E-trucks Scania нового поколения

Технологии снабжения электрической энергией автомобилей непосредственно на дороге открывают большие перспективы по устойчивому развитию транспорта, так как позволяют избавиться от дорогостоящих аккумуляторных батарей с относительно невысокой плотностью накопления энергии.

Электроэнергия может передаваться автомобилю от специальной инфраструктуры различными способами, но каждый предлагает многообещающие возможности. Наиболее перспективными технологиями передачи энергии, с точки зрения специалистов Scania, являются электрические сети с воздушными линиями и индукционная зарядка через поверхность дороги. Такое оборудование позволит автомобилям иметь на электрифицированных участках дороги полностью электрический привод.

Scania с 1980-х годов исследовала возможности электрификации привода автобусов и грузовиков. В настоящее время компания проводит испытания как индуктивной, так и приводной системы передачи энергии.

Грузовик, питающийся от контактной сети, Scania тестирует совместно с корпорацией Siemens. У проходящего эксплуатационные испытания автомобиля пантограф установлен на раме за кабиной. Пантограф представляет собой два установленных рядом токосъемника, похожие на те, которые устанавливаются на трамваях, только направлены они вперед. Сделано это в связи с тем, что проектом предусмотрено убирать неиспользуемый пантограф в надстройку на крыше грузовика.

Ширина контактной части сдвоенного пантографа составляет 2,6 метров. Такое решение позволяет сохранить контакт с сетью во время движения при маневрировании. Расположение автомобиля на проезжей части контролируется специальными сенсорами. Пантографы разрабатывались в Берлинском научном центре Siemens. Стабильность контакта обеспечивает пневматическая система, которая управляет как положением пантографа, так и прижимающим усилием. Пантограф оснащается интеллектуальным управлением передачи энергии. Все это помогает уменьшить износ в зоне контакта. В отличие от троллейбусов и трамваев, e-trucks движется с более высокой скоростью — 90 км/ч, что выдвигает повышенные требования к контактному оборудованию.

В ходе испытаний предстоит в первую очередь проверить надежность контакта между токосъемником пантографа и проводами сети. В отличие от троллейбусов, грузовики могут отключаться и подключаться к контактной сети во время движения. Испытания автопоезда проводятся на электрифицированном Siemens двухкилометровом тестовом участке Гроз Делн (Gross Dölln) под Берлином.

«Системы с воздушными линиями особенно пригодны для регулярных транспортных маршрутов из одной точки до другой, к примеру, между сталелитейным заводом и портов, а также между шахтой и обогатительной фабрикой», — говорит Кристер Торен из Департамента разработок гибридных систем Scania (Hybrid Systems Development Department). Siemens считает, что возможно создавать электрифицированные участки длиной до 50 км.

Современные контактные системы Siemens, обеспечивающие надежное снабжение электричеством тяжелых грузовиков, разработаны в рамках концепции eHighway. Контактная сеть представляет собой двухполюсную систему, способную к двухсторонней передачи электроэнергии. Питание подвесной контактной сети осуществляется от подстанции. Тестируемое энергетическое оборудование включает в себя систему переключения постоянного напряжения среднего напряжения, силовой трансформатор, 12-диодный выпрямитель, контролируемый инвертор (для обратной связи электрической энергии, генерируемой автомобилем при рекуперации кинетической энергии при торможении). Подстанция преобразует трехфазный ток в постоянный напряжением 650 В.

Кроме этого, Siemens разрабатывает систему гибридного привода для грузовиков, так как проектом предусматривается эпизодическое питание от контактной сети. Концепция eHighway была разработана в 2011 г. в рамках научно-исследовательского проекта ENUBA (Elektromobilittat Nutzfahrzeugen zur Umweltentlasting von Ballungsraumen), поддержанного Министерством охраны окружающей среды Германии. В рамках концепции eHighway компания Siemens уже провела испытания двух 18-тонных грузовиков Mercedes-Benz на полуторакилометровом треке. Здесь было совершено 1700 тестовых поездок, два грузовика проехали в общей сложности 8500 км. При испытаниях с прицепом полная масса автопоезда достигала 40 т.

Новый этап испытаний фокусируется на оптимальной интеграции технологий привода и пантографа в грузовик и отработке необходимого управления грузовиком в движении. Дрезденский технический университет и другие научные учреждения обеспечивают проведение сопутствующих исследований. Цель проекта — разработка концепции eHighway как целостной системы, которая может быть развернута на дорогах общего пользования. Для испытаний в условиях, приближенных к реальной эксплуатации, был построен новый трек. В него добавлены повороты, реальная дорожная инфраструктура. Ток подается по модернизированным проводам.

Старт нового совместного проекта с компанией Scania был дан осенью 2012 г., когда Siemens и Scania в Almedalen на острове Готланд продемонстрировали, как может выглядеть электрический грузовик. Проект может привести к тому, что Швеция станет первой страной в мире, в которой будет осуществлена коммерческая эксплуатация грузовых автомобилей с электроприводом концепции eHighway. В Швеции уже объявлен тендер на открытие пилотных маршрутов для эксплуатации электрических грузовиков. Таким образом Швеция стремится осуществить свою цель — освободить транспортный сектор от зависимости от ископаемого топлива к 2030 г.

Однако шведам стоит поторопиться. В Калифорнии Siemens совместно с другим шведским производителем грузовиков, компанией Volvo, и местными автоперевозчиками проводят демонстрационный проект с Управлением качеством атмосферного воздуха Южного Побережья — SCAQMD (South Coast Air Quality Management District). Проект включает в себя грузовики различной конфигурации, работающие от инфраструктуры eHighway в окрестностях портов Лос-Анджелес и Лонг-Бич. В перспективе планируется обеспечить коридор с нулевым выбросом на Хайвее 710 между двумя морскими портами и железнодорожными узлами длиной около 30 км.

Параллельно Scania совместно с компанией Bombardier тестирует беспроводную систему индуктивной зарядки от дороги. Испытания ведутся в Майнгейме (Германия). Индуктивная система передачи энергии особенно привлекательна для использования в городах, как альтернатива троллейбусам и трамваям.

Тестовый грузовик Scania оборудован индуктивной пластиной размером 2x1 метр, расположенной под рамой. С ее помощью можно передать электроэнергию мощностью 200 кВт при расстоянии между ней и дорогой до 100 мм. Тесты направлены в первую очередь на определение потерь энергии и на то, чтобы узнать, как потери энергии зависят от значения воздушного промежутка между дорогой и индуктивной плитой. Также предстоит ответить на вопросы: каково максимально возможное это расстояние и насколько автомобиль может отклоняться в сторону от центра дороги без значительного увеличения потерь?

Под грузовиком также располагаются датчики, которые предназначены для активации передачи электрической энергии от зарядной сети, уложенной в дороге. Передача энергии происходит при непосредственной близости индукционной плиты, в других случаях подача энергии не происходит.

Новые технологии электрификации разрабатываются в качестве интегрированной части модульной системы Scania со стандартизированными интерфейсами и ограниченным набором компонентов, предлагающие клиентам широкий выбор специализированных транспортных средств (не понял это предложение). Тем самым Scania гарантирует, что электрифицированные автомобили компании будут экономически эффективны, универсальны, легко обслуживаются и ремонтируются в мастерских.

Scania G 360 4x2 с пантографом Siemens eHighway