Как сделать из бумаги электробус
Обновлено: 26.07.2024
15 декабря 2020, 13:14
Новые экологичные автобусы выйдут на маршруты в Челябинске
В Челябинской области продолжается масштабная программа по обновлению общественного транспорта. В южноуральскую столицу поступили новые низкопольные автобусы, которые работают на газомоторном топливе. Экологичный транспорт сегодня представили губернатору Алексею Текслеру.
Уже в этом месяце 36 новых автобусов на газомоторном топливе выйдут на улицы города. Это современные и комфортные машины, они оборудованы кондиционером, видеонаблюдением, информационными экранами. Также есть возможность подзарядить в автобусе свой гаджет: в поручнях вмонтированы usb-зарядники. Пассажирам в таком транспорте зимой будет комфортно, поскольку сиденья оборудованы подогревом.
В Челябинске за короткий срок удалось обновить треть автобусного парка, по поручению Алексея Текслера за год приобретено 102 автобуса, работающих на экологичном топливе.
Федор Лапшин
Пожалуй, нет московского издания, которое бы не написало про амбициозный проект поставки электробусов в столицу. Но я стал первым журналистом, которому доверили сесть за руль новенького электрического автобуса Группы ГАЗ. И как бывший ученик Мосгортранса скажу: отличия от привычных ЛиАЗов — огромные!
Но, скажем, Берлин только что купил по 15 электробусов Mercedes eCitaro и их польских аналогов Solaris. И одновременно заключил мегаконтракт на поставку 950 дизельных Citaro! А финны только в августе следующего года запустят первую пару электробусов VDL по Хельсинки — в дополнение к 12 машинам Linkker местного производства.
На первом плане — не автобус, а троллейбус IVECO!
Так что электробусы скорее вишенка на торте в угоду политикам и экологам, вот только в Москве она очень масштабная.
Столица денег на транспорт не жалеет — правда, троллейбусов это уже не касается. Судя по документам госзакупок, их последние поставки были в конце 2016 года, а женщин-троллейбусниц массово перепрофилируют на учебно-курсовом комбинате Мосгортранса на водителей автобусов (и электробусов в том числе). Кстати, основная проблема троллейбусниц — не умеют ездить задним ходом, ведь их транспорт движется только вперед!
Так вот, с обновлением обычного автобусного парка в городе все просто прекрасно. В нынешнем году Мосгортранс оплатил поставку 181 газового ЛиАЗа, а еще до 2020-го столица купит 454 дизельных ЛиАЗа и 566 одиночных КАМАЗов (камазовцам удалось-таки продавить столичные власти — возможно, после контракта на электробусы). Итого в город придет больше тысячи новеньких автобусов на общую сумму 18,5 млрд рублей. Конечно, на фоне состояния автобусов в других городах это напоминает традиционную в Москве перекладку плитки или бордюров.
Первая партия электробусов, которая сейчас поступает в город, обошлась примерно в шесть миллиардов. Если считать в лоб, то на эти деньги можно взять 600 дизельных ЛиАЗов с рестайлингом или — тсс, мы этого не говорили — 350 троллейбусов ТролЗа с увеличенным ходом, то есть с возможностью двигаться только на аккумуляторах (такие машины закупил Питер к прошедшему чемпионату мира по футболу).
Троллейбус ТролЗа с увеличенным ходом в Санкт-Петербурге
Ну а на деле будет куплено двести электробусов, по сотне у Группы ГАЗ, которой принадлежит Ликинский автобусный завод, и КАМАЗа. Каждый обошелся в 33 млн 554 тысячи 640 рублей и еще 66 копеек — как три с лишним автобуса. Эта цена кажется безумной, хотя, скажем, Mercedes eCitaro почти в два раза дороже. При этом в цену столичных электробусов входят еще и фирменные сервис и ремонт на протяжении 15 лет — то есть весь срок жизни машин.
Тут надо сделать отступление: когда власти Москвы только раздумывали о покупке электробусов, ни о каких воздушных устройствах речи не шло — считалось, что ночная зарядка в парке от розетки на 380 В предпочтительнее с точки зрения инфраструктуры.
Второй экземпляр, который сделала уже Группа ГАЗ, был гораздо элегантнее и состоял из других компонентов, но концепция оставалась аналогичной — с розеткой (точнее, двумя — в хвосте и на носу).
Но представляете, сколько электроэнергии потребуется, если сотня электробусов одновременно встанет ночью на подзарядку?
ЭлектроЛиАЗ, проект 2.0 (конец 2016 г.)
Проект Мосгортранса развивался на наших глазах: здесь испытывали и финский Linkker, и новенький китайский Yutong. Наконец Москва сделала выбор: зарядка — сверхбыстрая, от воздушных устройств (при этом запас хода относительно невелик, но и аккумуляторы не такие тяжелые), сами машины — только отечественные.
А поскольку электробусы обслуживаются производителями по контракту жизненного цикла, то газовские и камазовские специалисты присутствуют в парке круглосуточно. Только со стороны ГАЗа к концу года тут будет работать 40 человек в разные смены — повторим, на 50 машин. Вот это масштабы и затраты.
Сервисный бокс для электробусов непривычно чистый и светлый. ТО-1 проводится через 15 тысяч километров, ТО-2 — через 30 тысяч
Зарядка происходит так: водитель подъезжает под устройство, контролирует положение пантографа по видеокартинке на экране, нажимает кнопку — и, если электроника считает, что все в порядке, пантограф поднимается.
Пантограф Shunk поднимается за считаные секунды и подзаряжает аккумуляторы током до 500 А от 600-вольтовой станции
С сентября по конец ноября электробусы пробежали примерно по 15 тысяч километров, ну а я сел за руль экземпляра, который только готовили к передаче Мосгортрансу. Даже снаружи он выглядит необычно: маленькие глазки-фары, светодиодные косые полоски ходовых огней, под кузовом — синие огни, тоже из светодиодов. В темноте — полный улет!
Но если не считать дизайн и электрическую часть, газовский электробус устроен как привычные ЛиАЗы, и это хорошо: московские транспортники на ликинских автобусах собаку съели — в отличие от КАМАЗов, которые, в свою очередь, еще более эффектны и прогрессивны (композитные панели кузова, независимая передняя подвеска, жидкокристаллический дисплей вместо щитка приборов).
Самое интересное в интерьере электробуса — отсутствие громоздкого моторного отсека в корме: два двигателя расположены около ведущих колес, поскольку являются частью электропортального моста ZF AVE 130, популярного в Европе (им оснащен тот же Mercedes eCitaro).
Часть электропортального моста ZF AVE 130 с планетарной передачей
Да и другие основные компоненты электро-ЛиАЗа импортные, что неудивительно: тяговый инвертор и преобразователи напряжения — Siemens, передняя ось и рулевое управление — ZF, а вот насос гидроусилителя — Quanxing из Китая.
Аккумуляторы на крыше — тоже китайские, компании Microvast, которая, помимо прочего, поставила батареи для 800 лондонских гибридных двухэтажников New Routemaster. Подъемный зарядник-пантограф — немецкий Shunk.
Кстати, наверху еще масса всего интересного — например, система термостатирования батарей: когда они чересчур горячие, их температура автоматически снижается при помощи хладагента, а если на улице холодно — батареи, наоборот, подогревают. Салон, в свою очередь, охлаждает кондиционер Konvekta.
А как устроено отопление? Ведь мерседесовцы во время презентации eCitaro показывали график, на котором видно, что затраты энергии при включении электроотопителей вырастают в три раза! Наши поступили проще: на ЛиАЗе стоит обычная дизельная автономка Webasto Thermo 350 на 35 кВт с 70-литровым баком: от нее работают и печки под сиденьями, и воздушные завесы, которые преграждают путь холодному воздуху, если двери открыты (штука шумная, но удобная).
Кстати, у КАМАЗов, в отличие от ЛиАЗов, салон отапливается еще и электричеством, а автономка служит лишь дополнением (газовцы тоже собираются внедрить такое решение в перспективе). С одной стороны, это хорошо: экономится солярка. Но у камазовских машин пока есть проблемы с электроникой, которая вовремя не соображает, что тепла не хватает. Так вот почему в КАМАЗе, на котором я проехал пассажиром при –9°С, было холодно!
Теперь — о водительских ощущениях.
Но каков оставшийся запас хода и сколько процентов в аккумуляторах? Увы, этой информации не показывает ни один из трех дисплеев, а оставшийся заряд можно контролировать только по старорежимному стрелочному индикатору в углу приборного щитка — хотя у КАМАЗов на ЖК-щитке крупно высвечиваются оставшиеся проценты.
С другой стороны, электробус Volvo, с которым я вкратце знакомился летом в Швеции (и который похоже устроен — с пантографом и розеткой), тоже не показывает запас хода. А еще, по словам специалистов, аналоговый щиток приборов в наших условиях надежнее. Когда у одного из КАМАЗов-электробусов разрядились обычные 24-вольтовые аккумуляторы, невозможно было посмотреть давление в пневмосистеме: экран-то темный!
Пока еще неизвестно, как поведут себя машины, если ударят сильные морозы. Наверняка по итогам зимы придется дополнительно защищать компоненты на крыше от снега и льда. Да и вообще — не слишком ли опрометчиво Мосгортранс запускает на маршруты сотню машин без эксплуатационных испытаний? Ведь модели, которые испытывались до этого, сильно отличались по конструкции.
Как бы то ни было, электробусы исправно бегают и продолжают поступать в парк: когда выпуск готовился к печати, они начали ходить еще по трем маршрутам на севере Москвы (№76, №80 и Т25), а Группа ГАЗ подготовила версию с рестайлингом интерьера.
Вот только, по неофициальной информации, дизельные автобусы на порядок дешевле в эксплуатации. Но это тот случай, когда окупаемость — ничто, а имидж — все.
Govor пишет: Так, непорядок!
Не хватает двух ящиков на крыше троллейбуса Е-186!
извини еще недоделал
а у тебя идеи есть .
построить нечего
Идеи есть!
Мне надо из бумаги сделать все типы трамваев и троллейбусов что в Николаеве бегали!
Так что доделай Е-186 и начни ЛАЗ-52522, чертеж тебе засылал.
Вот такой по цвету!
kuban-g1a1 пишет: через месяц или два этот форум будет вообще классным даже не сомневаюсь.
Вот чтоб троллейбус доделать надо вид с крыши!
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.
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.
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.
Процесс замены аккумулятора в электробусе — полная автоматика, как в XXI веке.
Источник: Британская библиотека
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
Задача. В подарок мэру г. Москвы Собянину С. С., а также другим высокопоставленным чиновникам изготовить макеты электробусов.
Информация о проекте. Габариты модели: 517х105 мм, масштаб: 1:24, срок изготовления: 1,5 месяца, детализация: средняя, кол-во моделей: 3 шт.
Дополнительные опции. Презентабельный подмакетник с табличкой, защитный колпак, ящик транспортировочный.
Закажите сейчас бесплатный расчет! В течение 1 часа вы получите коммерческое предложение Рассчитайте макет
Читайте также: