Monthly Archives: Ноябрь 2017

BMW i8 – экологическая мощь

Отныне все модели экологической линейки BMW будут получать обозначение «i». А i8 позиционируется как флагман этого экологического суббренда. По сравнению с показанным на Франкфуртском автошоу в 2011 году концепт-каром, производственный вариант сохранил основные формы, потеряв лишь явно футуристические детали. Однако открывающиеся вверх двери гильотинного типа (scissor doors) и аэродинамичные задние стойки кузова остались.

BMW i8 — спортивное купе (2+2) длиной 4673 мм, шириной 1930 мм и высотой 1270 мм. Его гибридная силовая установка состоит из 231-сильного 1,5-литрового трехцилиндрового ДВС, расположенного за задними сиденьями и 131-сильного электродвигателя, установленного на передней оси. Бензиновый мотор вращает задние колеса через шестиступенчатую АКПП, а электрический – передние колеса через двухступенчатый «автомат».

Суммарная мощность силовой установки составляет 362 л.с., а развиваемый крутящий момент равен 569 Нм. Это позволяет i8 ускоряться от нуля до 100 км/ч за 4,5 секунды и достигать максимальной скорости в 250 км/ч. На одной электротяге спортгибрид сможет проехать до 35 километров при скорости 120 км/ч. При этом электромотор питает 5-кВт-ч литий-ионная батарея с жидкостным охлаждением, установленная под полом. Для ее полной зарядки от бытовой сети потребуется 3,5 часа. Зарядка на специальной станции займет 1,5 часа.

В гибридном режиме, при котором задействованы и ДВС, и электродвигатель, BMW i8 расходует 2,1 л/100 км в смешанном европейском цикле. При этом эмиссия СО2 составляет всего 59 г/км, что заметно меньше, чем у самых экономичных компактных европейских автомобилей. В BMW заявляют, что в обычных повседневных условиях i8 способен проезжать без подзарядки до 500 километров.

На выбор предлагаются пять режимов езды. Eco Pro и Comfort доступны как в электрическом, так и в гибридном режиме. А вот покататься «с ветерком» в режиме Sport с ручным переключением передач можно только в гибридном варианте.

Внутри видим традиционно повернутую к водителю центральную консоль, которую венчает 8,8-дюймовый дисплей фирменной системы iDrive. Место приборной панели занял цифровой экран, отображающий различную информацию о работе гибридной трансмиссии, которая изменяется в зависимости от выбранного режима движения.

Стандартное оборудование включает адаптивный круиз-контроль, передний и задний парктроники и навигационную систему, способную рассчитывать максимально эффективные маршруты с точки зрения сбережения энергии батареи. В качестве опции доступен пакет помощи водителю Connected Drive, включающий камеру кругового обзора, систему предупреждения о возможном столкновении с автоматическим торможением и автоматическое переключение дальнего света.

В соответствии с философией экологичного бренда, в отделке салона BMW i8 использована натуральная кожа и материалы, полученные путем переработки отходов. Энергия, используемая при изготовлении углепластиковых деталей, поступает исключительно от гидроэлектростанций. Большинство алюминиевых деталей изготовлены из вторичного сырья с использованием возобновляемых источников энергии. Завод в Лейпциге, на котором производятся BMW i8, питается исключительно энергией, полученной от ветряных электроустановок.

Подобно своему «собрату», городскому электрокару BMW i3, BMW i8 строился на фирменной архитектуре LifeDrive, которая делает упор на применение сверхлегких материалов. LifeDrive архитектура разделяет автомобиль на два модуля: Drive module и Life module. Drive module включает в себя ДВС, электродвигатель, литий-ионную батарею и силовую электронику. При конструировании этого модуля преимущественно использовался алюминий. Life module – это, главным образом, пассажирский отсек, при создании которого использовался углепластик (carbon fiber-reinforced plastic). В результате BMW i8 получил идеальную развесовку по осям 50/50 и весит всего лишь 1450 килограммов.

Водородный Mercedes

Судя по всему, Мерседес всерьез взялся за водородные технологии. Для чего же еще был организован 125 -дневный кругосветный пробег трех автомобилей В-класса F-CELL? Внешне экспериментальная машина ничем не отличается от обычной. Основная «начинка» — три углепластиковых бака для водорода и электрохимический генератор расположены под полом. Воздух для работы топливных ячеек подается с помощью компрессора. В багажнике поместили высоковольтную литий-ионную батарею, а под капотом – электродвигатель мощностью 136 л.с. и крутящим моментом 290 Нм. Привод осуществляется на передние колеса через два планетарных ряда и дифференциал, обеспечивающих движение вперед и назад.

Основным источником тока является электрохимический генератор, а батарея используется при холодном старте, пока топливные элементы не вышли на рабочий режим, и для хранения энергии, запасенной при рекуперативном торможении. На одной батарее автомобиль может проехать несколько километров. В таком режиме удобно двигаться в городе, не затрачивая водород и одновременно подзаряжая батарею за счет торможения. Причем тормозной момент мотора настолько велик, что зачастую даже нет необходимости давить на педаль тормоза: достаточно просто отпустить «газ» — и машина тут же замедляется.

Рабочая температура топливных элементов – 80 градусов. На прогрев требуется от 15 минут до часа, в зависимости от температуры наружного воздуха. Но в случае необходимости, например, если разряжен литий-ионный аккумулятор, электрохимический генератор может вступать в работу и через несколько секунд после старта. Но до момента выхода на рабочий режим мощность будет ограничена, а потребление водорода возрастет. Когда ЭХГ прогрет, он, кроме питания электродвигателя, еще и подзаряжает батарею. Кроме того, прогретый генератор сохраняет тепло долгое время, и оно используется для отопления автомобиля. Вода в топливных ячейках благодаря мерседесовским технологиям не замерзает при «забортной» температуре до -25 градусов.

Когда мотору необходимо развить высокую мощность, он может запитываться одновременно и от генератора, и от батареи. Максимальная скорость автомобиля 170 км/ч, а до сотни он разгоняется за 11,4 с. Но на высоких скоростях Mercedes F-CELL не так удобен. Крутящий момент электродвигателя с ростом оборотов снижается, а, значит, ускорение при нажатии на акселератор происходит довольно медленно. Кроме того, существенно возрастает расход водорода. Если при экономной езде расход водорода примерно составляет 1,1 кг на 100 км, то на шоссейных скоростях он возрастает до 1,2 кг. Немного? Но в переводе на привычные для нас литры первая цифра эквивалентна 3,7 л/100 км, а вторая – около 20 л/100 км!

Водородные баки вмещают 3 кг водорода, что обеспечивает запас хода около 400 км. Заправка занимает не более трех минут. При этом согласно требованиям техники безопасности, автомобиль необходимо заземлить.

А насколько эффективен водородный автомобиль? КПД самой силовой установки составляет 90%. Но с учетом существующих технологий получения, транспортировки и хранения водорода, он падает до 22%. КПД же современного дизеля составляет 25%, а лучших образцов гибридов – до 33%. Но, в то же время, эмиссия токсических веществ водородомобиля равна нулю.

Отключаем цилиндры

Система управления цилиндрами предназначена для отключения части цилиндров при работе двигателя на небольших нагрузках. При этом снижается расход топлива и, соответственно, выброс токсических веществ. Однако есть и недостатки: увеличивается вибрация и шум, двигатель испытывает дополнительные нагрузки.

Практика эксплуатации свидетельствует о том, что автомобили работают в режиме максимальной мощности не более 30% времени. То есть, по большей части двигатель работает с неполной нагрузкой и большими насосными потерями. Особенно актуально это для многоцилиндровых моторов.

Технически отключение цилиндров реализуется прекращением подачи топлива и закрытием впускных и выпускных клапанов. Но если отключить форсунки не представляется большой проблемой, то осуществить отключение клапанов довольно сложно. Здесь каждый производитель выбирает свой путь.

Впервые такая система появилась еще в 1981 году на автомобилях Cadillac. Закрытие клапанов в ней осуществляли специальные электромагнитные катушки, установленные на коромыслах. По команде блока управления катушки срабатывали, обеспечивая неподвижность коромысел.

В 1999 году подобная система появилась и на автомобилях Mercedes. В ней закрытие клапанов осуществлялось коромыслами особой конструкции. Они состояли из двух рычагов, соединенных между собой фиксатором в единое целое. При активации системы электромагнитный клапан смещал фиксатор, и рычаги разъединялись, не имея, таким образом, возможности воздействовать на клапана. Клапана удерживались пружинами в закрытом состоянии, а блок управления прекращал подачу топлива в отключаемые цилиндры.

С 2004 года на автомобилях концерна GM используется система отключения цилиндров, в которой разъединение распредвала и клапана осуществляется толкателем специальной конструкции. По команде блока управления срабатывает электромагнитный клапан, и давление масла сдвигает блокирующий штифт, отключая толкатель.

В 2005 году Honda применила свою систему Variable Cylinder Management (VCM), которая на разных режимах способна отключать разное количество цилиндров. При равномерном движении на небольшой скорости отключается 3 цилиндра из 6. В переходном режиме с максимальной мощности к неполной нагрузке система обеспечивает работу 4 цилиндров. Основу конструкции составляют коромысла и распредвал с кулачками различной формы. В зависимости от режима работы коромысла включаются или выключаются с помощью управляемого фиксатора. Система VCM взаимодействует с системой регулирования фаз и дополнена системами снижения вибраций двигателя и подавления шума в салоне.

Все вышеописанные системы использовались в многоцилиндровых моторах. Volkswagen же разработал аналогичную систему для своего четырехцилиндрового двигателя 1,4 TSI. В ней отключаются только впускные клапаны. За основу взята система изменения высоты подъема клапанов Valve Lift, применяемая в двигателях Audi. Разница состоит в том, что впускной распредвал оснащен, кроме обычных кулачков, кулачками нулевой, а не «половинной» высоты. Четыре из восьми кулачков на впускном распредвале могут перемещаться по команде блока управления, осуществляя, таким образом, переход с обычных на «нулевые». Срабатывает система в диапазоне оборотов от 1400 до 4000 об/мин при крутящем моменте от 25 до 75 Нм. Отключаются два цилиндра, обеспечивая экономию в среднем 0,4 литра на 100 км. При движении с постоянной скоростью около 50 км/ч на третьей или четвертой передаче можно снизить расход на 1л/100 км. Активация системы осуществляется от датчика педали акселератора, при этом не происходит увеличения шума и вибраций.

Свою собственную систему отключения цилиндров Cylinder on demand создала и Audi. Она базируется на фирменной же системе регулирования высоты подъема клапанов Audi valvelift. Применяется Cylinder on demand на V-образных "восьмерках", где она отключает 4 цилиндра, и на "четверках", где из работы "выводятся" два цилиндра. Экономия топлива может достигать до 1 литра на 100 км пробега.

Диметилэфир

Одним из перспективных видов альтернативного топлива является диметилэфир (ДМЭ). Он представляет собой газ, который при давлении в 5 бар переходит в жидкое состояние. Характеристики ДМЭ схожи с характеристиками сжиженного нефтяного газа, однако его теплосодержание ниже. По сравнению с обычными видами топлива ДМЭ также имеет более низкую теплотворную способность, но он не содержит серы. В промышленности диметилэфир получают из природного газа, угля или биомассы.

Первые опыты по применению ДМЭ в качестве топлива для грузовых автомобилей начались еще в начале 90-х годов. Исследования показали значительное снижение вредных выбросов по сравнению с дизтопливом, однако ввиду дешевизны нефти на тот момент применение ДМЭ было признано нецелесообразным. В начале ХХI века исследования и разработки были продолжены. Наиболее активно и результативно эта работа проводилась в США и Швеции.

Преимущества ДМЭ

Диметилэфир имеет более высокое цетановое число (55), чем дизтопливо, полученное из нефти (38-53) и более низкую температуру самовоспламенения. ДМЭ не токсичен и не является канцерогеном, а при его сгорании не образуется сажи. Выбросы углекислого газа снижаются на 95%.

Хранение ДМЭ гораздо проще, чем сжатого природного газа (метана) и сжиженного нефтяного газа (пропана). Метан, как известно, требует для хранения резервуары высокого давления и криогенные температуры, а пропан – емкости, изготовленные из двух слоев нержавеющей стали. Диметилэфир же можно безопасно держать в обычных стальных емкостях длительное время. Баки для заправки ДМЭ гораздо легче, что снижает общий вес автомобиля.

Подача диметилэфира в цилиндры производится в жидком состоянии и требует гораздо меньшего давления впрыска в системе питания. Так как при сгорании ДМЭ не образуется серы, отпадает необходимость в сажевом фильтре – одном из самых дорогостоящих элементов очистки выхлопных газов современных дизелей. А из-за отсутствия сажевого фильтра ненужной становится и система регенерации. Также безболезненно можно удалить систему рециркуляции выхлопных газов (EGR). Впечатляющая экономия и снижение общего веса! Стандартный дизельный двигатель для работы на ДМЭ требует только переделки системы питания.

 

Перспективы ДМЭ

В настоящее время шведская Volvo сотрудничает с американской компанией Oberon по тестированию тяжелых грузовиков, работающих на ДМЭ. Volvo подготовила автомобили, а Oberon разработала технологию получения диметилэфира. Целью сотрудничества является запуск в серийное производство к 2015 году тяжелых коммерческих грузовиков, работающих на ДМЭ, и создание для этого соответствующей топливной инфраструктуры.

Базовым двигателем для испытаний Volvo выбрала серийный 13-литровый D13, агрегатированный с автоматизированной КПП I-Shift. Изменению подверглась система впрыска, из-за меньшей энергоэффективности ДМЭ. По этой же причине необходим топливный бак увеличенной емкости. Вместо турбокомпрессора с изменяемой геометрией установлен обычный. Хотя опытный образец грузовика оборудован системой SCR для уменьшения выбросов окислов азота, исследователи считают, что в окончательном варианте необходимость в нем отпадет. Мощность двигателя составляет 425 л.с., а крутящий момент 2373 Нм. В ходе испытаний планируется довести мощность до 500 л.с.

Компания Oberon разработала модульную, смонтированную на салазках, конструкцию для производства ДМЭ. Мелкомасштабный вариант выбран сознательно, чтобы удовлетворять потребности силами местных производителей, а не создавать общенациональную инфраструктуру. Весь производственный процесс состоит из трех стадий: получение синтезированного газа, его преобразование в метанол и каталитическая дегидратация метанола в диметилэфир. Основным сырьем для производства ДМЭ должно стать возобновляемое сырье: животные, пищевые и сельскохозяйственные отходы. Это предотвращает выбросы метана в атмосферу и позволяет утилизировать отходы в сгорающее без вредных выбросов топливо.

Солнце, вперед!

Использование дармовой солнечной энергии давно привлекает ученых и изобретателей. Поэтому солнечные элементы все шире проникают и в быт, и в промышленность. Ведущие страны мира возлагают на солнечную энергетику большие надежды. И хотя в настоящее время ее доля в общемировом объеме произведенной электроэнергии составляет менее 1%, к 2025 году предполагается поднять ее до 20-25%.

Принцип действия фотоэлементов

Основой солнечных батарей являются фотоэлементы. Когда на него падает солнечный свет, представляющий из себя поток фотонов, материал фотоэлемента поглощает его. Каждый фотон обладает малым количеством энергии. Благодаря свойствам материала, из которых изготовлен фотоэлемент, при поглощении фотонов происходит процесс освобождения электронов в фотоэлементе. Свободные электроны, в свою очередь, создают электрический ток. Таким образом, фотоэлемент генерирует электричество, которое может быть сразу использовано или запасено в аккумуляторной батарее. Пока фотоэлемент освещается, процесс образования свободных электронов и генерирования электрического тока непрерывно продолжается.

Один фотоэлемент выдает напряжение около 0,4-0,5 В при токе 25-30 мА. Поэтому для практического использования их соединяют в модули. Длительность эксплуатации солнечных модулей находится в пределах 20 и более лет. Их износ и старение происходит, главным образом, от воздействия окружающей среды.

Материалы и технологии изготовления фотоэлементов

По типу используемых материалов фотоэлементы делятся на неорганические и органические. Подавляющая часть (около 90%) из выпускаемых в настоящее время для практического применения солнечных модулей изготавливается из кремния. Кремниевые фотоэлементы бывают следующих типов: монокристаллические, поликристаллические и аморфные (тонкопленочные). Различие между ними состоит в том, как организованы атомы кремния в кристалле. От этого зависит их КПД: монокристаллические обеспечивают от 15 до 22 %, поликристаллические – от 12 до 17 %, аморфные – от 6 до 10 %. В последние годы идет разработка новых типов не кремниевых неорганических тонкопленочных фотоэлементов. В них чаще всего используются медь-индий-дисиленид и теллурид кадмия. Такие элементы более дешевы, но их КПД ниже – от 8 до 12%. Доля в серийном производстве таких фотоэлементов составляет 7-8 %.

Неорганические фотоэлементы имеют высокую себестоимость, а процесс производства кремния экологически небезопасен. Органические фотоэлементы существенно дешевле, однако их КПД значительно ниже.

Перспективы использования фотоэлементов в электромобилях

Заманчиво иметь автомобиль, который кроме электромотора и солнечных фотоэлементов никаких других агрегатов не имеет. Однако из вышесказанного ясно, что современные солнечные батареи не могут дать столько энергии, сколько требуется машине с нормальными габаритами для езды с полезной нагрузкой в виде пассажиров или грузов.

Чтобы обеспечить электромобиль достаточной мощностью от солнечного света, необходим фотоэлектрический модуль довольно большой площади. Поэтому все существующие конструкции «солнцемобилей», как правило, представляют собой плоские одноместные аппараты на велосипедных колесах с блестящими от солнечных пластин поверхностями и внушительной стоимостью. Такой транспорт вряд ли пригоден для повседневного использования.

Но если ездить на фотоэлементах пока что невыгодно, то почему бы не приспособить их для подзарядки электромобилей? Ведь в этом случае размеры солнечных модулей не имеют большого значения. Уже имеются экспериментальные зарядные станции, которые получают энергию только от солнца, не загрязняя окружающую среду.

Как делают биоэтанол

Биоэтанол получают сбраживанием сахара по технологии, которая используется в производстве пива и пищевого спирта. Крахмал из зерен и клубней растений с помощью ферментов превращается в простые сахара. Затем эти или природные сахара из сахарной свеклы, сахарного тростника или сорго сбраживаются дрожжами в бражку, т.е. смесь спирта, воды и несброженные остатки. Этанол отделяют от бражки в дистилляционных колоннах и дополнительно очищают в ректификационных колоннах, на выходе которых получают смесь этанола с водой. На этапе обезвоживания из этой смеси удаляют остатки воды, и получают безводный биоэтанол, который можно смешивать с бензином в качестве окислителя и высокооктанового компонента.

В неэтилированном бензине в качестве высокооктанового компонента широко применяется МТБЭ (метил-третбутиловый эфир). Его канцерогенные свойства вызывают серьезную озабоченность и заставляют искать ему замену. Биоэтанол, как возобновляемое и безопасное для окружающей среды вещество, является подходящим решением.

Этапы производства биоэтанола

Помол и подготовка сырья. Сырье составляет существенную часть себестоимости биоэтанола. Равномерный помол зерна ускоряет переработку, снижает себестоимость и повышает выход продукта. На этапе подготовки из сырья также извлекаются компоненты, не используемые при получении биоэтанола, но являющиеся сырьем для производства других продуктов. Например, с помощью мокрого помола из сырья получают крахмал А и В. Крахмал А перерабатывается в глюкозу и другие сахаристые вещества, а крахмал В служит сырьем для производства биоэтанола. Из зародышей пшеницы и кукурузы можно извлечь ценные масла.

Сжижение, осахаривание и сбраживание. Ожижение и осахаривание — это превращение полисахарида крахмала в сбраживаемые моносахариды. Ожижение начинается с затирания, т.е. добавления в муку теплой воды с получением суспензии. Затем ее нагревают паром в разварнике, где крахмал под действии тепла и альфа-амилазных ферментов превращается в гель и ожижается. Альфа-амилаза расщепляет длинные молекулы крахмала (этот процесс называется гидролизом), превращая крахмал в мальтодекстрин, т.е. раствор олигосахаров. Этот гидролизованный крахмал подвергается дальнейшей переработке — осахариванию, в ходе которой глюкоамилазные ферменты в условиях регулируемой температуры и рН превращают декстрин в пригодную для сбраживания глюкозу. Часть осахаренного сусла отбирается из осахаривателя и подается в дрожжегенератор. Осахаренное сусло из осахаривателя смешивается с закваской в бродильном аппарате. Перемешивание обеспечивает оптимальный контакт дрожжей с сахарами, а регулирование температуры и содержания питательных веществ поддерживает требуемую скорость сбраживания. Дрожжи превращают молекулу глюкозы в 2 молекулы этанола и 2 молекулы углекислого газа.

Дистилляция и ректификация. Дистилляция начинается с бражной колонны. Здесь из продукта брожения, бражки, отгоняется смесь этанола и воды. Дальнейшая очистка происходит в ректификационной колонне, где спирт максимально освобождается от воды и состав паров приближается к азеотропной точке.

Обезвоживание и очистка этанола. Чтобы получить топливный этанол, из спирта-сырца требуется удалить воду. Воду можно удалять с помощью молекулярных сит, диффузионного испарения через мембрану или азеотропной перегонкой с разделяющими агентами.

Технология молекулярных сит. Использование молекулярных сит (адсорбентов) – это самая современная низкоэнергетическая технология обезвоживания. Перегретая смесь паров этанола и воды проходит через слой цеолита, т.е. пористого материала с очень точно выдержанным размером пор. Молекулы воды чуть меньше размера пор и в силу своей высокой полярности удерживаются в порах электростатическими силами. В то же время более крупные молекулы этанола проходят сквозь молекулярные сита, не задерживаясь. В результате образуется безводный этанол.

Диффузионное испарение — это альтернативный метод осушения, в котором применяются гидрофильные мембраны. С одной стороны мембраны создается вакуум. В силу различия диффузионного сопротивления и парциального давления этанола и воды происходит разделение этих веществ на мембране. Вода проходит сквозь нее, а обезвоженный этанол остается.

Азеотропная перегонка. В этих системах в смесь спирта и воды добавляется разделяющий агент, который образует азеотроп с этанолом или водой. Затем в регенерационной колонне этот азеотроп разделяется на разделяющий агент и компонент исходной смеси.

BMW ActiveHybrid 5

Американцы любят гибриды. Поэтому прежде всего под американского потребителя создавался BMW ActiveHybrid 5 после неудачи гибридного BMW X6. За основу для нового гибридного "флагмана" был взят бензиновый седан BMW 535i в кузове F10. В помощь и без того неслабому 306-сильному шестицилиндровому двигателю объемом 3 литра добавили электромотор — генератор мощностью 55 л.с. Электродвигатель вместе со сцеплением расположили в картере восьмиступенчатого "автомата", удалив из него гидротрансформатор. Инвертор разместили под днищем автомобиля. А питает все это "электрохозяйство" литий — ионная батарея емкостью 1,35 Квт*ч. Ее изготавливает совместное предприятие Bosch и Samsung.

Суммарная мощность силовой установки гибрида составляет 340 л.с., а развивает она 450 Нм крутящего момента. При снаряженной массе 1850 кг (на 150 кг тяжелее BMW 535i) автомобиль разгоняется до 100 км/ч за 5,9 с, а его максимальная скорость принудительно ограничена отметкой 250 км/ч. Такие показатели сделали BMW ActiveHybrid 5 самым динамичным автомобилем 5-й серии (быстрее только "М" модификация)!

Гибрид может двигаться в четырех режимах: полностью электрическом eDrive, экономичном EcoPro, обычном Comfort и динамичном Sport. Причем разгон напористый даже в экономичном варианте, а в спортивном машина просто превращается в "электропушку". Заряда батареи хватает на четыре километра полностью "электрического" движения при скорости до 60 км/ч. При этом сцепление разъединяет электродвигатель от ДВС. То же происходит при загородной езде на скоростях до 160 км/ч, чтобы не препятствовать рекуперации энергии при плавных торможениях и движении накатом. Но не только динамика, а и управляемость, и комфорт остались на 100% "БМВ-шными", без всякой скидки на гибридность. Ну, разве что багажник стал на треть меньше, и исчез лючок для лыж.

А экономичность? Судите сами: по паспорту на 100 км городского цикла потребуется 5,7 литра, а загородного — 6,7 литра (не забываем, что это — гибрид, который в городе менее прожорлив, чем на трассе). Реальная же эксплуатация дает следующие показатели. Если стараться экономить, можно уложиться в 9 л/100 км, а если ездить "как на БМВ", расход подпрыгивает почти в два раза — до 16-17 л/100 км. Максимальная экономия по сравнению с обычной бензиновой версией может составлять до 20% (в среднем — 10%). Автомобиль соответствует экологическому классу Евро-5 и выбрасывает в атмосферу каждый километр 149 г СО2.

В программу управления гибридной силовой установкой заложены даже знания навигации. Теперь, при езде в гору батарея может отдать всю энергию, ведь блок управления "знает", что дальше будет спуск, на котором затраты можно будет восстановить за счет рекуперации. Хороший автомобиль, ничего не скажешь. Но ведь мы знаем, что ничего не дается даром. Вот и цена ActiveHybrid 5 примерно на 15-17 тысяч евро выше, чем на 535i.

Евросоюз запускает стратегию чистого топлива

В январе 2013 года Европейская комиссия объявила амбициозный пакет мер, направленных на создание сети заправочных станций для всех видов альтернативного топлива в странах Евросоюза с общими стандартами по их разработке и использованию.

Альтернативные виды топлива

В качестве альтернативных видов топлива рассматриваются: сжиженный нефтяной газ (liquefied petroleum gas — LPG), природный газ и биометан (в виде CNG, LNG и GTL), электричество, биотопливо и водород.

LPG (сжиженный нефтяной газ — пропан), используемый как автомобильное топливо, в основном состоит из пропана и бутана, получаемых при добыче природного газа и нефти, а также на различных стадиях ее переработки на заводах. Возможно, что в будущем его будут получать и из биомассы. В настоящее время пропан является самым распространенным из альтернативных топлив. В Евросоюзе примерно 9 миллионов автомобилей используют пропан. Инфраструктура насчитывает около 28000 заправок.

Природный газ (метан) и биометан получают путем добычи ископаемого газа, а также из биомассы и отходов. Технологии использования сжатого природного газа (compressed natural gas — CNG) в двигателях внутреннего сгорания хорошо отработаны. Препятствием для их распространения является недостаточно развитая сеть заправок в большинстве стран Европы.

Сжиженный природный газ (liquefied natural gas — LNG) является привлекательным вариантом топлива для грузового транспорта благодаря его высокой энергетической плотности и низкому уровню выбросов загрязняющих веществ. Технологии использования в ДВС отработаны. Более широкому использованию мешает отсутствие инфраструктуры.

Технология GTL (Gas-to-Liquid – газ в жидкость) – химическое преобразование природного газа в моторное топливо. Процесс происходит в три этапа: получение из метана синтез-газа; преобразование синтез-газа в синтетическую нефть; получение из нефти высококачественного прямогонного бензина и дизтоплива. Дополнительной инфраструктуры не требуется, получаемые продукты полностью совместимы с существующими ДВС.

Электричество, как источник энергии для автомобилей, позволяет радикально изменить систему питания транспорта от единственного энергоресурса, такого как нефть, к универсальному энергоносителю, который может быть получен из множества первичных энергоресурсов. При этом вредные выбросы от транспортных средств полностью отсутствуют. Поэтому электромобили идеально подходят для городских условий. Замена ДВС на электродвигатели позволит снизить выбросы углекислого газа на 30%.

Автомобили на водородных топливных элементах обеспечивают большую дальность пробега по сравнению с батарейными электромобилями. Время для их заправки значительно меньше и сравнимо со временем заправки обычных автомобилей. Основными препятствиями для распространения водородомобилей являются их высокая цена (из-за дороговизны топливных элементов) и полное отсутствие заправочной инфраструктуры. Уровень выбросов парниковых газов при производстве водорода зависит от источника энергии. Сами водородомобили обладают нулевым выбросом углерода.

Биотопливо в техническом отношении может заменить нефть на всех видах транспорта с использованием существующих производственных мощностей и заправочной инфраструктуры. Однако его производство ограничено наличием плодородных земель и недостаточной стабильностью. Основными преимуществами жидких биотоплив являются их высокая энергетическая плотность и совместимость (в допустимых концентрациях) с существующими транспортными средствами.

Предложения Еврокомиссии

Всем членам Евросоюза предписано иметь на своей территории обязательный минимум заправочных/зарядных станций для природного газа, водорода и электромобилей с оборудованием, созданным по единым стандартам.

 

 

Электрические зарядные станции. Ситуация сильно различается в разных странах Евросоюза. Лидирующие позиции занимают Германия, Франция, Нидерланды, Испания и Великобритания. В предложениях Еврокомиссии для каждой страны индивидуально устанавливается обязательное минимальное число точек подзарядки с едиными зарядными разъемами. Целью является создание такого количества станций, которое бы позволило производителям наладить массовое производство электромобилей по разумным ценам. Для устранения неопределенности со стандартами электрический разъем Type 2 устанавливается как единый стандарт для всей Европы.

Водород. Германия, Италия и Дания уже имеют значительное количество водородных заправочных станций, хотя некоторые из них не являются общественными. Определенные компоненты, например, заправочные шланги, все еще требуют разработки и внедрения единых стандартов. Еврокомиссия предлагает соединить все существующие водородные заправки в единую сеть. Предложения относятся к 14 государствам, которые уже имеют такие заправки.

Биотоплива уже охватили около 5% рынка. В качестве топливных смесей с бензином и дизелем они не требуют отдельной инфраструктуры. Основная задача заключается в повышении их устойчивости.

Сжиженный природный газ используется как топливо для грузовиков, однако только 38 заправочных станций существует в Евросоюзе. Еврокомиссия предлагает, чтобы к 2020 году на каждые 400 километров Трансевропейской сети автодорог приходилась одна заправочная станция.

Сжатый природный газ в настоящее время используют 1 миллион автомобилей, что составляет 0,5% от их общего количества. К 2020 году их число должно возрасти в 10 раз. Еврокомиссия предлагает, чтобы по всей Европе к 2020 году одна общественная заправочная станция с едиными стандартами приходилась не менее чем на каждые 150 километров.

Для сжиженного нефтяного газа никаких дополнительных мер не предусматривается, так как инфраструктура в настоящее время достаточно развита.

Проблемы электроразъемов

Рынок электромобилей довольно динамично развивается. По прогнозам Европейской комиссии к 2020 году количество электрических транспортных средств только в Европе составит несколько миллионов экземпляров. Для их подзарядки нужны крупные сети зарядных станций. Но их созданию препятствует, среди прочих причин, и неопределенность в стандартах. Каждый производитель использует собственные батареи, параметры зарядки и электрические разъемы. Удастся ли договориться?

США: J1772 и Supercharger

 

Общество автомобильных инженеров США (SAE) еще в 2009 году разработало стандарт пятиштырькового разъема J1772, предназначенный для зарядки от сети переменного тока. Это наиболее универсальный разъем, имеющийся практически в любом электромобиле. С целью дальнейшей унификации в конце 2012 года был представлен обновленный разъем стандарта J1772. Его конструкция предусматривает возможность зарядки аккумуляторов электромобиля переменным, постоянными или обоими видами электрического тока одновременно. Новый разъем представляет собой старый, пятиштырьковый, дополненный штепселем для подключения постоянного тока. Таким образом, электромобили прошлых лет выпусков смогут подключаться к новым зарядным терминалам без дополнительного переоборудования. Обновленный стандарт J1772 так же определяет уровни напряжений, подаваемых на разъем, и требует установки дополнительных средств безопасности, которые позволят подключать и отключать разъем, на контактах которого может присутствовать высокое напряжение, при любых погодных условиях.

Американский производитель суперэлектрокаров Tesla Motors развивает собственную сеть зарядных станций, работающих по технологии Supercharger. Суть ее предельно проста: солнечные батареи преобразуют солнечный свет в электроэнергию, которая хранится в сверх емком аккумуляторе (500 кВт/ч). Полная зарядка батареи электромобиля занимает не более получаса. Что примечательно, зарядка производится бесплатно. Накопленные же излишки электроэнергии планируется продавать энергетическим компаниям.

Европа: Mennekes Type 2

 

В январе 2013 года Европейская комиссия обнародовала план развития экологически чистых видов топлива. В нем, в частности, был установлен и общеевропейский тип разъема для зарядных станций и электромобилей. Им стал разработанный немецкой компанией Mennekes разъем Type 2 (согласно международному стандарту IEC 62196-2). Решение комиссии не было волюнтаристским, оно лишь официально утвердило факт: разъем этого типа наиболее широко используется в Европе. Он позволяет коммутировать силовые цепи мощностью до 43,5 кВт и силой тока до 63 А. Используется в однофазных и трехфазных сетях. Некоторые европейские автопроизводители высказывали мнение об утверждении в Европе американского J1772, на что в Еврокомиссии возразили, что разъемы такого типа в Европе не распространены.

Япония: CHAdeMО

 

CHAdeMО — стандарт быстрой зарядки аккумулятора электромобиля постоянным током через специальный разъем. Название происходит от сокращения французских слов «charge de move», что на русский можно перевести как «зарядись для движения». Ассоциация «CHAdeMO» была основана в 2010 году Токийской энергетической компанией («TEPCO»), автоконцернами «Nissan», «Mitsubishi» и «Subaru», позже к ним присоединилась и «Toyota». Мощность зарядки составляет от 50 кВт до 100 кВт, что позволяет заряжать батарею до 80% емкости за полчаса. Зарядные станции CHAdeMO имеются в Японии, Европе и США. Но последние решения американцев и европейцев по утверждению собственных стандартов явно направлены на вытеснение CHAdeMО с рынка.

Автопроизводители: Combined Charging System

 

В мае 2012 года восемь крупнейших европейских и американских производителей (Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, General Motors, Porsche, Volkswagen) объявили о том, что для всех производимых ими электромобилей будет использоваться единый стандарт Combined Charging System. Разъем этого типа позволяет осуществлять зарядку в любом из четырех предусмотренных международном стандартом IEC 62196-2 режимах: медленная зарядка от бытовой розетки; медленная зарядка от бытовой розетки через кабель со встроенным устройством защиты; медленная или быстрая зарядка через специальный разъем с функцией контроля заряда и защиты; быстрая зарядка от внешнего зарядного устройства. Таким образом, оборудованный разъемом Combined Charging System электромобиль можно подключать к любым сетям и зарядным станциям. Введение этого стандарта намечено на 2017 год, хотя первые модели должны появится уже в 2013.

Better Place: быстрая замена батареи

Этот проект, широко разрекламированный в свое время, сейчас, похоже, не имеет перспективы. Его поддерживают только в двух странах (Израиле и Дании) и всего лишь один автопроизводитель (Renault). Идея заключалась в создании сети станций, где электромобиль бы не подзаряжался, а просто менял разряженную батарею на свежую. Ни в Евросоюзе, ни в США Better Place не получил развития по экономическим причинам. Автопроизводители же не пожелали в нем участвовать из технических соображений: переход на эту систему требует переделки батарей, в чем изготовитель совершенно не заинтересован, а конструкция для быстрой замены аккумулятора приводит к увеличению веса электромобиля. Кроме того, в Better Place используется собственный разъем и другие величины напряжения.