Коммерческий транспорт «гибридного» типа (ч. 2)

(Окончание. Начало см. «ОС» № 10, 2008 г.)

Недостатки
Гибридные грузовики являются высокотехнологичными изделиями и стоят дороже традиционных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Так, Hino Dutro Hybrid 125 на внутреннем японском рынке стоит приблизительно на 13 тыс. USD больше, чем простой дизельный грузовик с аналогичными характеристиками, а развозной автомобиль 6-го класса грузоподъемности Freightliner с дизель-электрическим гибридным приводом (Cummins ISB/Eaton) стоит в пределах 40…45 тыс. USD. К тому же грузовые гибридомобили еще не стали массово тиражируемыми изделиями, их пока собирают малыми сериями. Из-за этого себестоимость автомобиля повышается. «Чемпионского» сборочного темпа по 50 ед. в месяц достигла к середине 2008 г. только компания International Truck and Engine Corp. со своим среднетоннажным гибридомобилем International DuraStar, мечтая произвести и продать 1000 таких автомобилей уже в этом году.
Следующим серьезным изъяном является повышенная масса гибридного грузовика. Например, в 6,5-тонном Hino 125 масса гибридной установки 400 кг, т. е. налицо заметный проигрыш в грузоподъемности и, естественно, в доходах от перевозок. Кроме того, «гибриды» дороже в ремонте. Опыт США показывает, что механики обычных автомастерских с неохотой берутся за ремонт гибридных автомобилей, а если и делают это, то по повышенному тарифу. Стоит добавить, что аккумуляторные батареи имеют небольшой диапазон рабочих температур и подвержены саморазряду. Конечно, каждый потребитель хочет иметь более «долгоиграющие» аккумуляторы, но увеличение их емкости на 16 км пути приведет к росту стоимости транспортного средства примерно на 1000 USD.
Также существуют опасения, что в будущем нас ожидает дефицит редких материалов, используемых при производстве гибридомобилей. Например, редкоземельный элемент диспрозий, который применяют при производстве высокотехнологичных электрогенераторных узлов. Надо сказать, что 95% мировых запасов редкоземельных материалов добывают сегодня в Китае, и у аналитиков возникают опасения, что внутрикитайское потребление этих элементов к 2012 г. сравняется с существующим объемом добычи.

Проблемы роста
Конечно, сейчас самая большая проблема гибридомобилей – это срок окупаемости. Правительство Соединенных Штатов пытается стимулировать использование гибридов налоговыми льготами. Покупатели комбинированных грузовиков в США получают федеральную налоговую скидку в размере 6 тыс. USD на машину 6-го класса грузоподъемности и 12 тыс. USD на автомобиль 7-го класса соответственно. В некоторых странах владельцы автогибридов освобождаются от уплаты дорожного налога и не платят за муниципальные парковки.
Проблемы, пожалуй, остаются только с тяжелыми магистральными грузовиками (8-й класс). Достичь экономии, сопоставимой со среднетоннажными автомобилями, пока не удалось. Дело в том, что автопоезда большую часть времени работают на междугородных маршрутах, где им постоянно необходима мощность основного двигателя. Американская фирма Peterbilt создала гибридный седельный тягач, и он сейчас проходит испытания. Грузовик Peterbilt Hybrid Model 386 оснащают дизелем Cummins ISX мощностью 400 л.с., тяговым электродвигателем Eaton, 10-ступенчатой автоматизированной коробкой передач Fuller UltraShift и четырьмя литий-ионными аккумуляторами, размещенными позади кабины. Пока достигнута экономия топлива 8,5%, и то благодаря движению по холмистой местности, когда гибридная трансмиссия на спусках смогла «пополнить запасы» энергии.
Единственным успешным представителем гибридомобилей в тяжелом классе можно назвать коммунальные грузовики – мусоровозы. Специфика их работы позволяет достигать заметной экономии топлива благодаря комбинированному приводу. Здесь уместно вспомнить широко разрекламированные автомобили Peterbilt Model 320 Hydraulic, Volvo FE Hybrid и Renault Hybris.
Практически все крупные автопроизводители за последние годы смогли создать собственные конструкции гибридных автомобилей. Многие используют одинаковые агрегаты. Так американские компании Peterbilt, Kenworth, Оshkosh Truck Corp., International и Freightliner, европейские DAF, IVECO, Mercedes-Benz, японская Hino, а также китайская Beiqi Foton Bus (30 автобусов в 2006 г.) выпустили среднетоннажные гибридомобили, оснащенные шестиступенчатой трансмиссией Eaton Autoshift.
Американская фирма Azure Dynamics Corporation производит гибридную дизель-электрическую силовую установку Utilimaster для среднетоннажного шасси E-Series корпорации Ford. Гибридные приводы для грузовиков разрабатывают компании Nissan Motors, MAN AG и Renault Trucks совместно с ZF Friedrichshafen AG, а Mitsubishi Fuso и Volvo Trucks самостоятельно.
Довольно популярна гибридная схема, созданная тандемом General Motors/ Allison. Ее используют при производстве автобусов с гибридными дизель-электрическими трансмиссиями такие изготовители, как Solaris Bus & Coach Company (Польша), Phileas-APTS (Нидерланды/ Бельгия), Optare Group (Великобритания) и Nova Bus (Канада).
В США концерн Daimler строит автобусы Hybrid Orion VI Metrobus с применением гибридной технологии, разработанной компанией BAE Systems, а Optima Bus Corporation производит пассажирские машины с гибридной силовой установкой ISE-Siemens.
В последние годы гибридные городские автобусы в Северной Америке развивались довольно интенсивно. Например, General Motors в 2004 г. поставила в 30 городов США и Канады более 400 гибридных автобусов. С 2006 г. GM ежегодно продает по 700 гибридных автобусов. Первые шесть гибридных автобусов в Лондоне поступили в эксплуатацию в начале 2006 г. Теперь британская столица приобретает по пятьсот таких машин ежегодно, а после 2012 г. планирует закупать только гибридные автобусы. Китайская корпорация First Automotive Works начала производство гибридных автобусов (американская гибридная технология Enova) осенью 2005 г. FAW планирует произвести тысячу гибридных автобусов к концу 2010 г. Шведская фирма Scania также сосредоточилась исключительно на разработке городского гибридного автобуса, потому, по-видимому, что в ее грузовом диапазоне нет среднетоннажных моделей. Скандинавский концепт построен с использованием немецкой электротрансмиссии Voith ELVO Driver и блоком долговечных суперконденсаторов Maxwell BOOSTCAP®.
Перспективы

Перспективы
Да, существенная экономия топлива может служить оправданием увеличенной стоимости «гибрида», особенно при постоянном росте цен на топливо, но и производители гибридных трансмиссий тоже не стоят на месте. Так, инженеры японской компании Hino обещают снизить массу «параллельной» системы с 400 до 250 кг уже в 2009 г. Eaton Corp. уже разрабатывает второе поколение параллельной гибридной системы для среднетоннажных грузовиков. Новая трансмиссия будет дешевле, еще более экономичной, а также многоцелевой системой. То есть АКБ гибридомобиля позволит решать другие задачи, кроме основной – быть источником энергии движения. Будущая гибридная система сможет обеспечить движение в режиме электромобиля в течение 2 часов, а затем запустить дизель и в течение 10 минут полностью зарядить АКБ. Также в нее будет встроен 110-вольтовый электромотор (американский стандарт), который, питаясь от АКБ, обеспечит током различный электроинструмент. В перспективе – привод малогабаритного авторефрижератора от гибридной трансмиссии.

Другие «гибридные» проекты
«Комбинированная» технология уже проникла в конструкции спецтранспорта. Примером является терминальный тягач Kalmar и колесный погрузчик Volvo L220F Hybrid. Можно сказать, что корпорация Volvo Construction Equipment стала первым в мире производителем гибридной строительной машины. Обычный погрузчик Volvo L220F оснащен дизель-электрической установкой HybriPower, т. е. дизельным двигателем Volvo D12 и системой ISG (Integrated Starter Generator – гидростатическая трансмиссия с электромотором/генератором). Поскольку 40% рабочего времени двигатель обычного погрузчика работает на холостом ходу, суть гибридной технологии Volvo сводится к его отключению и переходу на электропривод. Система ISG при падении нагрузки автоматически отключает двигатель и мгновенно активизирует электромотор мощностью 50 кВт, который питается от бортового блока АКБ. Когда нагрузка на строительную машину начинает возрастать, электроника запускает дизель. Гибридный колесный погрузчик Volvo L220F Hybrid будет потреблять на 15% меньше топлива, чем дизельный аналог.
Кроме того, фирмы, специализирующиеся на производстве гидросистем, уже создали опытные образцы дизель-гидравлических гибридных транспортных средств. Так, партнерство компаний Bosch Rexroth Corp. и American LaFrance LLC привело к созданию мусоровоза на шасси American LaFrance Condor, оборудованного гидростатической рекуперативной системой Bosch Rexroth Hydrostatic Regenerative Brake (HRB), анонсированной как параллельная гидравлическая гибридная система.
Компания Peterbilt Motors Co. на выставке коммунального оборудования Waste Expo 2008 в Чикаго продемонстрировала грузовик-мусоровоз Peterbilt Model 320 Hydraulic Hybrid, оснащенный гидрогибридной установкой HLA, созданной Eaton Corp. Новинка оборудована дизелем, объединенным с уникальной гидравлической моторной системой. Это новейший узел фактически заменяет дизель-электрическую трансмиссию. При движении это транспортное средство использует гидравлические мотор-насосы и гидравлические накопители энергии аналогично тому, как это происходит в ДВС/электрических гибридомобилях. Испытания показали, что гибридная дизель-гидравлическая технология позволяет достичь 60%-ной экономии топлива. Иными словами, гидравлический сумматор справляется лучше с циклом аккумулирования энергии, чем АКБ, а также более рентабелен, чем ультраконденсаторная система.
Кстати, британская компания Connaught Engineering разработала технологию модернизации обычных, развозных фургонов с ДВС в гибридные транспортные средства. В основе концепции Connaught HYBRID+ применение уникальных компактных суперконденсаторов, работающих на безопасном напряжении и заряжающихся рекуперативно в процессе торможения.
К основным преимуществам этой патентованной технологии относятся более низкая цена (не нужно создавать специальное транспортное средство, все дополнительное гибридное оборудование – генератор с конденсаторами, имеющими, кстати, небольшую массу и размеры, – можно без особых затрат вмонтировать в серийный автомобиль). Но главное, технология Connaught HYBRID+, как и ее аналоги, позволяет существенно экономить топливо (приблизительно 25%), и уменьшить эмиссию CO2 на четверть по сравнению с дизельными фургонами.
Connaught Engineering утверждает, что создана единственная в мире надежная и экономически эффективная дизель-электрическая гибридная технология. Она в отличие от известных сегодня автогибридных систем не строится на дорогих узлах, работающих на небезопасном высоком напряжении и тяжелых блоках дополнительных аккумуляторных батарей. Использование гибридной установки Connaught HYBRID+ позволит транспортной фирме, не дожидаясь субсидий от правительства, получить прибыль уже после 120 тыс. км эксплуатации. Сегодняшние высокие цены на топливо быстро сделают модернизированный автомобиль рентабельным.

Развитие коммерческих гибридомобилей сегодня дошло до такого уровня, что уже завтра, я думаю, никого не удивит начало их полномасштабного производства и продаж по всему миру. Один из руководителей концерна Daimler считает, что глобальный рынок грузовиков вырастет наполовину в следующие 10 лет, требуя все больше топлива и обостряя экологическую проблему планеты. Поэтому спрос на альтернативу растет и будет расти очень сильно. Можно сказать, что все ведущие автоконцерны, на чем бы они не специализировались – на этанольных двигателях, гибридомобилях, электромобилях, водородных или иных моторах, продолжают вкладывать большие средства в исследования и пребывают в полной уверенности в том, что в скором времени традиционным ДВС придется уступить дорогу более эффективным и экологически чистым силовым агрегатам.