На чем ездит электробус

Газель Next Electro и другие российские электробусы: посмотрел как они устроены

В рамках «Российской недели общественного транспорта», объединившей ряд специализированных выставок и конференций, были организованы технические визиты на московские предприятия, эксплуатирующие современную пассажирскую технику — электробусы.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус

Оценить эти транспортные средства может любой желающий. Большие электробусы двух моделей (КАМАЗ-6282 и ЛиАЗ-6274) уже работают на 45 столичных маршрутах. Микроавтобусы с электродвигателями (интересно, термин «микроэлектробусы» приживётся?) перевозят посетителей ВДНХ. Технические визиты позволили пообщаться со специалистами, принимавшими непосредственное участие в процессе внедрения новой техники и ответственными за её бесперебойную эксплуатацию.

Начнём с представителей особо малого класса транспортных средств. Четыре 12-местных (берём в расчёт только мягкие пассажирские сиденья) электробуса Next Electro 7720 курсируют по кольцевому маршруту ВДНХ с лета 2020 года. Маршрут работает с 9 до 22 часов, интервал движения — 15–20 минут, по дороге 25 остановок — полноценный режим общественного транспорта, даром что проезд бесплатный.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробусЭлектробусы Next Electro 7720 для ВДНХ получили оригинальный внешний вид.

Машины разработаны специалистами компании «СпецАвтоИнжиниринг» на основе цельнометаллического фургона «Газель Next», но имеют ряд существенных отличий от прародителя. Главный — силовая установка. Вместо двигателя с коробкой передач в электробусах установлен электромотор Siemens мощностью 98 кВт и силовой инвертор-преобразователь. Благодаря компактным размерам и отсутствию необходимости в регулярном обслуживании элементы тягового привода смонтированы под кузовом — между лонжеронами рамы. Там же размещены и аккумуляторные батареи. Электромобили Next Electro могут комплектоваться тремя различными наборами литиевых аккумуляторов — ёмкостью 24, 48 и 72 кВт ч. Эти наборы при полной зарядке могут обеспечить запас хода 60, 140 и 200 км соответственно. На машинах для ВДНХ установлены батареи общей емкостью 48 кВт ч. Запаса хода в 140 км хватает на рабочий день, подзарядка производится по ночам. Бортовое зарядное устройство мощностью 22 кВт позволяет произвести как быструю зарядку (менее чем за 3 часа, от зарядных станций стандарта IEC 62196-2), так и более медленную от бытовой сети напряжением 220 В.

Все элементы электропривода обеспечены устройствами для поддержания комфортной рабочей температуры. Двигатель с силовым преобразователем имеют систему жидкостного охлаждения, герметичные аккумуляторные контейнеры — систему контроля тяговых батарей (BMS), которая, помимо температурного режима (при необходимости включается подогрев аккумуляторов), также отслеживает напряжение и силу тока на каждой ячейке и осуществляет их балансировку. Автономный отопитель Webasto помогает оперативно восстановить микроклимат в пассажирском салоне и рабочую температуру аккумуляторов при минусовых значениях за бортом.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробусПанель управления Next Electro 7720: бортовой компьютер отображает уровень заряда (в нашем случае 68%) и запас хода (96 км).

По требованию заказчика электробусы прошли брендирование. Логотипы ВДНХ появились на лицевых панелях машин, рулях и пассажирских сиденьях. Изменились форма бампера и наружное остекление кузова. Финальным штрихом, обеспечивающим оригинальный внешний вид, стали цветные аппликации. Для удобства пассажиров машины снабдили салонными кондиционерами, автоматическими дверьми и электрическими выдвижными подножками, упрощающими посадку и высадку на остановках.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробусПассажирский салон «электрогазели» позволяет с комфортом разместиться 10 пассажирам. Ещё двое могут сесть рядом с водителем

Как можно понять из сказанного выше, электробусы на ВДНХ работают уже год. Полёт — нормальный: новинкой довольны как пассажиры, так и те, кто эксплуатирует технику. ВДНХ имеет собственный гараж, где машины и обслуживаются — сторонних автоперевозчиков для работы с таким небольшим автопарком привлекать не стали. Простые неполадки устраняются сотрудниками гаража, в более сложных ситуациях привлекаются специалисты компании-разработчика. Условия работы техники — более чем тепличные. О времени работы маршрута было упомянуто в начале материала. Ограничение скорости в 20 км/ч (ВДНХ является территорией для пеших прогулок) и ухоженные асфальтовые дороги не позволяют электробусам работать на износ. Тем не менее, де-факто ВДНХ выступает испытательным полигоном для новой техники — наравне со «Сколково» и сочинским образовательным центром «Сириус», где трудится ещё по одной электрической «Газели». Кстати, у компании «СпецАвтоИнжиниринг» есть ещё грузовая и комбинированная (грузопассажирская) версии электромобилей Next Electro, но это, как говорится, уже совсем другая история.

Электробусы большой вместимости, эксплуатируемые столичным «Мосгортрансом», уже нельзя отнести к опытным образцам. За 3 года на двух сборочных площадках (Нефтекамский автозавод, входящий в группу компаний КАМАЗ, и Ликинский автобусный завод, принадлежащий холдингу «Группа ГАЗ») выпущено 600 машин, которые (повторимся) работают на 45 московских маршрутах, в том числе, 1 ночном. А начиналось всё с площадки, на которой раньше размещался 6-й троллейбусный парк. Сейчас она является одним из подразделений филиала Северо-Восточный ГУП «Мосгортранс». И именно она стала объектом второго технического визита, посвящённого развитию электробусного транспорта в Москве.
На площадке непривычно пусто и чисто. Это внешние признаки нового подхода к эксплуатации техники: электробусы приобретаются у производителей по контрактам жизненного цикла. Эти контракты обеспечивают не только поставку, но и техническое обслуживание техники в течение 15 лет. «Мосгортранс» же оплачивает, помимо собственно стоимости подвижного состава, его пробег на линии — в рамках сервисного контракта. Учитывается также коэффициент технической готовности машин — он должен быть не ниже 0,9. Забегая вперёд, скажем, что данная цифра в реальности не выходит за рамки лимита.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробусЭлектробусы КАМАЗ-6282 и ЛиАЗ-6274 на зарядке в парке.

Итак, площадка для отстоя пуста — все электробусы либо на линии, либо в цехах, на техническом обслуживании. Несколько машин стоит на подзарядке. В парке установлены 5 зарядных станций, ещё одна в процессе монтажа. Кстати, зарядные станции поставляются по тем же контрактам, что и подвижной состав, и к ним также предъявляются жёсткие требования по надёжности. Достаточно сказать, что требуемый коэффициент технической готовности зарядных станций — 0,97.

Обслуживание техники осуществляется специалистами компаний-производителей. Часть сотрудников была набрана из профессионалов «Мосгортранса», часть пришла, имея за плечами опыт работы на соответствующих заводах. Технический визит пришёлся на конец рабочего дня, поэтому собственно процесс ТО мы уже не застали, однако, по состоянию цехов и техники видно, что не обошлось без наведения порядка и оптимизации процессов на всех уровнях — отличия от типового российского ПАТП или депо довольно разительные.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробусПанель управления КАМАЗ-6282 удобна и эргономична. Управление некоторыми функциями выведено на кнопки, расположенные на руле.

Обратим внимание на технику. Для столичных электробусов формировалось единое техническое задание, под которое подстраивались производители. Этим объясняется то, что две разные модели — КАМАЗ-6282 и ЛиАЗ-6274 — похожи друг на друга, как братья-близнецы. Это 12-метровые полностью низкопольные транспортные средства в унифицированных кузовах (аналогичные применяются для сборки автобусов и троллейбусов, а также сочленённых машин). В качестве привода машин выступает электропортальный мост ZF AVE 130 с двумя асинхронными двигателями мощностью 125 кВт.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробусВ салоне электробуса КАМАЗ-6282 для удобства пассажиров установлены информационные экраны, USB-зарядки, терминалы для оплаты проезда. Обязательный элемент для создания микроклимата — салонный кондиционер.

На крышах электробусов установлен комплект литий-титанатных батарей энергоёмкостью 77–80 кВт ч. Такой достаточно скромный набор позволяет обеспечить запас хода пределах 50–60 км. Зарядка батарей осуществляется на конечных остановках и в парках. Для подключения к зарядной станции применяются оригинальные токоприёмники. Доступная мощность при ультрабыстрой зарядке — 300 кВт при силе тока 500 А и напряжении 600 В. На восстановление заряда с 0 до 100% уходит до 24 минут. В условиях реальной эксплуатации, когда батареи не разряжаются до критических значений, водители электробусов тратят на подзарядку в среднем 6–10 минут. В машинах первых партий также монтировалась система быстрой (ночной) зарядки от трёхфазной сети переменного тока (380 В), позже от неё отказались.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробусЭлектробус ЛиАЗ-6274 на ТО-2 в парке.

Применение системы ультрабыстрой зарядки изначально было довольно рискованным шагом. По словам кураторов проекта, этот шаг себя оправдал. Рассматривалась также возможности применения ночной зарядки, но её недостатки перевесили достоинства. К минусам быстрой ночной зарядки можно отнести весовые ограничения (большой набор аккумуляторов не позволил бы принять на борт достаточное количество пассажиров), компоновочные проблемы (дополнительные батареи бы «съели» часть пространства в пассажирском салоне), сложности с обеспечением выпуска в вечерние и ночные часы (заряда машин не хватало бы на полноценный день работы), а также возможную перегрузку городской энергосистемы в ночное время.

При этом организаторы не скрывают проблем, связанных с ультрабыстрой зарядкой. Частые циклы заряда — разряда негативно сказываются на состоянии аккумуляторов. По сути, батареи становятся расходным материалом. Сервисным контрактом предусмотрена замена ячеек при деградации более чем на 10%. Пока таких случаев не было, но в рамках контракта жизненного цикла запланирована покупка новых комплектов батарей через 7,5 лет после начала эксплуатации электробусов или по истечении 450 тыс. км пробега. Фактически получается, что за 15 лет работы на машинах должен будет смениться как минимум один комплект аккумуляторов.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробусЭлектробусы работают на 45 московских маршрутах, которые раньше
обслуживались троллейбусами и автобусами.

Электробусы по документам проходят как автобусы с электрическим двигателем. Для управления новой техникой достаточно иметь в правах категорию D и допуск по электробезопасности. За рулём электробусов можно встретить бывших водителей автобусов и троллейбусов. Последним приходится сдавать экзамены на новую категорию. В «Мосгортрансе» процесс обучения максимально автоматизирован — применяются, в том числе, специализированные тренажёры.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробусНа всех электробусах размещена наглядная агитация, объясняющая
достоинства этого вида транспорта.

Планы на будущее у московских транспортников внушительные. Уже к концу 2021 года число электробусов должно быть доведено до 1000 шт., они будут работать на 75 столичных маршрутах, в обслуживании новой техники будут задействованы 8 площадок «Мосгортранса» (пока — только 4). Далее — по нарастающей. В 2022 году Москва планирует приобрести 420 электробусов, в 2023 году — ещё 825. В ближайшее время начнутся испытания сочленённой 18-метровой версии электрического автобуса — таковую уже выпустил КАМАЗ. Поставки дизельных и газовых автобусов будут сведены к минимуму, необходимому для обеспечения мобилизационного резерва города.
Для реализации столь амбициозной задачи понадобится ещё одна производственная площадка. Ею уже стал Сокольнический вагоноремонтный завод, входящий в структуру «Мосгортранса». На СВАРЗе организована досборка электробусов КАМАЗ. Уровень локализации пока невысок, но его планируется довести до 40%. Первые готовые экземпляры КАМАЗ-6282 покинули ворота сборочного цеха в мае 2021 года.

Нельзя не отметить тот факт, что электробусы, являясь высокотехнологичным и малосерийным продуктом, крайне дороги в производстве. Серьёзно увеличивает ценник контракт жизненного цикла (хотя вместе с ним идёт и экономия на эксплуатационных расходах транспортной компании). Поэтому столь масштабный эксперимент с новым видом пассажирского транспорта пока может себе позволить только российская столица. Даже у Санкт-Петербурга подвижки в этом плане гораздо более скромные: в Северной столице работают всего 10 электробусов с системой быстрой (ночной) подзарядки. Но, как говорится, лиха беда начало. Автобусы на аккумуляторах уже давно завоевали Китай, сейчас «электробусный бум» происходит в Европе. Транспортное будущее уже наступает, пусть и не столь активно — и не совсем так, как об этом грезили писатели-фантасты.

Источник

Это электробус: что мы знаем о транспорте с батарейкой

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус

После появления первого электротранспорта в XIX веке и второго всплеска популярности в 70-х годах XX века электробусы вновь вышли на улицы городов. О том, что повлияло на их развитие и как изменились технологии: от создания ёмких аккумуляторов до развития зарядной инфраструктуры — можно узнать в нашей новой статье.

Первый электротранспорт: привет из XIX века

Электромобили появились задолго до машин с двигателем внутреннего сгорания. Готтлиб Даймлер и Карл Бенц запатентовали первые самодвижущиеся повозки с бензиновым ДВС в 1886 году, тогда как первый электромобиль для перевозки людей был представлен в 1837 году. Из-за высокой стоимости и низкой эффективности первые электромобили не могли тягаться с машинами с паровым двигателем. Стоимость обслуживания авто с цинковым аккумулятором в 40 раз превышала цену обслуживания паровой машины на угле.

После появления доступных свинцово-кислотных аккумуляторов электромобили успели ненадолго войти в моду. В 1890 году американец Уильям Моррисон построил первый электробус — автомобиль вместимостью 6 человек, развивающий скорость до 19 км/ч и проезжающий на одном заряде до 160 км. 24 батареи, весившие в сумме почти 350 кг, выдавали ток 112 А с напряжением 58 В и требовали для полной перезарядки 10 часов.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
Электробус Уильяма Моррисона. Источник: american-automobiles.ru

В самом начале XX века в Лондоне на маршрутах городского транспорта успешно работали 20 электробусов, на то время более эффективные и экономичные, чем их бензиновые аналоги. Одного заряда аккумулятора хватало на 60 км пути, поэтому на конечных станциях опустевшие батареи заменяли на новые — процесс занимал всего три минуты.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
Лондонский электробус со съемной батареей – прообраз будущей Tesla с быстросъемными аккумуляторами. Источник: Лондонский музей транспорта

К 1900 году 38% автомобилей в США работали на электричестве, но совершенствование двигателей внутреннего сгорания и снижение цен на топливо резко затормозило развитие отрасли автономного электротранспорта — уже к 30-м годам XX века электробусы практически исчезли. В отличие от бензиновых машин, электротранспорт не дешевел, а состояние экологии пока никому не внушало опасений. Крест на инвестициях в автобусы с аккумуляторами поставило появление в 20-х годах дешевых троллейбусов.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
Процесс замены аккумулятора в электробусе — полная автоматика, как в XXI веке.
Источник: Британская библиотека

Но из-за низких цен на топливо в середине XX века индустрия ДВС пошла по пути наращивания объема, что напрямую сказывалось на расходе бензина. Даже легковые автомобили снабжались неэкономичными шестилитровыми двигателями, обслуживание которых в 70-х стало буквально «золотым». Сложившаяся ситуация вызвала новый всплеск популярности электромобилей. Так в английском Манчестере в 1974 году на городские маршруты вышли электробусы Seddon Pennine 4-236 на хлоридных аккумуляторах.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
Редкий кадр действующего в 1975 году электробуса Seddon Pennine 4-236.
Источник: Alan Snatt

Единственный универсальный коммерческий автомобиль, оставшийся на память о том времени — минивэн Mercedes-Benz LE 306, чей быстросъемный аккумулятор обеспечивал мощность около 76 лошадиных сил, но истощался уже через 50 км пути. Автомобиль прожил до 1983 года, после испытаний почтовой службой немецкого города Бонна он был признан нерентабельным.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
Электрический минивэн Mercedes-Benz LE 306 — напоминание об эпохе топливного кризиса. Источник: Mercedes-Benz

Серьезно о массовом производстве и использовании электротранспорта заговорили лишь в XX веке, когда общество стало задумываться об экологических угрозах и осознавать, какой вред окружающей среде наносят выхлопные газы автомобилей. На фоне обсуждения экологических проблем идея перевода дизельных автобусов на электричество стала довольно популярной, и немалую роль в этом сыграло появление литий-ионных батарей, способных накапливать энергию и обеспечивать автономное движение электробусов в течение длительного времени. Изобретение таких батарей решило и экономическую проблему, сделав производство и обслуживание электротранспорта более экономичным и открыв ему дорогу на массовый рынок.

Вопросы питания

В современных электробусах для питания используются аккумуляторы или суперконденсаторы. Последний способ хранения энергии по-своему интересен, хотя и сильно ограничивает возможности электротранспорта.

Суперконденсаторы могут хранить всего 5% энергии в сравнении с литий-ионными батареями схожего объема. Очевидно, что на одном заряде конденсатора автобус проедет всего несколько километров, а значит о какой-либо автономности говорить не приходится. Но позитивное свойство конденсаторов — скорость зарядки. На восстановление заряда уходят секунды.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
Китайский суперконденсаторный Ultracap Bus на остановке с зарядной станцией — выглядит, как участок с троллейбусными проводами. Источник: Shanghai Aowei Technology

Так в китайском городе Нинбо действует конденсаторный электробус, которому для подзарядки хватает всего 10 секунд — благодаря развитой инфраструктуре зарядных станций, автобус получает энергию на каждой остановке во время высадки-посадки пассажиров, которая обычно длится немного дольше. Кроме того, до 80% энергии торможения преобразуется в электричество и возвращается обратно в конденсаторы — это дает экономию до 50%.

Суперконденсаторы постоянно совершенствуются, но внедрение электробусов на таких элементах питания требует очень дорогостоящей инфраструктуры в виде зарядных станций высокой мощности на каждой остановке. Кроме того, внештатные ситуации в виде неожиданных пробок могут оставить автобус с разряженными конденсаторами на дороге и создать дополнительные проблемы для дорожного трафика.

Литий-ионный аккумулятор – это не какой-то конкретный вид батарей с единственным утвержденным составом, а целое семейство энергетических элементов. Разработка литий-ионных аккумуляторов представляет собой сложный процесс поиска необходимого баланса между мощностью, ёмкостью, компактностью и ценой. Идеала пока не существует. Каждый тип литий-ионной батареи хорош для конкретной сферы применения. Далеко не все они используются в электротранспорте, многие находят свое место в электронике с небольшим энергопотреблением.

Аккумуляторы на оксиде лития-кобальта (LiCoO2), – самые доступные и популярные на сегодняшний день, — имеют отличную ёмкость на единицу объема, низкую стоимость и напряжение 3,6В на ячейку. Именно такую батарею вы найдете в мобильных устройствах и портативной потребительской электронике. Минусы таких аккумуляторов тоже известны: малый ток разряда, максимум 1000 циклов зарядки/разрядки до начала серьезной деградации ёмкости, долгая зарядка и невозможность работы при отрицательных температурах. Электробус на LiCoO2 обойдется дешевле, чем на других типах аккумуляторов, но сможет работать только в теплых странах на коротких маршрутах с минимальной загрузкой, вроде трансферов внутри кампусов.

Литий-марганцевый аккумулятор (LiMn2O4) благодаря трехмерной структуре смог обеспечить высокий ток разряда — до 30 раз превышающим его ёмкость. Это дало возможность использовать LiMn2O4 в устройствах с краткосрочным высоким энергопотреблением, например, в электромобилях Nissan Leaf и BMW i3. Но у литий-марганцевых аккумуляторов обнаружились свои недостатки: еще меньший, чем у литий-кобальтовых батарей жизненный ресурс и нетерпимость к холоду. Поэтому литий-марганцевые батареи комбинируют с другим типом аккумуляторов — NMC.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
NMC-аккумулятор Nissan Leaf стоит вдвое дешевле NCA-батареи Tesla, но и ёмкость теряет примерно вдвое быстрей (70% после 100 тыс. км). Источник: Benjamin Nelson

Литий-никель-марганец-кобальт-оксидные батареи, или просто NMC, получили неплохую удельную энергоёмкость и срок службы (до 2000 циклов разрядки), но ток отдачи у них оказался невелик. Именно поэтому для использования в электромобилях NMC комбинируют с LiMn2O4 — при обычной езде в основном работают NMC-ячейки, а при ускорении высокий ток отдают ячейки LiMn2O4.

Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные батареи (LiNiCoAlO2, или NCA) отличаются высокой удельной ёмкостью и приемлемой стоимостью. Скорость зарядки и ток разрядки у NCA-аккумуляторов средние, их нельзя записать в достоинства или недостатки. Именно NCA стали источником энергии для автомобилей Tesla и систем хранения Powerwall.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
540-килограммовая NCA-батарея Tesla Model S на 85 кВт при замене из-за износа отправляется в системы хранения энергии Tesla Powerwall. Источник: wk057

Но одна особенность NCA-батарей бросила тень на Tesla еще до того, как владельцы могли столкнуться с потенциальными проблемами – аккумуляторы имеют сравнимые с литий-кобальтными ячейками срок службы в 500 циклов. А дальше замена и утилизация изношенных элементов. Реальный опыт показал, что даже спустя 200 тысяч километров батареи в электромобилях Tesla остаются рабочими, теряя треть ёмкости. Но, несмотря на этот положительный опыт, для городского электротранспорта NCA-аккумуляторы не являются лучшим выбором, ведь пробег автобусов в разы и даже на порядки превышает пробег личных авто.

Литий-титанатный ответ

Литий-титанатные аккумуляторы (Li4Ti5O12, LTO) известны еще с 80-х годов прошлого века. Toshiba активно разрабатывает и производит этот тип батарей под названием SCiB (Super Charge Ion Battery). Для изготовления анода в них используется литий-титанат вместо графита. При этом катод может быть заимствован у NMC-батарей. Замена графита позволила увеличить эффективную площадь анода с 3 м 2 /г до 100 м 2 /г, что в лучшую сторону влияет на скорость зарядки ячейки и ток разряда. Так в 2017 году Toshiba продемонстрировала SCiB-батарею, способную восстановить до 90% своей ёмкости всего за 5 минут.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
Пористая структура литий-титанатного оксида обеспечивает в 30 раз большую площадь, чем графит, и в разы больший срок службы. Источник: КБ «Энергия»

Литий-титанатные батареи стабильно отдают ток в десять раз превышающий их ёмкость, и в тридцать раз при импульсных нагрузках. Ранние образцы выдерживали до 7000 циклов разрядки, а современные аккумуляторы обеспечивают 15000-20000 циклов — с этими показателями не сравнится ни один другой тип литий-ионных батарей. Кроме того, LTO-батареи пожаробезопасны, при разгерметизации они нагревают до 70 градусов и остывают, перегрев им также не страшен. На холоде элемент почти не теряет эффективность — при температуре –30 градусов ёмкость литий-титанатной ячейки понижается до 80% от номинала.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
Литий-титанатная батарея Toshiba, используемая в автобусах Proterra. Источник: Proterra

Невероятная живучесть, мгновенная зарядка, стойкость к холодам. Звучит, как идеальный аккумулятор для телефона. Но есть у LTO-батарей и свои недостатки, которые пока ограничивают круг их применения. В первую очередь, это низкая удельная ёмкость 50-80 Вт/кг, тогда как у традиционных литий-кобальтовых элементов она равна 150-200 Вт/кг — то есть, для получения равной ёмкости литий-титанатная ячейка должна быть вдвое-втрое объемней. Во-вторых, номинальное напряжение ячейки равно всего 2,4 В против 3,6 В у литий-кобальтовых. В-третьих, пока литий-титанатные батареи отличаются высокой ценой, втрое большей, чем у NCA-батарей. Именно поэтому встроить литий-титанатный аккумулятор в смартфон пока невозможно — получится дорогой элемент с низкой ёмкостью и недостаточным для работы устройства напряжением.

Зато в электробусах, где нет дефицита места, а также требуется высокий ресурс батареи, литий-титанатным аккумуляторам самое место.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
На графике показан пробег тестовой машины на SCiB и литий-кобальт-оксидных батареях. Преимущество SCiB более чем очевидно. Источник: Toshiba

Вопрос подзарядки

Без развитой инфраструктуры электробус превращается в проблему. Заряжать электробус можно тремя разными способами: долгой ночной зарядкой, быстрой зарядкой на конечных станциях и экспресс-зарядкой на остановках.

Зарядные станции на остановках общественного транспорта требуются, например, электробусам на суперконденсаторах: над павильоном устанавливается контактная площадка или провода, которых автобус касается пантографом. Если суперконденсаторам хватает питания в течение нескольких секунд, то для подзарядки аккумулятора нужны хотя бы минуты. Учитывая, что современные литий-титанатные батареи Toshiba восстанавливают большую часть заряда за пять минут, на маршрутную сеть электробуса достаточно установить всего несколько зарядных станций, которые смогут поддерживать аккумуляторы автобуса заряженными.

Долгая ночная зарядка в общественном транспорте используется только в паре с одним из двух других способов. Заряжать автобус всего раз в сутки и отправлять его на маршрут на весь день невозможно по объективным причинам. Во-первых, для работы в течение хотя бы половины дня нужны очень ёмкие аккумуляторы, которые займут много места в салоне — это обстоятельство резко удорожает стоимость каждого автобуса. Во-вторых, к автобусному парку необходимо подводить очень мощные линии электроснабжения, чтобы одновременно питать десятки и даже сотни автобусов.

На чем ездит электробус. Смотреть фото На чем ездит электробус. Смотреть картинку На чем ездит электробус. Картинка про На чем ездит электробус. Фото На чем ездит электробус
Серийный электробус КамАЗ заряжается на конечной остановке московского маршрута №73.
Источник: alisa

А что дальше?

Городской электротранспорт всегда считался сомнительной экзотикой, а сейчас в мире работают сотни тысяч электробусов. Чемпионом по адаптации новых технологий является Китай, где находятся почти 99% существующих в мире электрических автобусов. По оценкам Bloomberg New Energy Finance, к 2025 году 47% автобусов в мире будут электрическими.

Россия тоже не отстает от мировых тенденций. Ежегодно многие российские города закупают электротранспорт и выводят его на постоянные маршруты, создается специальная инфраструктура и предлагаются решения в области энергообеспечения. Не исключено, что переход на электротранспорт затянется на десятилетия и, возможно, мы застанем время, когда личные электромобили перестанут быть предметом роскоши и составят достойную конкуренцию дизельным аналогам.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *