оправдан в эксплуатации из-за его экологической чистоты в парковых «зеленых», санаторных и курортных зонах, на выставочных комплексах, крупномасштабных спортивных объектах (например, г. Сочи с его олимпийской инфраструктурой).

Климатические зоны южных округов РФ (например, Ставропольский, Краснодарский край и т.п.) наиболее рациональные по эксплуатации ЭМ.

Крайне проблематично использование ЭМ в регионах с низкой температурой в течение длительного времени и ночными заморозками.

Мировое автомобилестроение стоит на пороге широкого внедрения электромобиля в определенных областях эксплуатации в среднесрочной и долгосрочной перспективе.

Анализ материалов ряда зарубежных стран объективно подтверждает вышесказанное.

Материалы фирмы GM (США) на международной конференции по двигателестроению, состоявшейся в конце 2011 г. в Вене, показали основные источники энергии, технологии их хранения на транспортных средствах и типы энергетических установок автомобильной техники ориентированные в долгосрочной перспективе на электрификацию транспорта (рис. 2.18). Примечательно, что после международной конференции в 2009 г. в Детройте появилась новая терминология: автомобилеэлектростроение.

Источник энергии Носитель энергии на транспорте
Преобразователь Энергоустановка

			Батарея		Электроиндикация
	Нефть(без присадок)
		КЭУ на базе ДВС

	КЭУ на базе ДВС с подзарядкой

	Биомасса
	Натуральный газ
		ЭМ с увеличеным запасом хода

Рис. 2.18. Источник энергии, носители энергии на транспорте и энергоустановки на транспорте

Ассоциация JAMA (Япония) в своих прогнозных материалах, рассматривая будущие аспекты автомобильной технологии до 2030 года, также в большей степени уделяет внимание электромобилям (рис. 2.19), хотя следует отметить, что рассматривается и биодизельное толиво.

Года
ТАБ	Автотранс-портные средства (АТС) с КЭУ (гибрид)
Электро- мобили (ЭМ)
ЭМ с зарядкой
АТС с топлив- ным элементом (ТЭ)
Био-топлива	Био-бензин Водородный био дизель Биотопливо
АТС с чистой дизельной установкой
Интеллектуальные транспортные системы (ИТС)	Этапы реализации ИТС

Рис. 2.19. Будущие автомобильные технологии

Ассоциация JAMA приводит различное видение долгосрочной перспективы развития транспорта как со стороны частного сектора, так и со стороны государственных организаций (таблица 2.4 и таблица 2.5).

Таблица 2.4

Обобщенное мнение частного сектора по перспективе транспортной энергетики

Таблица 2.5

Обобщенное мнение государственного сектора по транспортной энергетике

Приводится дорожная карта (рис. 2.20), подготовленная фирмой «Bosch» (Германия), где рассмотрено развитие энергоустановок транспортных средств в долгосрочной перспективе. Как видно, в перспективе ориентация идет на применение электрического транспорта.

Рис. 2.20. Дорожная карта

Альянс «Рено-Ниссан» выдвигает более конкретные предложения. Уже выпущены серийные образцы автомобиля «Нисан-Лиф» и теперь альянс рассматривает стратегию по регионам мира, где предлагается внедрение электромобилей (рис. 2.21). В частности, в 2012 году планируется организация их продаж в России.

Рис. 2.21. Промышленная стратегия Рено-Ниссан

В этом плане рассматриваются различные бизнес модели реализации электромобилей, в том числе через аренду и другие условия (рис. 2.22).

Бизнес модель = аренда ТАБ + покупки

Рис. 2.22

В любом случае можно говорить, что мировое автомобилестроение делает ещё один шаг, приближая время широкого внедрения электромобилей, хотя есть ещё ряд технико-экономических аспектов, которые необходимо решать для этого.

Правительства многих европейских стран стимулируют покупку экологически более чистых автомобилей, вводя систему скидок и наценок при покупке в зависимости от уровня эмиссии CО₂. Например, в Бельгии на все автомобили с выбросом СО₂ менее 105 г/км дается скидка 15% с покупной цены, а в регионе Валлония действует еще и система скидок и наценок согласно таблице 2.6.

Таблица 2.6

Система скидок и наценок в Бельгии (регион Валлония)

Направление развития электромобилей является сегодня наиболее оптимальным с точки зрения решения проблемы экологии крупных мегаполисов (города с населением более 5 млн. чел.), а также мегарегионов (курортных зон) и мегакоридоров с интенсивным движением транспорта с учетом все более ужесточающихся требований по выбросу вредных веществ и снижению парниковых газов − СО₂

Сегодняшнее соотношение экологических и экономических характеристик электромобилей (ЭМ) позволяют прогнозировать в ближайшие 20 лет их возможный рост в общем парке автотранспортных средств. Так, планируются инвестиции по 1 млрд. долларов ежегодно в течение ближайших 5-10 лет ведущими автомобильными странами в развитие экологичного транспорта. США, Китай и Европа в ближайшие 5-10 лет могут стать крупнейшим в мире рынком для электромобилей. Аналитики из Калифорнийского отделения I.D.Power прогнозируют, что общий рынок автомобилей к 2020 году в Европе составит более 23 млн. штук, а ЭМ займут примерно 3% или более 700 тысяч штук. Вторым по величине рынком ЭМ ожидается Китай, примерно 350 000 штук или 1,9% от общего объема. США − отводится третье место с объемом более 100 000 ЭМ, или 0,6% от общего рынка в 2020 году. Однако существуют и другие аналитические прогнозы, которые прогно­зируют рост объемов производства ЭМ на уровне 7-10% от ожидаемого общего мирового объема производства около 70 миллионов автомобилей в 2020 году.

Многие страны имеют национальные программы по развитию ЭМ, а ряд ведущих автомобильных и электротехнических фирм конкретные планы производства, приведенные в таблице 2.7.

Таблица 2.7

Планы организации производства ЭМ в разных странах

Японские компании видят в электричестве следующий этап эволюции автопрома, заявляя о перспективе захвата до 90% рынка легковыми автомобилями с комбинированными (гибридными) энергоустановками (КЭУ), которые планируют в дальнейшем трансформировать в развитие конструкций электромобилей. Планом предусматривалось в 2010-2011 годах начать в Японии массовое производство двухместных электромобилей с дальностью пробега 80 км на одной зарядке.

Главной проблемой, опять же, остается тяговый источник тока, технические параметры которого требуют значительного улучшения.

В этой связи интересен материал, представленный фирмой «GM»
(рис. 2.23), где приведены параметры плотности энергии автомобильных топлив, в том числе и тяговых источников тока.

Рис. 2.23. Плотность энергии автомобильных топлив и тяговых источников тока

Как видно плотность энергии нефтяных автомобильных топлив на несколько порядков превышает плотность энергии тяговых источников тока и это надо учитывать в прогнозных материалах по перспективе развития энергоустановок АТС.

Повышение плотности энергии тяговых источников тока остается одной из главных проблем, препятствующих широкому внедрению автомобилей.

На сегодня можно рассматривать ряд типов тяговых источников тока, которые доминируют на рынке (таблица 2.8).

Таблица 2.8

Мировые производители тяговых источников тока постоянно продолжают работы по улучшению параметров (SAFT, Electric Fuel limited, Electric de France, Nissan Research Center, Selectria Corp, Ovonic LLC, Varta Batlary AG и др.).

На рисунке 2.24 представлены основные технологии накопителей, а в таблице 2.9 технические параметры различных типов аккумуляторов.

Удельная энергоемкость Втч/кг

Рис. 2.24. Диаграмма для разных батарей
(чистые ЭМ, гибридные с подзарядкой, чистые гибриды).

Таблица 2.9

Технические параметры различных типов батарей

а…гель электролит температура от 60 до 70оC

b…температура от 250 до 300оС

с…в зависимости от активного материала и электродов (анода)

d…значение для раствора (электролит желеоюразный)

Например, фирма «Бош» (Германия) прогнозирует перспективу развития технических параметров Li-ионных батарей (рис. 2.25).

Рис. 2.25. Развитие технических параметров тяговых батарей (ТАБ),

фирма «Бош»

Опубликована информация о разработках перспективных тяговых источниках тока фирмы «IBM» (Li-воздух), которые предположительно будут иметь параметры во многом превосходящие существующего параметры Li-ионных батарей.

Развитию ЭМ в нашей стране будет способствовать организация серийного производства литий-ионных аккумуляторов на совместном предприятии ООО «Лиотех», китайской номинации «Thunder Sky Limited» и Российской государственной корпорации нанотехнологий. Серийное производство таких батарей должно быть запущено в конце 2011 года.

Ожидается, что активные разработки в области повышения безопасности и сроков службы аккумуляторов, а также снижения стоимости минимум в 2 раза в ближайшие годы приведут к тому, что литий-ионная батарея станет серьезным конкурентом для свинцовых Ni-MH батарей, поскольку она объединяет преимущество обеих этих систем.

На рисунке 2.26 приведены данные по прогнозу развития электротранспорта и рынка продаж литий-ионных аккумуляторов.

Рис. 2.26. Прогноз развития электротранспорта и

рынка литий-ионных аккумуляторов

Итак, легковые электромобили прогнозируются специалистами мировых автопроизводителей как в наибольшей степени отвечающие экологическим требованиям (экочистый автомобиль; «зеленый» автомобиль).

Анализ достоинств и недостатков внедрения электромобилей показал преимущества электромобильного транспорта в части:

Экология:

- сохранение воздушного пространства, т.к. даже с учетом загрязнений от электростанций, расположенных вне города, электромобиль сегодня почти на 97% «чище» автомобиля с ДВС;

эксплуатация электромобиля исключает выделение токсичных; окиси
углерода, окислов азота, углеводородов, а также твердых частиц с канцерогенными свойствами;

исключаются выделения моторных масел, топлива и охлаждающей жидкости, что способствует охране почвы, грунтовых вод и зеленых насаждений;

снижается уровень шума от транспортного средства на 2-3 дБА от ЭМ по сравнению с ДВС;

улучшение условий труда водителя в связи с облегчением управления транспортным средством и исключения проникновения в кабину отработавших газов и паров топлива.

Экономика.

Преимущества:

- сокращается расход нефтяного топлива и других энергетических затрат при совершении транспортных работ, т.к. КПД автомобиля с ДВС составляет в условиях движения в городском транспортном потоке не более 15%, а электромобиля − 25% и выше, по мере повышения эффективности источников тока, электропривода и зарядных устройств. Электромобиль не расходует энергии на остановках (на холостом ходу) и имеет возможность рекуперации энергии при торможении;

- простота техобслуживания, большой межсервисный пробег. Трудозатраты на техническое обслуживание и текущий ремонт электромобиля на 50% ниже, чем для автомобиля с ДВС. В случае возникновения отказов, замена блоков может быть выполнена на месте, без буксировки электромобиля;

заряд источников тока электромобиля может выполняться в ночное время, что способствует равномерности загрузки промышленной электросети с повышением эффективности суточной работы электростанций. Возможность подзарядки аккумуляторов во время рекуперативного торможения;

простота конструкции (простота электродвигателя и трансмиссии; отсутствие необходимости в переключении передач ввиду высокой приспособляемости крутящего момента ТЭД к изменению внешней нагрузки, низкой устойчивости чистоты вращения вала электродвигателя, возможности реверсирования электродвигателя) и управления; высокая надежность и долговечность кузовной (салонной) части (до 20-25 лет) в сравнении с обычным автомобилем;

- ТЭД имеют коэффициент полезного действия до 90-95% по сравнению с 22-42% у ДВС;

- возможность торможения самим электродвигателем (режим электромагнитного тормоза) без использования механических тормозов − отсутствие трения и, соответственно, износа тормозов;

простая возможность реализации полного привода колес.

- значительно меньшие затраты на ЭМ при его эксплуатации (по материалам зарубежной технической литературы на примере сравнительных эксплуатационных затрат ЭМ «Smart» и автомобиля «Smart» показано, что расход энергии на «Smart» с ДВС на 30% больше, чем у ЭМ «Smart»). Аналогично, по оценке американских специалистов, эксплуатационные расходы ЭМ, приведенные в таблице 2.10, при их опытно-промышленной серии по улучшенной технологии, на 20-30% меньше, чем у АТС с ДВС.

Таблица 2.10

Эксплуатационные расходы электроавтомобилей

Недостатки:

- аккумуляторы за полтора века эволюции так и не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости, несмотря на значительное усовершенствование конструкции.

Имеющиеся высокоэнергоёмкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения драгоценных или дорогостоящих металлов (серебро, литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрий-серного аккумулятора − более 300 °С). Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом. В настоящее время наиболее массовыми для ЭМ являются литий-ионные батареи. Одним из перспективных направлений стала разработка никель-металл-гидридных аккумуляторов с оптимальным соотношением энергоёмкости и себестоимости. Значительно повысить отдачу от аккумуляторов позволяет применение электронных систем оперативного контроля за состоянием и зарядкой-разрядкой АКБ. Возможно, выходом из этой ситуации будет применение топливных элементов, в частности дешевеющих РЕМ-элементов;

- аккумуляторы хорошо работают при движении электромобиля на постоянных скоростях и при плавных разгонах. При резких стартах тяговые АКБ теряют много энергии. Для увеличения пробега электромобиля необходимы специальные стартовые системы, например, на конденсаторах, а также применение систем рекуперации энергии (экономия до 25 %);

- проблемой является производство и утилизация аккумуляторов, которые часто содержат ядовитые компоненты (например, свинец или литий) и кислоты;

- часть энергии аккумуляторов тратится на охлаждение или обогрев салона автомобиля, а также питание прочих бортовых энергопотребителей (например, свет или воздушный компрессор). Предпринимаются усилия, чтобы решить эту проблему с использованием топливных элементов, ионисторов и фотоэлементов;

- для массового применения электромобилей требуется создание соответствующей инфраструктуры для подзарядки аккумуляторов («автозарядные» станции);

- при массовом использовании электромобилей в момент их зарядки от бытовой сети возрастают перегрузки электрических сетей «последней мили», что чревато снижением качества энергоснабжения и риском локальных аварий сети;

- длительное время зарядки аккумуляторов по сравнению с заправкой топливом;

- малый пробег от одного заряда. Литиевая батарея ёмкостью 24 кВт∙ч при средних условиях движения (60-90 км/ч, ближний свет фар (фары на светодиодах), без отопления салона (без кондиционера) позволяет электромобилю проехать около 160 км. Использование кондиционера отопителя салона; движение с частым разгоном/торможением уменьшают пробег автомобиля;

- ухудшение характеристик (емкости, при зарядке и расходе энергии) батарей на холоде;

- деградация литиевых и других батарей с возрастом. В лучших моделях литиевых батарей через 5-8 лет остается менее 80% емкости.

Производство:

- технология производства электромобилей проще, чем автомобилей аналогичного типажа, и по мере роста объемов потребуются существенно меньшие капиталовложения для малых линий сборки с гибкой и быстрой переналадкой при менее сложном оборудовании, снижению себестоимости ЭМ способствует принятие за базовые платформы автомобилей действующего производства;

- освоение производства электромобилей создаст новые рабочие места на предприятиях машиностроения, электротехники и электроники, а также в области инфраструктуры.

Сложности внедрения электромобилей связаны со значительными пер­вичными капиталовложениями на исследовательские работы (особенно, в части разработки высокоэффективных энергоисточников), на создание конструкций и освоение их производством, создание необходимых элементов инфраструктуры в эксплуатации.

Удорожание в производстве и владении ЭМ в настоящее время и на ближайшую перспективу составляет ориентировочно в 2 раза.

Следует отметить, что прогнозы зарубежных специалистов сходятся на реальной возможности снижения стоимости электромобиля при совершенствовании конструкции и технологии его составных частей и росте годового объема производства более 20 000 штук (удорожание может составлять примерно до 60% от стоимости автомобиля с ДВС).

Определяющим фактором ускоренного и масштабного использования электромобилей является комплектование ЭМ перспективными источниками тока − литий-ионными аккумуляторами, производство которых в настоящее время не освоено в РФ, а закупка по импорту существенно увеличит стои­мость ЭМ.

В отношении ЭМ существует ряд специфических требований по транспортным перевозкам, связанным с ограниченным запасом хода по ездовому циклу (в пределах 80-150 км пробега за одну зарядку аккумуляторных батарей), ог­раничениями по преодолеванию подъемов, относительно невысокой динами­кой разгона с места, затратной статьей расходов на организацию инфра­структуры (в первую очередь − это сеть зарядных пунктов для аккумулято­ров, теплые боксы для ЭМ в зимний период) и др.

Создание ЭМ на основе автомобилей серийного производства сущест­венно упрощает решение этой задачи, а отсутствие ДВС, его систем и меха­нической трансмиссии снижают себестоимость ЭМ. Однако размещение ак­кумуляторных батарей с достаточно большими массо-габаритными парамет­рами уменьшает массу перевозимого груза и полезные объемы фургона (ку­зова).

К числу принципиальных вопросов, ограничивающих широкое использование ЭМ, является высокая первоначальная стоимость приобретения легкового электромобиля, ограничения в эксплуатации из-за отсутствия разветвленной сети электрозарядных станций, климатические условия (значительная территория РФ с отрицательной температурой в течение года требует хранения в теплых боксах).

Крайне важно обеспечить участие государства в области развития электротранспорта.

Например, правительство США выделяет 2,4 млрд. долларов на программу создания автомобилей с электрической двигательной установкой; 8,5 млрд. долларов − компаниям, переоборудующим автомобили в электрические. Приобретение электромобилей субсидируется из федерального бюджета в размере 50% от стоимости, но не более 7500 долларов из бюджетов штатов (для Калифорнии − 8000 долларов, Колорадо − 6000 долларов, Джорджии − 5000 долларов).

В Китае, который является одним из лидеров по количеству выпускаемых и используемых электромобилей, государством субсидируется приобретение ЭМ в размере 8500 долларов США.

Несомненно, перспективный транспорт, благоприятно воздействующий на человека и природу, – это электромобиль.

Большинство зарубежных компаний, работающих над созданием легковых электромобилей, осуществляют разработки в классах, ориентированных на потенциальных обеспеченных покупателей, т.к. заявляемая продажная стоимость ЭМ существенно выше традиционных конструкций с ДВС (на 20% ÷ 50% и даже более). Соответственно это в основном автомобили класса C, D и E, цена которых превышает 40 тыс. долларов.

Хотя фирма Mercedes в линейке легковых электромобилей ведет разработки и в классе А – Ecell с двигателем переменного тока с постоянными магнитами мощностью 70 кВт; запас хода до 135 км. Изготовлено в г. Раштатте 500 шт., которые сдаются в лизинг по 900 Евро в месяц.

Несмотря на очевидность предпринимаемых шагов многими странами (Япония, США, Китай, ЕС) по внедрению экологичных транспортных средств и наличие национальных и международных программ в этом направлении, в России нет сегодня ни региональной программы, ни федеральной программы разработки и внедрения экологичного транспорта (АТС на альтернативном топливе, АТС с КЭУ и электромобили), о чем следует сожалеть поскольку проводимые сегодня работы различными министерствами проводятся бессистемно и не имеют общей координации ввиду отсутствия единой идеологии.

Анализ эколого-экономической эффективности внедрения экологичного транспорта в крупных мегаполисах (таких как Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Екатеринбург, Казань, Ростов-на-Дону, Сочи и т.п.) подтверждает первоочередную реализацию семейства электробусов и экологичного коммунального транспорта; а также экологичного легкого коммерческого транспорта (почта, маршрутное такси и т.п.), а также создание инфраструктуры, обеспечивающей эксплуатацию ЭМ, что должно найти отражение, например, в разрабатываемой в настоящее время программе «инновационная Москва». Но в любом случае реализация ЭМ должна быть технически и экономически обоснована с учетом методики оценки эффективности транспортного средства в его полном жизненном цикле.

2.3. Зарубежные компании - разработчики легковых электромобилей

Mazda. Япония

Первый электромобиль будет создан на базе популярной модели Mazda 2 в классе В. Он появится на дорогах Японии в 2013 году. Ограниченную серию планируется сдать в лизинг государственным и частным организациям для эксплуатационных испытаний. Paзpaбoтан электромобиль фирмой самостоятельно, поскольку о партнёрстве в области электрических технологий Mazda пока не объявляла.

Audi. Германия

Для работы с альтернативными силовыми установками, в частности с электромобилями, компания Audi создала специальное отделение e-tron, продажи моделей которого, по планам Audi, должны достигнуть 100-тысячного годового рубежа к 2020 году.

В 2010 году в Женеве компанией был показан прототип электромобиля с увеличенным запасом хода на базе концепта A1 e-tron. Планируются продажи этого ЭМ в Европе. На базе уже не концепта, а выпускаемой модели А1 создан ЭМ по силовой схеме близкий к моделям Chevrolet Volt и Opel Ampera.

Тяговый синхронный электромотор мощностью 45 кВт (61 л. с.) и
150 Nm имеет привод на передние колёса. Его пиковая мощность − 75 кВт
(102 л. с.) и 240 Nm. Литиево-ионная Т-образная батарея расположена под полом кузова в базе, частично поперечно впереди задней оси и частично продольно в центральном тоннеле.

Впервые на ЭМ применён для увеличения запаса хода в качестве ДВС двигатель Ванкеля (однороторный), рабочим объёмом 254 см³ при
5000 об/мин. Он работает бесшумно и практически без вибраций, имеет малые габаритные размеры и вес. Вместе с 15-киловаттным генератором он весит менее 70 кг. В этот показатель входят силовая электроника, впускная и выпускная системы, система охлаждения, а также изоляционные материалы и подрамник.

Батарея весом 150 кг имеет ёмкость 12 кВт∙ч и рабочее напряжения −
270 вольт. Силовая электроника расположена под капотом над поперечным электромотором. Инвертор служит управляющим элементом между электромотором и батареей. Есть ДС конвертор, соединяющий высоковольтную линию с бортовой электросетью 14 вольт. Есть также защитное устройство (breakerunit) для предохранения высоковольтных компонентов.

Имеется система рекуперации тормозной энергии высокой степени, тяговый электромотор может переключаться на режим генератора и электрический ток поступает для зарядки батареи.

Литиево-ионная батарея, состоящая из 96 призматических элементов, заряжается от напряжения 380 вольт.

Расход бензина при работе Ванкеля − 1,9 л/100 км, эмиссия СО₂ −
45 г/км. Бензобак − 12 л. Разгон ЭМ до 100 км/час − 10,2 сек.

Если сравнивать силовые схемы GM (Chevrolet Volt, Opel Ampera) и Audi Al e-tron, то для недорогих моделей более целесообразной представляется схема Audi, так как здесь фактически вообще нет трансмиссии, что, естественно, облегчает и удешевляет транспортное средство.

BMW. Германия

BMW имеет целый ряд моделей с комбинированной силовой установкой, но в более высоких классах. При их создании одновременно велась активная работа над электромобилем достаточно длительное время. В результате создано новое подразделение компании с индексом «i», занимающееся электромобилями и всем, что с ними связано.

В классе В уже на нескольких автосалонах демонстрировался концепт i3 в качестве городского электромобиля. Он имеет весьма оригинальный дизайн, по которому можно судить о некоторых моделях BMW ближайшего будущего.

В конструкции электромобиля широко используются лёгкие материалы, особенно углепластик. Компания рекламирует i3 как лёгкое, безопасное, вместительное и динамичное транспортное средство. Кузов типа хэчбек имеет распашные двери для удобства посадки.

Силовая установка представляет собой электромотор мощностью
170 л.с. (125 кВт), расположенный в задней части и с приводом на задние колёса. Его максимальный крутящий момент − 250 Nm. Разгон до 100 км/час − менее 8 секунд. В конструкции мотора широко используются восстанавливаемые материалы.

Максимальная скорость ЭМ − 150 км/час.

Когда водитель снимает ногу с педали акселератора, тяговый электромотор переключается на режим генератора, превращая кинетическую энергию в электрическую. Рекуперированная электрическая энергия идёт на подзарядку батареи. При этом создаётся некоторый тормозной момент, замедляющий движение ЭМ. Это даёт возможность реже пользоваться основным тормозом.

На i3 используется литиево-ионная батарея ёмкостью 22 кВт/час. Её подзарядка происходит за 4 часа от сети 240 вольт, при ускоренном режиме заряжается 80% ёмкости за 1 час.

Блок батарей расположен под полом кузова в пределах базы и удерживается специальным алюминиевым подрамником по периметру блока батарей. Он же является опорой и для тягового электромотора. Туннель кузова, естественно, отсутствует. Запас хода (если не пользоваться спортивным режимом) − 220 км.

ЭМ i3 имеет длину 3800 мм, ширину − 2000 мм и высоту − 1500 мм. База − 2600 мм.

Объём багажного отделения в задней части − 200 л, плюс к этому имеется дополнительный багажник в передней части. Диски колёс − 19 дюймов.

В концепте предусмотрен вариант его исполнения, позволяющий увеличить автономию ЭМ. Это называется RЕх и представляет собой небольшой 2-х или 3-цилиндровый бензиновый ДВС без привода на ведущие колёса, который, работая на постоянных оборотах, через генератор производит подзарядку батарей и тем самым обеспечивает увеличение запаса хода.

Renault. Франция

Компания уделяет большое внимание созданию «чистых» электромобилей. В частности, ещё в 2009 году демонстрировался концепт Zoе в размерности модели Clio. Его электромотор мощностью 95 л.с. (71 кВт) имеет привод на передние колёса. Литиево-ионные батареи были размещены под сиденьями кузова. Запас хода составлял 160 км, максимальная скорость − 140 км/час. Зарядка батарей могла производиться от городской сети с напряжением 220 вольт, ускоренная зарядка под большим напряжением давала 80% ёмкости всего за 20 минут.

В процессе дальнейшей доработки ЭМ до состояния пригодности к массовому производству его параметры несколько изменились: мощность электромотора была снижена до 59 кВт (80 л.с.), а максимальная скорость ЭМ − до 135 км/час. Величина автономии сохранилась − 160 км. Предполагается, что розничная цена ЭМ составит от 15 000 евро.

Начало строительства запланированного компанией Renault завода по производству батарей для ЭМ откладывается до II квартала 2012 года, поэтому выпуск батарей начнётся лишь в 2014 или даже в 2015 году. Батареи для ЭМ Renault покa будут поставляться с СП между Nissan и NЕС из Японии, а также от LG Chem из Южной Кореи.

Nissan. Япония

Компания одна из немногих, которая отработала электромобиль модель Leaf и начала их продажу в конце 2010 года. Пятиместный хетчбек снабжен литий-ионной батареей. Емкость, мощность батареи − 24 кВт/час. Запас хода − 175 км. Максимальная мощность двигателя − 80 кВт, максимальный крутящий момент − 280 Нм. Максимальная скорость − 145 км/час. Тормозная система обеспечивает регенеративное торможение.

Расположенная в передней части капота система с двумя розетками обеспечивает два режима зарядки батареи: быстрая зарядка менее чем за 30 мин и нормальный режим зарядки 8 часов.

Mitsubishi. Япония

Модель Mitsubishi i-MiEV (рисунок 2.27) − единственный ЭМ, представленный на Российском рынке. В продажу он поступил в октябре 2011 г. и до конца года было реализовано 41 ЭМ. Цена − около 1,8 млн. руб.

Рис. 2.27. Модель Mitsubishi i-MiEV, 4-х местный хэтчбек

Электромобиль i-MiEV имеет следующие характеристики: мощность синхронного с постоянными магнитами электромотора составляет 67 л.с.
(49 кВт), максимальная скорость − 130 км/ч, максимальный крутящий момент − 180 Нм (причем крутящий момент остается постоянным даже при самых низких оборотах). Емкость литиево-ионной батареи − 16 кВт/ч, а расход энергии − 125 Вт∙ч/км. Запас хода такой батареи составляет 150 км без подзарядки. Время зарядки батареи от розетки 220 В − около 6-8 часов. Разгон до 100 км/ч − 16 с. Снаряженная масса − 1120 кг. Длина − 3395 мм.

Самые массовые продажи ЭМ в Японии стартовали лишь в конце 2009 года. И эти продажи держатся на энтузиастах экологической безопасности, а вывод на рынок электромобилей производится чаще в тестовом режиме.

Вместе с тем объем продаж электромобилей модели i-MiEV в Европе по состоянию на конец 2011 года составил 15000 штук. В планах компании «Mitsubishi Motors» на 2012 год − производство 40000 ЭМ.

По прогнозам аналитиков Price Waterhouse Coopers общий объем производства электромобилей к 2015 году составит 500000 шт. в год.

На автосалоне в г. Женева, проходившем в марте 2012 года, были представлены некоторые аналоги по классу В автомобиля EL LADA
(таблица 8), технические параметры которого в основном находятся в среднем интервале параметров аналогов электромобилей: Citroen-Zero, Mitsubishi i-MiEV; Nissan LEAF, Peugeot iOn и др.

Так, мощность двигателей − 60-70 л.с.; максимальная скорость −
130-145 км/ч; запас хода − 140-150 км; масса батарей на литиевой основе около 340 кг; емкость батарей − 16-24 кВт/час. Объявленная стоимость продаж ЭМ составляет в швейцарских франках: C-Zero − 46000; i-MiEV − 46 000; LEAF − 50000; iOn − 46000, что в 1,8-2,2 раза выше выпускаемых этими же фирмами близких по классу и по техническим параметрам легковых автомобилей с ДВС.

ЭМ, представленные на Женевском автосалоне, приведены в таблице 2.11.

Ужесточение требований по экологии АТС требует рассмотрения перспективы развития энергоустановок транспортных средств. На рис. 2.28 рассмотрена схема развития энергетических установок и альтернативных видов топлива для автотранспорта с низкими и сверхнизкими выбросами вредных веществ.

Таблица 2.11

Поиск по сайту: