Эксплуатация автомобильного транспорта
Медовщиков А.В., соискатель Соколянский В.В., кандидат медицинских наук, доцент (Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана)
ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ-ГИБРИДОВ В ГОРОДСКУЮ ИНФРАСТРУКТУРУ
Статья посвящена формированию парков экономичного и экологически чистого транспорта. Рассмотрена возможность применения альтернативных видов топлива на автотранспорте, в том числе гибридных приводов.
Ключевые слова: <<Зеленая экономика», гибридные автомобили, экономичность.
PROSPECTS OF INTRODUCTION HYBRID VEHICLES IN URBAN INFRASTRUCTURE
The article is devoted to the formation of parks economical and environmentally friendly transport. The possibility of using alternative fuels for motor vehicles, including hybrid drives.
Keywords: <<Green economy», hybrid vehicles, economy.
В современной экономической науке прочно привилось направление - «зеленая экономика», в рамках которого считается, что экономика является зависимым компонентом природной среды, в пределах которой он существует, и является ее частью [2].
<<Зеленая>> экономика определяется как экономика, повышающая благосостояние людей и обеспечивающая социальную справедливость и при этом существенно снижающая риски для окружающей среды и перспективы ее деградации. Важные черты такой экономики - эффективное использование природных ресурсов, сохранение и увеличение природного капитала, уменьшение загрязнения, низкие углеродные выбросы, предотвращение утраты экосистемных услуг биоразнообразия, рост доходов и занятости [2].
Необходимо отметить, что стремительное истощение природных энергоносителей выводит на первый план задачу поиска принципиально новых способов получения энергии. Одним их основных направлений в автомобилестроении в существующих тенденциях защиты природы, направленных на решение задачи по снижению потребления углеводородов, является совершенствование и расширение применения гибридных автомобилей [2].
Безусловно, автомобильный транспорт является крупнейшим загрязнителем окружающей среды. По данным агентства Евростат, наиболее значительные объемы выбросов парниковых газов в странах ЕС-28 (рис.1) отмечены вследствие сжигания топлива в таких отраслях, как энергетическая, строительная и транспортная [4].
Рис.1. Выбросы парниковых газов, Еи-28,%
В ряде публикаций [1,8,9] рассматриваются возможные варианты повышения экологич-ности и экономичности транспортных средств путем использования альтернативных источников топлива.
Так, Рибейро и Д'Агосто [5] приводят возможности альтернативных источников топлива для общественного транспорта.
Ромм (2006) анализирует перспективы применения альтернативных источников энергии, в том числе гибридных приводов на автомобильном транспорте. Показаны перспективы применения автомобилей на водородном топливе.
Российский исследователь Карасев рассматривает результаты пилотного проекта <<Whistler hydrogen fuel cell bus>>, рассчитанного на 5 лет, предназначенного для демонстрации эксплуатационных показателей автобусов, работающих на водороде. Реализация проекта свидетельствует о том, что эксплуатация водородных автобусов с учетом стоимости обслуживания и топлива обходится в три раза дороже, чем эксплуатация автобуса Nova с дизельным двигателем. Несмотря на то, что с экономической точки зрения такой вид транспорта является неоптимальным, исследование в рамках реализации проекта было признано успешным. В первую очередь, такая оценка обусловлена тем, что общие выбросы в атмосферу сократились примерно на 65% (по сравнению с дизельными автобусами), что соответствует выбросам 4400 тонн парникового газа [1].
В разделе [2] сообщается, что испытания гибридного общественного транспорта, проводимые в Гетеборге, показали, что расход топлива автобуса Volvo менее 11 литров на каждые 100 км. Это на 81% меньше, чем потребляет эквивалентный дизельный автобус. Гибриды (в проекте было задействовано 3 автобуса) курсировали по установленным маршрутам общественного транспорта, периодически подзаряжая аккумулятор на остановках. Подзарядка происходила посредством подключения к зарядным шинам.
Заметим, что в России были опробованы лишь точечные меры гибридного электротранспорта. Среди них отмена ввозной пошлины на новые электромобили, предоставление бесплатных парковок для электромобилей в Москве, развитие электротакси в Ставрополе, внедрение программы по строительству инфраструктуры для электротранспорта компанией МОЭСК, ввод <<Евро-5>> на импортные автомобили, а также предложение Минприроды маркировать автомобили с высоким уровнем загрязнения =, запретив им въезд в центр столицы [2].
Конкуренцию электромобилям на российском рынке могут составить гибридные автомобили, к которым относятся машины, совмещающие в себе двигатель внутреннего сгорания, электрический двигатель, а также следующие системы: запасания и повторного использования (рекуперации) кинетической энергии, основанные на принципе маховика или сжатого воздуха [3].
Перечислим составляющие гибридного автомобиля:
- двигатель внутреннего сгорания;
- электромотор;
- аккумуляторная батарея.
Считается, что преимуществом гибридного автомобиля является снижение потребления топлива и, в то время пока автомобиль находится в пробке, он не генерирует выхлопные соединения. Электродвигатель позволяет обеспечить моментальную остановку и запуск. Помимо этого, на обогрев салона не используется топливо, на что указывает [3].
Существуют также автомобильные системы, дающие возможность преобразовать энергию, высвобождающуюся при торможении транспортного средства, в энергию вращения маховика и использовать ее в дальнейшем при необходимости (KERS, Kinetic Energy Recovery System), начали применяться в болидах Формулы-1 ив других гоночных автомобилях для увеличения силы тяги. Для временного сохранения энергии используются роторы, изготовленные из высокопрочных композиционных материалов из переплетенных нитей углеродного волокна, вращающиеся на магнитных подшипниках внутри вакуумной камеры [3].
Подобные системы эффективны для транспортных средств, совершающих частые остановки, например городского транспорта. Так, в июле 2014 года оператор общественного транспорта Лондона - компания Go-Ahead - объявила о запуске и установке 500 систем Gy-rodrive, работающих по принципу KERS в течение двух лет [6].
Специалисты считают [6], что применение такой системы позволит сэкономить до 20% топлива. При этом она по габаритам не превышает размеров колеса легкового автомобиля и может быть установлена на автобус за несколько дней [7].
Вместе с тем, транспортные средства, работающие на сжатом воздухе, приводятся в движение пневмодвигателями, использующими сжатый воздух, запасенный в баллонах. Поскольку в таких двигателях не применяется горючее топливо, они позволяют снизить уровень загрязняющих выбросов. Также они имеют более простую конструкцию, меньшие габариты и массу.
На наш взгляд, в классе гибридных автомобилей на российском рынке представляет интерес Hybrid Air от компании Peugeot-Citroen.
Данный автомобиль позволит сэкономить до 45% углеводородного топлива и достичь его расхода на уровне 2л/100км. Экономии можно добиться за счет того, что энергия, высвобождаемая в процессе торможения, не рассеивается в качестве тепла, а запасается в виде сжатого воздуха в баллоне и затем используется по мере необходимости. Серийное производство модели планируется начать в 2016 году [8].
Близка к этой разработке представленная в 2013 году компанией Volvo система на основе маховика для своего седана S60.
Так, экономия топлива может составить до 25% по сравнению с аналогичным двигателем без подобной системы при одновременном увеличении мощности на 80 л. с. Маховик весит 6 кг, не превышает 20 см в длину, его ротор способен вращаться со скоростью до 60 тыс. оборотов в минуту. Испытания тестовых образцов в Великобритании успешно завершились в марте 2014 года, и компания ведет работу по интеграции устройства с моделями серийного производства [9].
Следует заметить, что использование двигателей на сжатом воздухе осложняется необходимостью подогрева и охлаждения воздуха при совершении полезной работы и заправки соответственно. Тесты также показывают недостаточную энергоемкость баллонов со сжатым воздухом, что затрудняет создание транспортных средств, функционирующих исключительно на воздушном двигателе. При этом, работая совместно с двигателем внутреннего сгорания, пневмодвигатели позволяют значительно повысить энергоэффективность автомобиля.
К недостаткам гибридных автомобилей следует отнести его высокую стоимость. Чем экономичнее <<гибрид>>, тем выше его стоимость - 15-20%. Следовательно, сегодня наиболее развитыми сегментами ассортимента таких автомобилей являются бизнес-класс и люкс. Еще одним существенным негативным фактором, как и для электромобилей, является утилизация аккумуляторным батарей, которые рано или поздно изнашивают ресурс перезарядов [3].
Так же одни из наиболее необычных недостатков данных автомобилей считается уровень шума, и речь идет не о его высоком значении, а наоборот. Зачастую на улице слабовидящие люди ориентируются по звукам, а гибридные автомобили практически бесшумны, что создает опасность для незрячих людей [10].
В данный момент производители гибридных автомобилей занимаются повышением уровня шума, оснащая свои машины специальными устройствами, издающими искусственный шум. Причем низкий уровень шума также представляет угрозу и для тех, кто управляет автомобилем. При длительной поездке водитель утомляется, и отсутствие шума может сыграть злую шутку с обладателем гибрида [10].
Литература
1. Карасев А.В. Водород хорошо, но дизель дешевле // Автотрак -2014. - № 4 -С. 56-57.
2. Макарова И.В., Хабибулин Р.Г., Габсалихова Л.М., Мухаметдинов Э.М. Гибридные автобусы - решение экологической проблемы городов // Фундаментальные исследования. -№11. - 2014. - С.28-32.
3. Перспективы гибридного автомобиля [Электронный ресурс]. URL: http://www.metallopt.ru/test/39229
4. Romm J. The car and fuel of the future. Energy Policy. - 2006. - Vol. 34
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.