Экобус: автобус американский, но конденсаторы на нем российские

Оригинальный вариант гибридного городского автобуса (скорее, с учетом его новых характеристик, экобуса) предложен в американском проекте Hybrid Electric Transit Bus (HETB). Его осуществление стало возможным благодаря российскому «ноу-хау» – конденсаторным накопителям энергии, созданным на московском предприятии МНПО «ЭКОНД» под руководством академика РАЕН, доктора технических наук Александра Иванова.

Российское предприятие в качестве партнера выбрали не случайно, так как оно уже снискало известность своими разработками в области конденсаторов сверхвысокой емкости (суперконденсаторов) и их применением в различных областях техники, в том числе и на транспорте.

Экобус получил комбинированную силовую установку, построенную по последовательной схеме, – ДВС не имеет механической связи с ведущими колесами. Блок российских суперконденсаторов марки ИКЭ удачно вписался в силовую схему трансмиссии обычного американского автобуса, используемого на маршрутах в средних и крупных городах. Городская 15-тонная машина сегодня является самым крупным транспортным средством с конденсаторным накопителем энергии.

Машина максимально приспособлена к циклической работе на маршруте. Сначала тяговый четырехквадрантный асинхронный электрический двигатель с изменяемой частотой вращения (разработка фирмы Lincoln Electric Motor) трогает автобус с места, разгоняет и выводит на номинальный режим движения. Топливо (сжатый природный газ) затрачивается на поддержание средней скорости экобуса на маршруте. При торможении тяговый электродвигатель переводится в режим генератора, который заряжает блок накопителя, состоящий из 30 суперконденсаторов ИКЭ, способный накапливать до 1600 кДж энергии при напряжении 400 В. В момент следующего разгона накопленная энергия передается через тяговый электродвигатель на электрическую трансмиссию гибридного автобуса.

Этот стандартный цикл работы бортовой энергоустановки многократно повторяется на маршруте, обеспечивая регенерацию энергии торможения (а значит, и экономию топлива). Для реализации такого режима автобус оборудован автоматической системой управления, содержащей портативный компьютер, микропроцессорный программируемый контроллер, тракт передачи дискретной информации. Также она позволяет оптимизировать процесс накопления энергии и согласовать его с режимом движения.
Испытания гибридного автобуса проводились в штате Огайо на одном из транспортных полигонов и непосредственно в Кливленде в трех режимах движения:

– в пределах центра города с семью остановками через каждые 230 м и максимальной скоростью 32 км/ч;

– на магистральном маршруте с двумя остановками через каждые 800 м и максимальной скоростью 64 км/ч;

– в пригороде с одной остановкой и максимальной скоростью движения 88 км/ч.

Одновременно оценивались машины с конденсаторным и кислотно-аккумуляторным накопителями энергии. Подтверждено, что суперконденсаторы по своим эксплуатационным свойствам и возможностям выгодно отличаются от химических батарей. В частности, они не повреждаются и не снижают срока своей службы при перезарядке, эффективнее работают при торможении, что позволяет меньше использовать механические тормоза.
Испытания показали значительную экономию топлива (до 20 – 25%). Улучшились и экологические характеристики машины. Поскольку двигательная установка экобуса на маршруте работает в режиме постоянной нагрузки, суммарные выбросы вредных веществ снижаются в несколько раз.

Как показали исследования, применение вместо поршневого двигателя газовой турбины «в паре» с блоком суперконденсаторов в гибридной силовой установке позволит более чем вдвое уменьшить расход топлива и существенно (до 10 раз!) снизить вредные выбросы. Это объясняется как более высокими экологическими и силовыми параметрами самой турбины, так и большими энергетическими возможностями пары «турбогенератор – блок суперконденсаторов». Но это дело будущего.

Кроме замены двигателя в планах разработчиков стоит увеличение энергозапаса блока суперконденсаторов при уменьшении его массы и объема, усовершенствование системы управления и регулирования потоков мощности... Ведется подготовка к проведению дальнейших испытаний нового прототипа городского гибридного автобуса.