В поисках чистого двигателя

Переход общественного транспорта на гибридные модели позволит снизить негативное воздействие на окружающую среду

Новосибирские ученые видят перспективу развития общественного транспорта в переходе от экологически вредных к более чистым и энергоэффективным гибридоэлектрическим видам.

На основе ряда исследований, проведенных научными коллективами в НГТУ, в частности кафедрами электротехнических комплексов, а также промышленной электроники, ОАО «Новосибирский завод радиодеталей «Оксид», инжиниринговых фирм «ИРБИС», «АРС-ТЕРМ», была предложена модель синергетической установки на основе комбинирования различных источников энергии с оптимизацией по критерию снижения массогабаритных и стоимостных показателей.

Городской пассажирский транспорт является наиболее привлекательным полигоном для внедрения гибридного привода по сравнению с коммерческим и личным транспортом, так как характерный для него режим движения — с низким ускорением и регулярными остановками — позволяет сократить емкость используемых накопителей энергии, а также достичь наибольшей экономии топлива за счет повторного использования энергии торможения вследствие большого числа остановок.

За последние пять лет в России построено несколько образцов подвижного состава городского безрельсового транспорта с накопителями электрической энергии. Общим недостатком пилотных проектов, сдерживающим их внедрение, является высокая первоначальная стоимость электротранспортных средств (ЭТС), в основном определяющаяся из расходов на приобретение литий-ионных аккумуляторов (ЛИА). Ограничивающими факторами при использовании одного бортового источника энергии на базе ЛИА являются: недостаточная удельная мощность, приводящая к значительному росту их массогабаритных показателей; передача энергии торможения в аккумуляторную батарею приводит к снижению срока ее службы, ограниченного глубиной и числом циклов заряда-разряда: малый ресурс по циклам заряд-разряд; длительный заряд; узкий диапазон рабочих температур, выход за который приводит к резкому снижению энергетических показателей или сокращению ресурса вплоть до выхода из строя. В результате развитие стартап-проектов из-за технологических ограничений и достаточно высокой стоимости производства ЛИА не имеет коммерческого успеха.

Условием коммерческого успеха проекта при разработке автономного электротранспортного средства являются: снижение первоначальной стоимости приобретения, что, в свою очередь, определяется стоимостью энергетической установки с накопителями энергии; низкие затраты на обслуживание (с учетом использования дешевых источников энергии) и длительный срок эксплуатации энергетической установки в целом.

Общая стоимость гибридного автобуса будет превосходить стоимость аналогичного автобуса с традиционным приводом, однако его эксплуатация будет дешевле за счет более эффективного расходования топлива, работы двигателя в наиболее экономичном режиме и накопления энергии при торможении.

Дополнительным преимуществом проекта можно считать использование побочного отходящего тепла от малой турбинной установки для поддержания микроклимата салона и аккумуляторной батареи, что является существенным для Сибирского региона, так как для Новосибирска среднегодовая температура составляет —1 °С, а 5 наиболее холодных дней —39 °С, и не учитывать такие факторы нельзя.