Пути развития грузового автотранспорта «исповедимы»

Кризис – это не всегда плохо?

Динамичный, особенно в последние годы, рост количества грузовых машин и тягачей до недавнего времени, однако, не сопровождался существенными качественными изменениями. Десятки незначительных усовершенствований и доработок в конструкциях принципиально ничего не меняли в концепции грузовика. Наличие доступных запасов относительно дешевой нефти и мощности автопроизводителей, позволяющие удовлетворить растущий спрос на грузовую технику, привели к некоторому снижению заинтересованности ведущих автопроизводителей в инновационных разработках. Даже результаты многолетних исследований в области альтернативных источников энергии и ее новых видов практического развития в этот период не получили.

Кардинальное изменение ситуации наступило в начале нового века. Во-первых, стало очевидным, что при постоянно растущем высокими темпами спросе на автотранспорт экономически доступные запасы нефти, как выяснилось, довольно скоро закончатся. Во-вторых, негативные для экологии последствия бурного развития автостроения, выражающиеся главным образом в загрязнении окружающей среды вредными продуктами, содержащимися в выхлопных газах, были признаны одним из основных критических факторов будущего развития общества. Общественной проблемой стала и растущая угроза наезда транспорта на пешеходов, причем источником проблемы была названа недостаточная пропускная способность дорожной сети.

Справедливости ради надо отметить, что мировая автопромышленность вкладывает огромные средства в проведение обширных исследований и научных разработок, и в первую очередь по выше­указанной проблематике. Только в 2008 г. было потрачено на научные цели более 80 млрд. евро, что составляет почти 5% от общемирового еврооборота.

Мировой финансовый кризис, начавшийся в сентябре 2008 г. с банкротства американского инвестиционного банка Lehman Brothers Holdings Inc., нанес сокрушительный удар по автопромышленности. По оценкам ВТО, оборот отрасли в 2009 г. упал сразу на 32% и составил $847 млрд., выйдя, таким образом, на уровень 2004 г. Но, как ни парадоксально, кризис ускорил процессы радикальных преобразований в коммерческом автостроении, протекающие до кризиса не быстро. Трудности, вставшие перед мировой автомобильной промышленностью, заставили заработать инновационные процессы.

Падение спроса на новые грузовики, снижение доступности кредитов и связаный с этим регресс отрасли заставили автомобильные компании адаптироваться в новых условиях, активно внедряя новые технологии и продукты. Надо заметить, что от активности в области инноваций зависел не только уровень реализации продукции, но и степень господдержки, оказываемой автопроизводителям.

По мнению европейских экспертов, кризис 2008–2009 гг. укрепил автостроение в целом. Прогресс в области технических решений в ближайшие 25 лет будет продвигаться более быстрыми темпами, чем в последнюю четверть века. Прогнозируется, что в ближайшие годы вложения ведущих производителей грузового автотранспорта в разработки новых технических решений в 4 раза превысят те средства, которые будут инвестированы в увеличение производственных мощностей, а затраты на научную деятельность в 2 раза превысят расходы на маркетинг и рекламу.

Анализ современной деятельности производителей грузовиков и оценка их деятельности в недалеком прошлом демонстрируют, что инновационные процессы наиболее активно развиваются в двух направлениях: ограничение энергопотребления и снижение уровня вредных выбросов в выхлопных газах двигателей, а также повышение эффективности средств активной и пассивной безопасности.

Перспективы реальны, но достичь их будет сложно

Научно-консультативный совет по развитию автотранспорта в ЕС (ERTRAC) на основании проведенных исследований и анализа опубликовал свои прогнозы, отмечая, что в ближайшие годы будут наблюдаться тенденции активного расширения предлагаемого ассортимента грузовиков. Производители вынуждены расширять модельный ряд с целью наиболее полного удовлетворения самых разнообразных потребностей покупателей. По­явятся различные новые модификации грузового транспорта, рассчитанные на выполнение задач в конкретных условиях. Например, для перевозки грузов в густонаселенных городах потребуется техника повышенной маневренности, имеющая низкий шумовой фон, создающая минимальный уровень вредных выбросов, и т. д.

Силовые установки для тяжелых транспортных средств, а также грузового автотранспорта, рассчитанного на совершение дальних рейсов, в обозримом будущем останутся, как и сегодня, преимущественно традиционными – ДВС. Эксперты полагают, что как минимум до 2030 г. традиционные двигатели будут составлять значительную часть в комплектациях грузового автотранспорта. Безусловно, будут создаваться новые модели двигателей, работающих на альтернативных видах топлива, на сжиженном газе, биогазе, биотопливе и топливе ископаемого происхождения. Но параллельно будет уделяться большое внимание исследованиям, цель которых – повышение энергоэффективности грузовых транспортных средств, оснащенных классическими двигателями ВС.

Процессы электрифицирования транспорта, по оценкам ERTRAC, будут развиваться самым активным образом, но в большей степени они будут касаться легкового транспорта. В этой связи самое широкое распространение получат гибридные двигатели, совмещающие традиционный ДВС и электропривод.

В последние годы активно велись разработки, направленные на повышение экономичности грузового транспорта. Причем что касается двигателей, то достаточно успешно модернизировались двигатели традиционных конструкций, появлялись и двигатели нового поколения. Усовершенствования двигателей, как правило, направлены на оптимизацию процессов сгорания топлива, рекуперацию тепла, снижение тепловых и механических потерь. Сегодня можно с большой степенью уверенности сказать, что двигатели с искровым воспламенением горючей смеси и безыскровые дизельные будут в ближайшие годы доминировать на нашем рынке.

Одни из самых экономичных уже сегодня – грузовики Volvo. Расход топлива минимален благодаря целому спектру технических инноваций, которые оптимизируют процессы сгорания, а также совершенствованию автоматической системы переключения передач Volvo I-Shift. Снижение расхода топлива всего на несколько процентов приносит огромную финансовую экономию, особенно если перевозки осуществляются на большие расстояния, а пробег превышает 200 тыс. км в год. В этом отношении можно говорить об уникальности двигателей Volvo. За последние 20 лет расход топлива и вредные выбросы CO2 для типичного грузовика Volvo сократились на 20%.

Очень остро сегодня стоит вопрос снижения вредного воздействия грузового транспорта на окружающую среду. Уже в этом году в Европе должен был начать действовать стандарт Euro 6, но введение было перенесено на 2015 г. Согласно требованиям Euro 6, выбросы СО2 в выхлопных газах должны составлять менее 120 г/км. И хотя производители грузовиков из «Большой семерки», такие как IVECO, Scania, Mercedes-Benz, шутят, что теперь их грузовикам и тягачам осталось только научиться производить кислород, т. к. чистота воздуха на выходе из двигателя порой выше, чем на входе, но ожидается, что после 2020 г. показатель содержания CO2 еще более ужесточится и составит 95 г/км.

Интересно, что норма Euro 6 относительно выбросов CO2 в 120 г/км явились результатом компромиссного соглашения: автопроизводителей обязали обеспечить уровень выбросов на уровне 130 г/км, а сокращение еще 10 г выбросов должны обеспечить производители топлива, используя, например, биодобавки, а также производители шин, на которых ложится задача создания экологических шин нового поколения.

Разработки по снижению потребления топлива и уменьшению вредных выбросов ведутся сегодня по двум направлениях. Одно занимается совершенствованием существующих сегодня приводов грузовиков. В рамках этого направления разрабатываются новые методы очистки выхлопных газов, а также проводятся исследования, направленные на снижение аэродинамического сопротивления, возникающего при движении машины. Кстати, округлая форма грузовика, по подсчетам, сделанным Еврокомиссией, может предотвратить гибель не менее 300 велосипедистов и пешеходов в год, поскольку данная форма улучшает боковой обзор для водителя.

Еще один аспект, который также входит в сектор интересов данного направления, – увеличение мощности двигателей, работающих на природном газе и биотопливе, в т. ч. биометане, биоэтаноле. Важным аспектом научных исследований является также снижение собственной массы грузовика, для облегчения массы конструкции разрабатываются новейшие материалы, внедряются передовые технологии.

В качестве примера можно привести легкие грузовики на шасси MAN TGL. При грузоподъемности до 12 т собственная масса машины составляет всего 5,73 т. Причем легкий и малотоннажный грузовик может иметь колесную базу от 3,05 до 6,7 м, а конструктивная длина при этом находится в пределах от 4,6 до 10,12 м. Рама грузовика адаптирована под новые надстройки, легкое грузовое шасси MAN TGL отлично вписывается в производственные рамки современного города и пригородов.

Другое направление объединяет работу по созданию принципиально новых приводов, для питания которых используются электроэнергия, водородное топливо и даже возобновляемые источники энергии, например солнечная энергия. В качестве примера уже действующей модели можно упомянуть выпущенную в Нидерландах в 2011 г. модель экологического транспорта Cargohopper, который стал самым большим в Европе грузовиком, работающим на солнечных батареях. Его грузоподъемность составляет около 2,5 т, а питание полностью обеспечивается солнечными батареями.

Однако в связи с многочисленными нерешенными проблемами в области использования и хранения электроэнергии основными, как говорилось выше, в конструкциях грузовиков и в дальнейшем будут традиционные двигатели внутреннего сгорания. Тем не менее уже в ближайшее время начнут широко использоваться двигатели, расход топлива в которых оптимизирован. Прогнозируется, что расход горючего в двигателях нового поколений будет не менее чем на 30% ниже, чем потреблялось двигателями, производившимися до 2005 г.

По заключениям ERTRAC, к 2030 г. привод грузового автомобиля будет представлять собой двигатель, в который встроены электронные системы, контролирующие и оптимизирующие работу в целом и конкретно эффективность использования топлива. Кроме высокопроизводительного с энергетической точки зрения двигателя привод оснастят выхлопной системой, обеспечивающей низкий уровень вредных выбросов. Причем планируется, что двигатель будет рассчитан на использование различных видов альтернативного топлива, а также их смесей. Соответственно для надежной работы двигателя необходимо обеспечить его высокопроизводительными и совместимыми с различными типами топлива смазочными материалами.

Ожидается, что на грузовом транспорте, рассчитанном на дальние рейсы, будут использоваться гибридные приводные системы. Тяжелые же строительные и карьерные грузовики укомплектуют двигателями, имеющими большой запас мощности на случай возникновения каких-либо экстремальных обстоятельств в рабочем процессе.

О перспективах развития гибридных моделей уже сего­дня можно судить по достижениям компании Renault Truck. Еще в конце 2011 г. она представила грузовой автомобиль Premium Distribution Hybrys Tech в конфигурации 6x2*4 из серии Clean Tech, созданной с использованием гибридных, электрических или газовых технологий. Эта торговая марка представляет серию моделей с альтернативными типами двигателей. В нее входят гибридные модели, а также машины, работающие на электричестве и сжатом природном газе. В настоящее время Premium Distribution Hybrys Tech уже эксплуатируется в ряде строительных компаний Лиона, а также в компании Coca-Cola Enterprises Belgium в Брюсселе, где грузовик успешно доставляет напитки. Опыт эксплуатации показал, что экономия топлива – на уровне 20%, водители же отмечают удобство эксплуатации в целом.

В более отдаленной перспективе планируется, что все грузовики будут оснащаться электродвигателями, питание которых будет происходить за счет аккумулирования энергии торможения, а также энергии, полученной от работы отопительной системы машин. Такие электродвигатели облегчат работу ДВС, за счет чего приводная система станет компактнее. Ведь для получения прежней мощности в гибридном двигателе мощность топливного двигателя можно несколько снизить. Снижение мощности приведет к снижению потребления топлива, однако смазочные материалы, используемые при эксплуатации, должны быть высокого качества.

Энергоэффективность грузовиков будет достигаться в том числе и за счет широкого использования, особенно в конструкциях грузовиков малой и средней грузоподъемности, современных, прочных, легких материалов. С другой стороны, росту эффективности работы двигателей будет способствовать появление новых видов топлива, как синтетического, так и биотоплива нового поколения. Энергетические возможности разработанного уже сегодня водородного топлива, а также их стоимость позволяют сделать прогноз, что к 2030 г. возможно использование в качестве топлива специальных водородных элементов.

Пути развития приводных двигателей для тяжелых грузовиков зависят от выбранной концепции развития грузового транспорта. Так, увеличение мощности двигателя и крутящего момента необходимо, если ожидается, что перспективные грузовые модели будут иметь повышенную грузоподъемность, так же как и необходимость использования высококачественных шин. Соответственно использование кузова большой вместимости требует тщательного изучения возможностей улучшения аэродинамических характеристик кузова. Еврокомиссия уже сегодня предлагает автопроизводителям выпускать грузовики с округлой формой кабины и прицепы с аэродинамическими обтекателями. По мнению еврокомиссара по транспорту Сийма Калласа, это позволит ежегодно экономить до 5 тыс. евро на топливе водителю-дальнобойщику, проезжающему по 100 тыс. км в год. И выбросы СО2 при использовании обтекаемых форм могут снижаться на 7–10%.

Эксперты относят широкое применение биотоплива к ключевым направлениям в разработках будущих двигателей. Правда, прежде всего для обеспечения высокой производительности двигателей и их безаварийной работы потребуется согласование стандартов нового топлива, по крайней мере, в континентальном масштабе.

В перспективе в Еврокомиссии считают наиболее вероятным использование грузовиков с электродвигателями, запитанными от внешней сети, с помощью кабеля или высоковольтной шины. Компания Siemens уже разработала проект Siemens eHighway, представляющий концепцию гибридного грузовика, напоминающего троллейбус. Автомобиль с помощью подъемных токо­съемников может подключаться к контактной сети и использовать внешний источник питания. К сожалению, такие высокоэкологичные проекты требуют создания, во-первых, очень мощных двигателей, а во-вторых, сложной разработки соответствующей инфраструктуры.

К 2030 г. на европейском уровне будут установлены новые стандарты грузоподъемности и габаритные размеры тяжелых грузовиков и транспорта для коммерческих перевозок, в том числе и автобусов. Это приведет к значительному увеличению транспортных мощностей. Грузовые автомобили, а также прицепы будут максимально оптимизированы для использования в конкретных транспортных потоках. Например, одни модели задействуют для транспортировки грузов большой массы на короткие расстояния, другие ориентированы на доставку более легких грузов в отдаленные точки назначения. Введение и использование новых стандартов может позволить сократить число грузовиков в Европе на 8–10%, что в свою очередь позволит уменьшить вредные выбросы, вызываемые выхлопными газами, минимум на 5%.

Впрочем, для всех вышеуказанных преобразований нужно, чтобы законодательное предложение коллегии комиссаров было одобрено Европарламентом и Советом министров ЕС. Даже если эти согласования пройдут максимально быстро, появление, скажем, грузовиков обтекаемой формы может произойти не ранее 2020 г.

А поскольку время пока есть, то, может, и российский автопром как-то подтянется под европейские новации? К сожалению, мы еще находимся на уровне Euro 3, хотя и, что удивительно, грузовики ниже Euro 4 ввозить в страну нельзя. Если Россия не предпримет срочных действий, европейские преобразования создадут новые барьеры между ЕС и нашей страной, которых и так более чем достаточно.