Грузовые электромобили: история и перспективы
Грузовые электромобили – интересная тема для разбора. Давайте рассмотрим историю возникновения электрического коммерческого транспорта, его современное состояние и перспективы.
Почти каждый день выходят новые статьи про электрокары от Tesla, Nissan и прочих электромобилей. А вот про электрические грузовики информации немного. Сейчас их начинают активно использовать только в некоторых отраслях наиболее развитых стран.
Начало и расцвет
История грузовиков на электрической тяге насчитывает уже больше 100 лет. Первые более или менее массовые грузовые автомобили на электрическом приводе появились в конце XIX века.
До сих пор в музее Генри Форда (Детройт, США) хранится Frederick R. Wood & Son 1900 года. Данный автомобиль был приобретен муниципалитетом Нью-Йорка и использовался в качестве первой машины скорой помощи. Внутри него располагаются два электродвигателя, работавшие на постоянном токе.
Frederick R. Wood & Son 1900
В качестве источников питания применялись свинцово-кислотные аккумуляторы с 44 накопительными элементами. Это позволяло автомобилю развивать скорость до 16 км/ч и проезжать 32–48 км на одной зарядке. Аналогичные экземпляры использовались для перевозки грузов.
Примерно тогда же начали появляться и другие производители электрогрузовиков.
Лидерами американского рынка были компании из Чикаго - Woods Motor Vehicle, Walker Electric Trucks, Columbia Electric. В Европе тогда же начала деятельность берлинская фирма Motorfahrzeug- und Motorenfabrik Berlin-Marienfelde (сокращенно — MMB).
В 1901 году на заводе в Берлине был налажен выпуск трех моделей электромобилей. Их грузоподъемность соответственно: 350, 1000 и 1200 килограмм. Первые использовались в коммерческой деятельности, вторые — для транспортировки багажа, а третьи — для почтовых перевозок.
При схожих технических характеристиках такие модели обладали рядом преимуществ. В них практически полному отсутствовала вибрация и шум.
Кроме того, в электромобилях не использовались коробки передач. Которые и сейчас являются одним из наиболее уязвимых узлов автомашины. Их отсутствие повышало общую надежность транспортного средства.
Главным преимуществом на фоне паровых автомобилей была возможность быстрого, почти мгновенного запуска двигателя. Чтобы привести в движение паромобиль, нужно было потратить до одного часа.
Пик продаж электромобилей, в том числе и грузовых, пришелся на 1910-е годы.
Так, к 1912 году многие частные дома и производственные объекты были подключены к сети энергоснабжения. Это упростило эксплуатацию таких грузовиков. В итоге спросом пользовались даже электрокары. Которые стоили в 2 раза дороже бензиновых моделей со схожими характеристиками.
Спад популярности
В начале 1920-х годов на первый план вышли автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Причиной этому стали постоянные усовершенствования в конструкции бензиновых и дизельных силовых установок. А также бурный рост нефтепромышленности. При этим из-за технических ограничений электромобили начали отставать по своим характеристикам от машин с ДВС.
Например, они не могли развивать скорость выше 30–32 км/ч. Кроме того, запас хода был ограничен 50–60 километрами. А причиной тому были несовершенства используемых на тот момент свинцово-кислотных и железо-никелевых аккумуляторных батарей. В условиях бурного развития ж/д сети в Европе и США эти показатели делали электрогрузовики нецелесообразными.
Однако даже в таких условиях электрические грузовики продолжали использоваться. Например, традиционные фургоны, доставлявшие свежее молоко жителям английских городов, часто работали именно на электротяге.
Такой вариант впервые начал использоваться еще в 1901 году. А в качестве базовой модели применялись машины фирмы Brush Electrical Engineering Company (г. Лафборо, графство Лестершир, Англия). Впоследствии на рейсы выходили электрофургоны Electricars (с 1919 года), Graiseley Electric Vehicles (с середины 30-х годов XX века). Существовали и фирмы, которые занимались исключительно разработкой и производством «молочных фургонов».
Будущее электромобилей в России
Как растаможить электромобиль в России?
Двигатель на водородном топливе
В других сферах электрогрузовики использовались весьма ограниченно. Большинство фирм, разрабатывавших такие транспортные средства, либо закрылись, либо были поглощены более крупными концернами. Серьезный удар по этой индустрии нанесла Вторая мировая война. Которая убедительно доказала превосходство жидкостных двигателей над электродвигателями того времени.
Стагнация
После окончания Второй мировой войны электромобили практически не производились в течение долгого времени. За исключением, разве что, «молочных фургонов». Это продолжалось до 60-х годов. И причиной была реализация американской лунной программы. После этого появились концепты гражданских аккумуляторных автомобилей.
Однако рост популярности практически не сказался на производстве электрогрузовиков. Электродвигатели того времени все еще не могли соперничать с ДВС по эффективности. В итоге мировые лидеры (такие, как General Electric или Daimler-Benz), по сути, отказались от массового производства грузовых транспортных средств на электрической тяге.
Грузовые электромобили компании Walker Electric Trucks
Дело ограничивалось лишь концептами и прототипами. Которые, зачастую были не чисто электрическими, а гибридными. Но даже количество экспериментальных моделей было невелико. Среди них можно выделить электрические версии грузовиков Mersedes-Benz 1117 и 1517. А также гибридный микроавтобус Mersedes-Benz Vario 814 D.
Ситуация оставалась практически неизменной до конца 90-х годов.
Возрождение
С началом XXI века вновь начал появляться интерес к электрогрузовикам. Это объясняется, во-первых, значительным прогрессом в развитии силовых установок и аккумуляторных батарей. Во-вторых, озабоченностью мирового сообщества проблемами экологии.
Первоначально производители отдавали предпочтение гибридным приводам. Так, в 2005 году японский автогигант Isuzu представил свою первую грузовую модель с гибридной силовой установкой на базе Isuzu Elf.
Грузовые электромобили - Isuzu Elf
В 2006 году на рынке появился новый игрок, который специализировался исключительно на разработке и производстве электрогрузовиков — Newton. Тогда же были представлены три модификации. Главное различие между ними — грузоподъемность, которая варьировалась от 2,8 до 7,3 тонны. В качестве накопителей энергии использовались литий-ионные аккумуляторы, которые обеспечивали до 160 км пробега на одной зарядке. Максимальная скорость модели составляла 80 км/ч.
Постепенно практически все крупнейшие мировые производители грузового транспорта начали разрабатывать электрические модификации своих моделей с ДВС. Наравне с автогигантами в этом направлении работают и некоторые частные компании. Пожалуй, наиболее известной фирмой, которая занимается переводом грузовых тягачей на электрический привод, является VIA Motors. Компания была основана в 2010 году в городе Орем (штат Юта, США).
XXI век
В наши дни индустрия грузовых электромобилей переживает второе рождение. Это связано с постоянно ужесточающимися экологическими нормами и поощрением использования транспортных средств, работающих на альтернативных источниках энергии. Развивается инфраструктура, которая позволяет применять электротягачи не только внутри крупных городов, но и на междугородних маршрутах.
С другой стороны, использование экологически чистых двигателей более чем оправдано в городских условиях. Современные литий-ионные аккумуляторы позволяют грузовику преодолевать 100–150 километров на одной зарядке батареи. Это значительно больше, чем средний дневной пробег автомобиля, например коммунальной службы.
Электромобили для инвалидов и пожилых людей
Электромобили из Китая: история развития, модели и перспективы
Виды зарядных станций для электромобилей
При этом грузоподъемность не уменьшается благодаря использованию современных электродвигателей и постоянному совершенствованию грузовых шасси.
Перечень крупнейших производителей грузовых электромобилей во многом аналогичен рейтингу в бензиновом и дизельном сегментах рынка. В отрасли лидируют Renault, DAF, MAN, Volvo, Freightliner. Существуют и независимые компании, которые занимаются только разработкой и производством электрогрузовиков.
Наиболее заметные среди них:
- eHighway (США);
- GGT Electric (США);
- E-Haul truck(Швейцария);
- Force One (Швейцария);
- Terberg (Нидерланды);
- Emoss (Нидерланды).
Электробус «ГАЗель NEXT»
Предприятия из стран СНГ также постепенно наращивают свои объемы в данном направлении. Одним из первых коммерческих электромобилей российского производства стал цельнометаллический фургон «Газель Next Electro». Выпускаемый Горьковским автозаводом в сотрудничестве с московской инжиниринговой компанией Drive Electro.
Еще один пример электрогрузовика — украинская модель «Богдан ERCV27». Основное предназначение модели — работа с твердыми бытовыми отходами.
«Богдан ERCV27»
Постоянное развитие электрических силовых агрегатов и аккумуляторных батарей делает грузовики на этом типе привода одними из самых перспективных транспортных средств для грузоперевозок. Уже существует ряд компаний, которые занимаются проектированием и производством исключительно электрогрузовиков. В то же время существуют и негативные факторы, затрудняющие развитие этой отрасли.
Современный рынок коммерческого электротранспорта
На данный момент массовое использование электрогрузовиков при дальних перевозках по СНГ не представляется возможным. Дело не только в отсутствии необходимой инфраструктуры даже на основных магистралях, но и в высокой стоимости этих транспортных средств.
Грузовые электромобили
Ситуацию несколько исправляют недорогая эксплуатация и обслуживание, а также поддержка использования электротранспорта со стороны государства. Однако для коммерческой рентабельности этого все еще недостаточно. Большая часть компаний, занимающихся логистикой, предпочитают использовать автомобили с дизельным, бензиновым или в отдельных случаях гибридным приводом.
Соответственно, от этого страдают и производители электрических грузовиков. Низкий спрос на продукцию означает, что и выручка тоже будет низкой. Поэтому приоритет таких гигантов рынка, как BYD, Volvo, General Motors — удешевление производственных процессов. Это касается в основном наиболее важных комплектующих электромобиля — двигателей и аккумуляторных батарей. Разработки в данном направлении ведутся, но пока этого все еще недостаточно.
Сравнение электромобилей: Ford F-150 Lightning Vs Rivian R1T
В США и Евросоюзе дела обстоят совершенно иначе. Зарядные станции распространены практически повсеместно, что делает эксплуатацию коммерческого электротранспорта (в том числе и малых форм, вроде пикапов) гораздо более выгодной и удобной.
Поэтому ожидается, что экологически чистые Ford F-150, Tesla Cybertruck, Rivian R1T и Hummer Pickup будут пользоваться неплохим спросом.
Проблемы электрических грузовиков
Недостатки электрогрузовиков, по сути, идентичны минусам, присущим легковым электрокарам. Именно они и оказывают негативное влияние на динамику развития этой отрасли. В первую очередь речь идет, конечно, об ограниченной емкости аккумуляторных батарей. Этот фактор делает эксплуатацию электрических грузовых автомобилей весьма сложной, особенно на межрегиональных направлениях.
Грузовые электромобили Renault
У использующихся в настоящее время литий-ионных батарей есть собственные недостатки. Они ограничивают рентабельность использования в электрогрузовиках:
- эффект старения - владелец машины будет вынужден периодически менять аккумулятор и нести связанные с этим затраты;
- чувствительность даже к небольшому увеличению напряжения при зарядке, из-за которого серьезно страдает емкость батареи;
- нарушение целостности защитной оболочки (например, при серьезной аварии) может привести к взрыву аккумулятора.
Еще один недостаток литий-ионных батарей — резкое снижение производительности при температурах ниже нуля. Это весьма актуально в наших климатических условиях.
Поэтому на современном этапе развития электрические грузовые автомобили используются в городских условиях. Длительности хода на одной зарядке вполне хватает для выполнения ежедневных задач коммунальных служб, компаний по внутригородской доставке различных грузов или перевозке пассажиров.
Пожарный электрогрузовик Concept Fire Truck
Весомый фактор, который затрудняет популяризацию электрогрузовиков, — их дороговизна. В первую очередь она обусловлена высокой стоимостью аккумуляторов большой емкости. К еще большему повышению цен может привести рост спроса на кобальт — необходимый для производства литиевых батарей компонент.
Негативный эффект от высоких цен несколько смягчается за счет экономичной эксплуатации таких машин, однако розничная стоимость грузовиков все еще остается неподъемной для многих предприятий.
Современные направления разработок
Крупные производители электрокаров вкладываются в технические средства, которые позволили бы решить перечисленные выше проблемы. В то же время ни один технологический прорыв не может произойти мгновенно. И внедрение новых разработок в массовое производство происходит несколько медленнее, чем хотелось бы.
Самая главная проблема современных электрических грузовых автомашин — недостаточная емкость аккумуляторов. Сегодня в этих транспортных средствах используются в основном литий-ионные батареи, которые обеспечивают до 200–250 километров пробега. При этом полная зарядка такого аккумулятора занимает от 4 до 8 часов. Сочетание этих двух факторов делает невыгодной эксплуатацию электрических тягачей на дальних маршрутах.
Принцип работы электромобиля
ДВС или электродвигатель – борьба за господство
Автомобили с гибридным двигателем
Разработки, которые помогут решить эту проблему, ведутся в двух основных направлениях:
- переход на более вместительные аккумуляторы;
- использование быстрозаменяемых накопителей электроэнергии.
Первый путь подразумевает переход с обычных литий-ионных на литий-титанатные батареи. Их главное преимущество — возможность сверхбыстрой (не более 20–30 минут) зарядки.
Одна из передовых разработок в области литий-титанатовых батарей — технология Super Charge Ion Battery (SCiB), которая предложена японской компанией Toshiba. К тому же, литий-титанатовые накопителей — морозоустойчивы. Они способны выдерживать сильные морозы (до −40 ˚C), практически не теряя собственный ресурс.
Super Charge Ion Battery (SCiB)
Второе перспективное направление разработок, которое может повысить рентабельность грузового электротранспорта, — использование сменных аккумуляторов.
Заключение
В любом случае развитие технологий, уровень экологических проблем и международное законодательство позволит рано или поздно перейти к практически полному доминированию «зеленого» транспорта в сфере грузоперевозок. Еще в большей степени это касается обслуживания городской инфраструктуры.
Источник: vc.ru
Read the full article
