Колисниченко С.В., Колисниченко С.Н.
Северо-Казахстанский государственный
университет имени М. Козыбаева
Способы повышения энергоэффективности
автотранспорта
На сегодняшний день во
всем мире актуальным является вопрос экономии энергоресурсов. Повсеместно
идет процесс перехода на
альтернативные источники энергии, уменьшения углеводородной зависимости,
что позволяет снизить загрязнение окружающей
среды и является залогом улучшения
экологической ситуации. При низкой стоимости нефти разработки энергосберегающих
технологий не находили широкого практического применения, в связи с высокой
стоимостью внедрения и соответственно отсутствием экономической эффективности.
В последнее десятилетие в связи резким увеличением цен на нефтересурсы
и ухудшением экологической ситуации актуальным стало внедрение технологий
рекуперации кинетической энергии. Как известно КПД двигателя внутреннего
сгорания около 30%, но технический прогресс не стоит на месте и создаются
принципиально новые конструкции автомобильного транспорта и силовых машин.
Мировое автомобилестроение идет по пути развития гибридных технологий и
электрического транспорта, как в легковом транспорте, так и в тяжелой технике.
Чем же так
привлекателен электротранспорт?
Во-первых, стоимость электрической энергии во многих странах в несколько
раз ниже стоимости углеводородного сырья, что значительно снижает эксплутационные расходы, также электротранспорт не требует
замены масла и других комплектующих, и,
следовательно, расходы на техническое
обслуживание. Во-вторых электротранспорт не производит вредных выбросов в
атмосферу и cо
временем будет является полностью экологичным (с
учетом способа получения электроэнергии), так как во многих странах производство электроэнергии
постепенно переходит на возобновляемые источники энергии. Так, например, Коста-Рика провела экологический эксперимент - в
течение 2,5 месяцев использовать только альтернативную энергию. В итоге
Коста-Рика стала первой страной в мире, которая полностью обеспечила себя за
счет возобновляемых источников. Это при том, что чуть больше 65% электроэнергии
здесь вырабатывают гидроэлектростанции, около 16% - ветряные, остальное - за
счет геотермальной и солнечной энергии [1]. Кроме того электродвигатели имеют низкий уровень шума,
что также является показателем экологической безопасности.
Безусловно, у электротранспорта пока имеются и минусы,
это более высокая стоимость, по сравнению с аналогичными образцами техники с двигателями внутреннего
сгорания, относительно небольшой запас хода на одной зарядке, а также
длительное время зарядки. Однако, все эти недостатки достаточно быстро
преодолеваются, так в Китае который является мировым лидером по продажам
электромобилей, новейшей разработкой концерна ВАІС стал городской двухместный электрокар Arcfox
Lite, который весит всего 895 кг, ведь в конструкции
его кузова широко применены алюминий и даже карбон, электромотор развивает 49
л. с. и обладает максимальным крутящим моментом в 120 Н/м, что позволяет
развивать 110 км/ч. Аккумуляторная батарея на 16,4 кВт/ч позволяет проехать 170
км без подзарядки. Купить китайский электромобиль можно за 93 800 – 106 800
юаней ($14 150 – 16 100), что сопоставимо по стоимости с авто с двигателем
внутреннего сгорания[2].
Проблема длительного процесса зарядки, так же являются
преодолимыми. Так в ноябре 2017 года компании
BMW, Daimler, Volkswagen и Ford объявили о создании консорциума Ionity,
который займется разработкой и строительством европейской сети быстрых
зарядочных станций для электрокаров. На сегодняшний день в Германии и Норвегии
уже существует сеть 20 автозаправок для электротранспорта, расстояние между
которыми около120 километров, а к 2020 году планируется запуск 400
автозаправочных станций [3].
Не стоит на месте технический прогресс и в области тяжелой
строительной техники, так в мае 2017 года компания Volvo
Construction Equipment
представила прототип полностью электрического мини-экскаватора EX2. Новая модель экскаватора, не загрязняет воздух
вредными выбросами, работает в 10 раз
эффективнее и в 10 раз тише, а также существенно дешевле при эксплуатации, по
сравнению с традиционными дизельными машинами такого класса. Прототип Volvo укомплектован литиево-ионной батареей последнего
поколения, которая обеспечивает высокую производительность экскаватора.
Представители компании Volvo CE подчеркнули, что
прототип разработан для тестирования, и его конфигурация со временем будет меняться. Машина класса 3,5 тонны
работает без традиционных гидравлических линий, что выделяет ее из ряда других
электрических экскаваторов. Главный технолог Volvo Group Ларс Стенквист (Lars Stenqvist) отметил: «Больше
не используются гидравлические насосы, потому что мы используем электрические
силовые приводы. И, так как мы используем электрические силовые приводы, у
машины выше характеристики и производительность».
Кроме
того электрическую технику достаточно просто можно перевести на дистанционное
управление [4].
Однако все описанные выше новинки все же являются для
жителей стран СНГ уже не очень далеким, но все же будущим. На нашем рынке
наиболее экологичным пока является гибридный
транспорт. Практика эксплуатации гибридных транспортных средств показывает, что
использование гибридных двигателей позволяет экономить 20-30 % топлива, и
соответственно снизить вредные выбросы. Изначально гибридные силовые установки
использовались в рейсовых автобусах, которые постоянно работают в режиме стоп-старт. В средней и тяжелой технике наиболее применимы
гибридные технологии оказались в мусоровозах и грузовом транспорте,
занимающимся доставкой товаров в магазины, поскольку они работают в режимах
частых остановок. Именно в таком режиме
хорошо показывает себя система рекуперативного торможения. При движении транспорта
появляется кинетическая энергия, которая теряется в процессе торможения,
избыток энергии выделяется в форме тепла. При движении автобуса в режиме частых
остановок на перекрестках и остановках, это достаточно большие запасы энергии.
Система рекуперативного торможения не расходует кинетическую энергию впустую, а
использует для зарядки аккумуляторной батареи и запасенная таким образом
энергия через некоторое время вновь служит для движения автомобиля, то есть
используется повторно.
Как
отмечалось выше во всем мире актуальным является вопрос экономии
энергоресурсов, создание новых моделей гибридной и электрической, как легкой,
так и тяжелой техники, улучшение систем рекуперации, что позволяет улучшить экологичность и экономичность транспортных средств. Так же
перспективным является направление проектирования элементов тяжелой техники,
которые улучшают маневренность, позволяют более эффективно проводить рабочие
операции, улучшать экономичность и экологичность
тяжелой техники.
Литература:
2. http://news.infocar.ua/v_kitae_predstavili_karbonovyy_elektrokar_po_cene_vw_polo_117666.html)
3. http://www.ionity.eu/ionity-en.html#whoweare
4. http://tbau.ru/new_volvo_ex2.html