Электрические грузовики: новые модели и перспективы электротранспорта

Но будущее за электродвигателями — мы попробуем пристально присмотреться к новинкам коммерческих электромобилей и обсудим проблемы и перспективы нового автомобильного направления.

Специалисты в один голос утверждают, что массовое распространение коммерческих автомобилей с электротрансмиссией, скорее всего, начнется с таких сегментов автомобильного рынка, как коммунальные грузовики, городские развозные фургоны, пассажирские автобусы и терминальные тягачи. Согласно исследованию специалистов компании Motiv Power Systems, треть из 8 миллионов коммерческих автомобилей и автобусов в США, работающих сегодня на сжигаемом топливе, могут без видимых затруднений стать электроприводными. Характерными признаками таких транспортных средств являются ежедневная работа на коротких маршрутах с общим пробегом, не превышающим 150 км; движение в интенсивном трафике с множеством остановок; работа в течение светового дня с парковкой в гараже или на стоянке, где удобно установить зарядные станции. То есть, все эти категории автомобилей позволяют им стать идеальными кандидатами под полную электрификацию.

Мусоровозы

PETERBILT

Тему электромусоровозов (тяжелого 8 класса грузоподъемности) начнем с нового коммунального шасси Model 520 от компании Peterbilt. Американская разработка, оснащенная полным электроприводом Transpower ElecTruck, оборудована электродвигателем мощностью 375 л.с., блоком литий-ионных аккумуляторных батарей общей емкостью 300 кВт×ч и электронным контроллером всей электротрансмиссии. Максимальное расстояние, которое может проехать коммунальный грузовик с одной полной зарядки АКБ, не превышает 100 км. Полная зарядка батарей (от стандартной розетки) может продолжаться в течение 8 часов. Опционально производитель предлагает высоковольтное устройство ускоренной подзарядки, которое позволяет запитать половину емкости АКБ в течение 2-3 часов. Максимальная скорость транспортного средства (ограничено электроникой) — 80 км/ч. Полная масса электромобиля достигает 36 тонн, а его грузоподъемность не превышает 24 тонны.

BYD

Лидер китайского автопрома в области электрификации — компания BYD Company Ltd. — с 1995 года занимается производством литиевых аккумуляторных батарей по собственным технологиям. Позднее — в 2003 г. — фирма приступила к созданию различных электротранспортных средств. Сегодня BYD производит электроприводные фургоны, легкие и тяжелые грузовики, а также городские и туристические автобусы.

Во второй половине 2017 г. китайские «электрики» представили новый 26-тонный мусоровоз BYD 8R. Коммунальное шасси оборудовано двумя 148-киловаттными электромоторами, блоком литий-железо-фосфатных аккумуляторных батарей с общей емкостью 178 кВт×ч и устройством высоковольтной подзарядки. Одной полной зарядки хватает примерно на 120 км, максимальная скорость движения электромобиля не превышает 90 км/ч. Заряжать АКБ можно по блокам — заполнять объем на 40, 80, 100 или 180 кВт×ч. В зависимости от этого, время зарядки составит от одного до пяти часов. Грузоподъемность мусоровоза BYD составляет около 10 тонн.

Производитель уверяет, что, эксплуатируя электромусоровоз BYD 8R, оператор будет экономить до $13 000 на эксплуатационных расходах ежегодно. Эта предварительная оценка была сделана для пятидневного режима работы со среднесуточным пробегом машины в 100 км. Что касается LiFePO4 батарей, то они превосходят по своим параметрам традиционные литий-ионные. Это в первую очередь касается срока службы, который может достигать 5000 циклов разрядки-зарядки. Иными словами, этого хватит на 14 лет ежедневной эксплуатации. При этом ресурс батареи не будет выработан полностью.

Развозные электромобили

WORKHORSE

Американская компания Workhorse Group Inc. в ноябре 2017 г. представила свой новый развозной фургон N-Gen Electric Van с полным электроприводом. Этот коммерческий автомобиль, предназначенный для доставки товаров потребителям, изначально разрабатывался как машина с батарейным питанием: инженеры Workhorse не занимались адаптацией существующего серийного фургона с ДВС под электропривод. Это дало возможность сделать электрофургон N-Gen максимально удобным средством для транспортировки грузов, а также максимально функциональным для работы водителя и оптимальным для сервисного обслуживания.

Workhorse N-Gen снабдили легким кузовом, созданным из композитных материалов, пол которого от дороги не превышает 480 мм, а высота по крыше составляет 2667 мм. К этому надо добавить полный привод от четырех мотор-колес с суммарной мощностью 160 кВт. Питание электротрансмиссии осуществляется от блока LiFePO4 аккумуляторных батарей с суммарной емкостью 80 кВт×ч. Пробег автомобиля с одной полной зарядки не превышает 160 км. Опционально электрофургон Workhorse N-Gen может комплектоваться дроном HorseFly для доставки небольшого груза (макс. 4,5 кг) по воздуху на расстояние до 1,5 км. Для того, чтобы использовать это дополнительное оборудование, в электронный контроллер машины необходимо инсталлировать специальное ПО Workhorse Metron, с помощью которого осуществляется дистанционное управление дроном HorseFly.

Говоря про экономическую целесообразность электротранспорта, специалисты компании Workhorse уверяют, что в США эксплуатация усредненного фургона с дизельным ДВС обходится перевозчику примерно в $1 на 1,6 км пути. Использование электрофургона N-Gen будет обходиться в $0,35 на том же расстоянии. То есть, расходы дизельного автомобиля за рабочий день достигнут $65, а у «электрика» они не превысят $22,75.

LDV

LDV возвращается в Британию — на этот раз с электромобилем. Многие помнят историю, как Группа ГАЗ стала владельцем британской фирмы LDV. Фургоны Maxus имели ограниченный спрос, и когда грянул кризис, их производство полностью остановилось. Попытка реанимировать закончилась провалом, и в 2010 году британский актив Группы ГАЗ перешел к китайской компании SAIC. Новые владельцы постепенно восстановили изготовление фургонов, которые сейчас называются LDV V80.

В 2017 году на выставке в Бирмингеме компания показала новый развозной автомобиль LDV EV80, оснащенный полным электроприводом. Батареи емкостью 75 кВт×ч хватает на 340 км пути. Встроенная высоковольтная система зарядки АКБ способна заполнить АКБ за два часа.

ZRD

Осенью 2017 г. в Пекине проходила выставка, посвященная энергосбережению на автомобильном транспорте. На этом международном форуме молодая китайская компания ZRD Auto демонстрировала свой развозной электромобиль. Дизайн новинки наглядно указывает, что время создания «ящиков на колесах» безвозвратно ушло. Формы и стайлинг минигрузовичка очень напоминают легковую машину. Снаряженная масса электрического минифургона составляет приблизительно 1 тонну, грузоподъемность — 500 кг. Машина оборудована 18-киловаттным синхронным электродвигателем постоянного тока и литий-ионной аккумуляторной батарей емкостью 27 кВт×ч, которой хватает на 200 км. Кузов электромобиля может вместить водителя и пассажира, а шасси комплектуется передней независимой подвеской типа MacPherson и дисковыми тормозами всех колес.

BYD

Уже упомянутая здесь китайская компания BYD недавно представила на рынок свой электроприводной фургон T3. Минимобиль имеет габаритные размеры 4460x1720x1875 мм и колесную базу 2725 мм. Снаряженная масса BYD Т3 составляет 1950 кг, а грузоподъемность не превышает 1,5 т. В кузове предусмотрены места для водителя и пассажира, уже создана 5-местная версия. Привод — передний. Полного заряда АКБ хватает для пробега 250 км.

FAW

Лидер китавтопрома — корпорация FAW — в 2017 году начала предлагать свой легкий электрогрузовик Jiefang J6F electric. Для выпуска новых транспортных средств было создано отдельное предприятие в провинции Qingdao. Сразу после торжественной церемонии открытия был подписан контракт с пекинской транспортной фирмой Hekang New Energy Technology Co., Ltd. на приобретение 500 электрогрузовиков FAW J6F.

Обилие новостей про электромобили из Поднебесной связано тем, что там эта отрасль переживает сейчас бурный этап роста. В 2016 году в Китае было реализовано 32 500 электротранспортных средств. «Электрический» сегмент авторынка КНР стал самым быстрорастущим в мире. В ЦК партии уже озвучили задачу — к 2020 году на дорогах Поднебесной должно эксплуатироваться 2 млн электромобилей.

Грузовик Jiefang J6F (модель CA5042XXYP40LEVA84-3) оборудован синхронизированным электродвигателем постоянного тока BS50-1800/540 с номинальной мощностью 50 кВт (пиковая — 100 кВт). Для питания используется LiFePO4 АКБ фирмы Guoneng, которая предоставляет пятилетнюю гарантию на свои узлы. Полного заряда батарей хватает на 255 км пути. Встроенная бортовая высоковольтная система подзарядки позволяет в течение двух часов полностью зарядить АКБ. Шасси оснащено трехместной кабиной. Длина надстройки не должна превышать 3,66 м. Грузоподъемность машины составляет 1,2 тонны, полная масса достигает 4495 кг. Для повышения безопасности автомобиль комплектуется тормозной системой с ABS. Максимальная скорость Jiefang J6F electric не превышает 90 км/ч.

GINAF

Небольшой голландский автопроизводитель GINAF в 2017 году презентовал свой развозной электрогрузовик GINAF Dura Truck E2121, за основу которого было взято шасси Mercedes-Benz Antos 1833L. Новый 12-тонный электромобиль оборудован электродвигателем LSM 280 мощностью 280 кВт и блоком литий-ионных аккумуляторных батарей Winston WB LYP-300AHA общей емкостью 180 кВт×ч. С одной полной зарядки грузовой автомобиль сможет проехать примерно 150 км. Полная перезарядка АКБ будет происходить через стандартную трехфазную розетку в ночное время суток. Для перевозки замороженных и охлажденных продуктов шасси оснащено термокузовом, а его рефрижераторная установка Frigoblock FK 25 питается от электротрансмиссии грузовика. Полезная нагрузка электромобиля GINAF Dura Truck E2121 составляет 9,5 тонн.

RENAULT

Компания Renault Trucks — пионер в области электрогрузовиков в Европе — представила в ноябре на выставке Solutrans новый прототип 13-тонного развозного автомобиля. Концепт с логотипом транспортной фирмы Groupe Delanchy, которая занимается перевозками продуктов питания в г. Лион и его регионе, уже начали использовать в реальных условиях эксплуатации. Электротранспортное средство, созданное на шасси Renault Trucks D, оборудовано электродвигателем мощностью 103 кВт и 3-секционным блоком аккумуляторных батарей общей емкостью 170 кВт×ч. Масса АКБ не превышает 2 тонны. Дальность пробега электромобиля — от 100 до 150 км. Время полной зарядки АКБ составляет 4 часа. Для перевозки охлажденных продуктов питания грузовой автомобиль комплектуется изотермическим кузовом французской компании Chereau и рефрижераторной установкой Carrier с компрессором, который приводится в действие от встроенного электродвигателя. Грузоподъемность электрогрузовика Renault Trucks D составляет 6 тонн.

Седельные тягачи

EMOSS

Еще один начинающий автопроизводитель из Нидерландов — компания Emoss Mobile Systems B.V. — модернизировал свой седельный тягач с электроприводом. Здесь за основу был взят тягач DAF CF без оригинальных узлов привода. Автомобиль оборудован электродвигателем мощностью 350 кВт, выдающий максимальный крутящий момент 2200 Н×м. Электромотор агрегатируется с 6-ступенчатой автоматической коробкой передач Allison. Для питания используется блок литий-ионных аккумуляторных батарей общей емкостью 120 кВт×ч. С одной полной зарядки АКБ грузовик сможет проехать приблизительно 100 км пути. Снаряженная масса составляет 8,5 тонн, что на одну тонну превышает массу дизельного аналога DAF CF.

VDL

Осенью 2017 года известный бельгийско-голландский производитель автобусов — VDL Bus & Coach — объявил о начале серийного производства своего первого грузового автомобиля, оснащенного полным электроприводом. Седельный тягач, собранный на шасси DAF CF, предназначен для развозной работы по городу в составе автопоезда полной массой 37 тонн. Грузовик оснащен синхронным электродвигателем переменного тока Siemens 1DB2022 с номинальной мощностью 240 кВт. Система рекуперации позволяет подзаряжать АКБ. С одной зарядки электрогрузовик VDL сможет проехать расстояние приблизительно в 120 км. Перезарядка АКБ происходит от инсталлированного высоковольтного (750 В) зарядного устройства Schunk. Как говорят голландские инженеры, за полчаса можно «залить» до 80% емкости АКБ. В долгосрочной перспективе в компании VDL планируют приступить к разработке водородного грузовика.

E-FORCE

Швейцарская компания E-FORCE ONE AG в ноябре 2017 г. провела презентацию своего новейшего седельного тягача Eforce E44, созданного для работы в составе 44-тонного автопоезда. Электромобиль и трейлер предназначены для осуществления городских и региональных перевозок. В проекте принимали участие специалисты компаний Iveco, Huber-Summer, HESS и Schaltag. Электрогрузовик построен на шасси тягача Iveco Stralis и комплектуется синхронным электромотором номинальной мощностью 350 кВт (475 л.с.), пиковая же мощность может достигать 550 кВт (747 л.с.), а пиковый крутящий момент доходит до почти безумных 4060 Н×м.

Тягач можно приобрести с различными по емкости блоком аккумуляторных батарей: Mini — 120, Midi — 190, Maxi — 260, Maxi_S — 310 кВт×ч. Расход электроэнергии в городском цикле составляет 80-120 кВт на 100 км пути (разница зависит от загрузки, ландшафта и скорости движения). Расход энергии по трассе будет находиться в диапазоне 130-180 кВт/100 км. Зная эти данные, автоперевозчик сможет самостоятельно подобрать себе электротрансмиссию: чем больше батарея, тем дороже будет стоить автомобиль, а его грузоподъемность уменьшится. Масса самого емкого накопительного узла Maxi_S составляет приблизительно 2600 кг. Для зарядки АКБ в электротягаче предусмотрены два 22-киловатных бортовых зарядных устройства, которые «заливают» 44 кВт в течение одного часа. То есть, полная зарядка батареи Maxi будет продолжаться около 6 часов. Опционально можно приобрести высоковольтную зарядку, которая будет заполнять по 150 кВт емкости ежечасно. В то же время в конструкции электромобиля реализовано оригинальное сменное устройство, позволяющее в течение 5 минут заменить разряженный блок АКБ на заряженный.

Снаряженная масса тягача с батареей Midi не превышает 8600 кг. Установленный на тягаче электронный контроллер проверяет и управляет всей электротрансмиссией транспортного средства. Он постоянно мониторит заряд батарей, давление пневмосистемы, скорость движения, обороты электродвигателя и температуру АКБ. В городском трафике «разгон-торможение» седельный тягач Iveco Eforce E44 будет ускоряться значительно быстрее дизельных аналогов, а его максимальная скорость достигает 85 км/ч (ограничена электроникой). Стоит также сказать про низкие эксплуатационные расходы электрогрузовика за счет высокой эффективности электродвигателей (КПД доходит до 97%), сокращения затрат на ремонты и обслуживание по сравнению с дизельными аналогами, а также уменьшения налогов, которые в Европе довольно высоки.

Рассмотренные грузовики и автопоезда, как видим, предназначены для работы в пределах городов с дневным режимом эксплуатации и ночной зарядкой АКБ. А как насчет магистральных автопоездов? Джулия Фарбер, директор по развитию электротрансмиссий в корпорации Cummins, полагает: «Сегодняшняя технология аккумуляторных батарей просто не готова для интенсивной работы на шоссе, то есть там, где тяжелым грузовикам приходится преодолевать до 20 000 км ежемесячно. Наши специалисты провели несколько довольно грубых расчетов, и они показали, что магистральному автопоезду, учитывая его полную массу (36 тонн для США), среднюю скорость движения и ежедневный режим работы, понадобится батарея весом примерно в 10 тонн».

CUMMINS

Корпорация Cummins не захотела сидеть и ждать в стороне, пока автотранспорт станет электроприводным без их участия. Так, неожиданно в 2017 году был презентован электроприводной седельный тягач Cummins AEOS. Автомобиль, относящийся к 7 классу грузоподъемности, оборудован электротрансмиссией (разработка специалистов фирмы Roush), шасси 4x2, блоком литий-ионных аккумуляторных батарей общей емкостью 140 кВт×ч, а также короткой кабиной.

Тягач предназначен для работы в составе автопоезда с полной массой до 34 тонн и может быть задействован в сфере городской логистики (доставка грузов внутри мегаполисов). С одной зарядки АКБ грузовик AEOS сможет проехать 160 км. При помощи встроенной высоковольтной зарядки процесс заполнения АКБ будет продолжаться около часа, но оптимистичные мотористы, ожидающие значительного прогресса в этой технологии, полагают, что к 2020 году длительность зарядки будет продолжаться всего 20 минут.

В концепте предусмотрено опциональное трехкратное расширение блока батарей, что позволит увеличить расстояние с одной заправки до 480 км пути. Любопытен дизайн концепта. Хотя компоновка автомобиля является «носатой», но под капотом нет никаких узлов. Тяговый 300-сильный электродвигатель (пиковая мощность 470 л.с.) установлен за кабиной. Аккумуляторные блоки смонтированы по бокам шасси между осями. Работа над концептуальным седельным тягачом Cummins AEOS будет продолжаться в течение предстоящих двух лет. Корпорация планирует представить предсерийный электромобиль не раньше 2020 года.

THOR

В декабре 2017 года в Америке объявился еще один начинающий автопроизводитель. На этот раз речь идет о стартапе лос-анджелесской «транспортной лаборатории» Thor Trucks, которая представила электроприводной седельный тягач ET-One 8 класса грузоподъемности. Пока что мы видим концепт, построенный на 3-осном шасси серийного грузовика International. Сообщается, что владельцами молодой фирмы являются два молодых человека, которые на собственные деньги наняли бывших инженеров из компаний Navistar, BYD и Faraday Future и оплатили создание опытного образца электромобиля. В комплектацию машины входят электродвигатели канадской компании TM4 мощностью от 300 до 700 л.с. и максимальным крутящим моментом 6775 Н×м, литий-ионные цилиндрические аккумуляторные батареи корейской фирмы LG общей емкостью от 400 до 800 кВт×ч и ведущие мосты Dana. Максимальная скорость тягача ET-One составляет 110 км/ч.

Электрический тягач с весьма привлекательным внешним дизайном предназначен для работы в составе 36-тонного автопоезда. Объявлено, что модель будет продвигаться с двумя типами батарей. Первая (городская) позволит транспортному средству преодолевать расстояние в 160 км с одной подзарядки. Вторая будет более емкой: с ее помощью сцепка станет дальнобойной и проедет до 480 км.

В течение 2018 и 2019 годов специалисты фирмы собираются провести испытания своего опытного образца и подготовить электромобиль к серийному производству. Как было заявлено, цена на седельный тягач Thor ET-One в зависимости от модификации составит от $150 000 (городская логистика) до $250 000 (междугородний вариант). Стартаперы говорят, что стоимость владения тягача Thor ET-One будет на 60% ниже, чем у сопоставимого дизельного аналога. А затраты на проезд одной мили будут ниже на 70%.

TOYOTA

В прошлом году американское отделение Toyota Motor North America Inc. показало концепт седельного тягача, оснащенного водородными топливными элементами. Автомобиль оборудован двумя синхронными электромоторами с суммарной пиковой мощностью 670 л.с., водородными топливными элементами Toyota Mirai FCEV и емкостью для хранения водорода под давлением 70 МПа. Главный бортовой источник энергии — мембранный водородный топливный элемент мощностью 12 кВт×ч, применявшийся ранее в легковом электромобиле Toyota Mirai. В этом узле протекает химическая реакция взаимодействия водорода с кислородом, в результате чего вырабатывается электроэнергия и вода.

На данный момент уже существуют несколько прототипов Toyota Fuel Cell Truck Semi, которые участвуют в обширной программе испытаний в составе 36-тонных автопоездов. Объем водородных баков вмещает не так много топлива — его хватает на 320 км пробега. Технически можно было бы его увеличить, но в этом пока нет необходимости. Главная цель Toyota — реализовать свой водородный проект в отдельном регионе. Речь идет о дорогах, которые начинаются в портах Лос-Анджелеса и Лонг-Бич и пролегают через густонаселенные районы калифорнийского мегаполиса. Примерно в 100 км от Лос-Анжелеса находятся несколько логистических центров, куда прибывают грузопотоки из портов. Оттуда грузы растекаются по всей Америке. Таким образом, реализация проекта Project Portal Hydrogen позволила бы создать флот водородных электрогрузовиков, инфраструктуру для обеспечения их топливом, а также улучшить экологическую обстановку в Лос-Анджелесе. По последним данным стало известно, что к 2020 году в порту Лонг-Бич будет построена станция Tri-Gen, которая будет вырабатывать 1200 кг водорода ежедневно. Это топливо будет использовано для питания 1500 электрогрузовиков Toyota.

SIEMENS

Известный электротехнический гигант Siemens сколотил глобальную группу инвесторов для постройки в Калифорнии тестовой электрифицированной дороги и проведения испытания тролл-траков Siemens eHighway.

Результаты тестов будут после этого изучены, и по ним будет вынесено решение о строительстве троллейной инфраструктуры с постоянным током. Именно это шоссе (Interstate 710), находящееся в Калифорнии, известно тем, что по нему перемещается 40% всех импортных грузов, прибывающих в США через морские порты Лонг-Бич и Лос-Анджелеса. И именно эти районы Лос-Анжелеса очень страдают от шума и выхлопных газов.

Напомню, что концепт Siemens eHighway представляет собой дизель-электрическое гибридное транспортное средство последовательного действия. Грузовик оснащается дизельным двигателем небольшой мощности, электромотором постоянного тока с функцией электрогенератора, пантографом (устройство, похожее на рога-токоприемники троллейбусов или электропоездов) для получения электроэнергии и блоком литий-ионных аккумуляторных батарей. Привод пантографа, разработанный специалистами корпорации Siemens, позволяет достаточно точно отслеживать соединение между токоприемником грузовика и проводами, обеспечивая между ними «тесный» контакт даже при продольных колебаниях шасси автомобиля.

Таким образом, мы видим два разных подхода промышленных концернов Toyota и Siemens. Они прилагают немалые усилия, чтобы внедрить свои технические решения в Калифорнии. Понятно, что, добившись успеха на проблемном 100-километровом участке дороги, можно потом использовать этот опыт для продвижения альтернативной (батареям) электрической технологии вглубь территории США и по всей Европе.

Говоря про батареи, надо отметить, что они остаются самым важным и дорогостоящим узлом всех электромобилей. Финансовое агентство Bloomberg New Energy Finance недавно опубликовало отчет о динамике снижения цен на литий-ионные аккумуляторы за последние семь лет.

Из этого документа видно, что в 2010 году цена за 1 кВт×ч АКБ составляла примерно 1000 долларов. Потом она начала снижаться на 20% ежегодно в течение двух лет и уже в 2016 году цена за 1 кВт×ч АКБ не превышала 275 долларов. Понятно, что при сохраняющейся тенденции по снижению цен на батареи, количество желающих приобрести электромобиль будет только возрастать.

Подытоживая, надо отметить, что цена сегодня становится главным барьером к распространению электрификации на транспорте. «Грузоперевозки — это финансово мотивированный рынок. Как только мы сможем доказать экономическую эффективность электрогрузовика, то сразу ощутим взрывной спрос», — говорит представитель компании BYD. Процесс внедрения электропривода продолжается, и все осознают его привлекательность, особенно автопроизводители, которые прекрасно знают, что количество грузовых автомобилей в США в 100 раз больше, чем автобусов. То есть, массовый отказ от ДВС создаст условия огромного роста заказов и получения прибыли. Подобную революцию мы уже наблюдали, когда винил заменили компакт-диски.