Что такое электробус и как он выглядит

Это электробус. Что нужно знать об экологичном городском транспорте

Новые, комфортные, современные… Они вышли на улицы столицы в сентябре 2018 года. Речь об электробусах. Они перевозят пассажиров с раннего утра до позднего вечера.

Москва переходит на электробусы по ряду причин. Так, по сравнению с обычным автобусом электробус экологичнее из-за отсутствия вредных выбросов. Его преимущество перед троллейбусом — в маневренности и возможности поехать по любой улице вне зависимости от контактной сети. К тому же суммарные затраты на эксплуатацию электробуса на 10 процентов ниже, чем у троллейбуса.

Достоинства электробусов давно оценили во многих странах мира. Они ходят в Скандинавии, Великобритании, некоторых странах континентальной Европы, в Китае и Белоруссии. Срок службы электробусов составляет 15 лет на условиях сервисного контракта.

Всего в Москве работает более 220 электробусов, которые следуют по 14 маршрутам: Т14, Т25, Т36, Т42, Т47, Т56, Т73, Т76, Т80, Т83, 107, 649, 778, Sk. Ежедневно ими пользуются около 135 тысяч человек.

В первый рейс некоторые электробусы отправляются около 04:00, а в самый последний — после полуночи. Водитель принимает машину перед выходом на маршрут. Он запускает через бортовой компьютер автоматическую систему диагностики, осматривает салон, проверяет шины, стеклоочистители. Среди водителей электробусов есть и супружеская пара — вместе приходят в парк и готовятся к отправке в рейс.

Электробус вмещает 85 пассажиров, причем в нем не менее 30 мест для сидения. Благодаря низкому уровню пола, накопительной площадке и наличию пандуса этим видом транспорта могут пользоваться и маломобильные горожане.

В салоне есть системы климат-контроля и спутниковой навигации, USB-разъемы для зарядки мобильных устройств, информационные медиаэкраны и бесплатный Wi-Fi. Двигается электробус практически бесшумно.

Заряжается электробус при помощи пантографа на ультрабыстрых зарядных станциях, расположенных на конечных остановках. Для пополнения заряда батареи требуется от шести до 15 минут. Погодные условия на этот процесс не влияют. Одно из мест, где можно посмотреть, как заряжаются электробусы, расположено в районе ВДНХ, под эстакадой монорельса.

С сентября 2018 года электробусы перевезли более 16 миллионов пассажиров. Горожане все чаще выбирают этот вид транспорта благодаря экологичности и комфорту. Уровень шума и вибрации в салоне электробуса на 30 процентов ниже, чем в салоне автобуса.

Электробусы ежедневно проходят техническое обслуживание. Водитель после рейса передает машину в сервисный центр, где специалисты проводят полный цикл работ для ее подготовки к новой смене. Они моют машину, чистят и дезинфицируют салон, проверяют рулевое управление, тормозные механизмы, работу компрессора, светотехнику, гидро- и другие системы, влияющие на безопасность движения. Все это занимает около часа.

Бортовой компьютер электробуса постоянно анализирует работу системы. Водитель может оперативно связаться с диспетчером, который поможет решить возникающие вопросы удаленно или направит специалистов.

Электробусы поставляют в столицу КамАЗ и группа ГАЗ. По сервисным контрактам производители отвечают за полную функциональность машин и зарядных станций. Они обслуживают и ремонтируют электробусы, при необходимости меняют детали и комплектующие.

В будущем КамАЗ запустит производство электробусов и электрокомпонентов к ним в Москве. Инженерно-производственный центр планируется создать на территории Сокольнического вагоноремонтно-строительного завода. В год здесь будут выпускать не менее 500 электробусов.

Источник

Все, что нужно знать о московском электробусе

В сентябре на московские улицы выйдут электробусы — впервые в истории города они будут не тестовыми, а серийными. С каждым днем количество инновационного транспорта будет увеличиваться: по уже заключенным контрактам в столицу поступят 200 электробусов, в декабре Москва разыграет конкурс на поставку еще 100 таких машин, а в будущем будут закупать по 300 электробусов в год.

Зачем нужно так много электробусов?

Пожалуй, это первый вопрос, который приходит на ум, когда узнаешь о намерении Москвы ежегодно закупать по 300 электробусов. Дело в том, что город планирует не просто дополнить парк общественного транспорта его новым видом, но со временем полностью перейти на экологичный электротранспорт. Это значит, что автобусы, оснащенные двигателями классов «Евро-4» и «Евро-5», постепенно уступят место электробусам и трамваям (от закупки автобусов столица планирует отказаться с 2021 года).

Чем электробус выигрывает у автобуса?

Из самого названия этого вида транспорта следует, что электробус работает на электрической тяге, а значит, не оказывает негативного эффекта на экологическую ситуацию в городе. Несмотря на то что сегодня в Москву поставляются только экологичные автобусы, город принял решение отказаться от общественного транспорта, работающего на дизеле. Кроме того, электробусы будут современнее, чем автобусы: наряду с системами климат-контроля и бесплатным Wi-Fi в них установят USB-разъемы для зарядки мобильных устройств.

Чем выигрывает у троллейбуса?

В отличие от своего «ближайшего родственника» электробус более маневренный и мобильный. Он не зависит от контактной сети, а это значит, что движение не будет прекращаться из-за аварий постороннего транспорта, неправильной парковки и обледенения кабеля. Еще одним бонусом, который получит город после поставки электробусов, станет уменьшение количества свисающих проводов, а значит, наряду с экологией и мобильностью, улучшится и внешний облик столицы.

Электробус — совсем новый вид транспорта?

Не совсем. Сегодня электробусы активно эксплуатируют в странах, где экологической ситуации и состоянию окружающей среды уделяется огромное внимание. Они используются в Дании, Норвегии, Финляндии, Великобритании, Германии, Франции, Швейцарии, а также в Китае и в Белоруссии. При разработке проекта внедрения электробуса на городские маршруты Москва смогла учесть международный опыт и постаралась избежать ошибок, которые могли бы возникнуть на старте. Для этого специалисты испытали девять тестовых моделей российских электробусов, а также опробовали транспорт, уже перевозящий пассажиров в Копенгагене, Турку, Хельсинки, Минске и некоторых китайских городах.

И какой из них выбрали?

Вы удивитесь, но никакой. Тестирование электробусов проводили не для того, чтобы выбрать конкретную модель, а чтобы определить концепцию, которой должен соответствовать московский электробус. Специалисты решили, что электробус не должен быть чьим-то зарубежным проектом, а при его создании нужно учитывать специфику работы транспорта в российской столице. Поэтому было принято решение разработать собственный электробус с учетом нашего климата, дорог и другой специфики и закупить его у отечественных производителей, на протяжении многих лет поставляющих транспорт для крупных российских городов.

Какие электробусы приедут в Москву?

Конкурс на закупку электробусов выиграли две российские компании — КамАЗ и группа ГАЗ. Каждая из них привезет по 100 электробусов. Технические требования к транспорту обоих производителей одинаковые: электробусы будут низкопольными, оборудованными для маломобильных пассажиров и смогут вместить не менее 85 человек. Их оснастят системами климат-контроля, видеонаблюдения и спутниковой навигации. Несут ответственность за качество и исправность транспорта сами производители — на протяжении 15 лет ремонтировать электробусы они будут самостоятельно.

Где поездить?

Весь сентябрь проезд в них будет бесплатным. Первые электробусы выйдут на троллейбусный маршрут № 73 «6-й микрорайон Бибирева» — «ВДНХ (южный вход)», связывающий районы Останкинский, Марфино, Отрадное, Алтуфьевский, Лианозово и Бибирево. А до конца года электробусы ожидаются еще на пяти городских маршрутах.

Источник

Это электробус: что мы знаем о транспорте с батарейкой

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.

Электробус Уильяма Моррисона. Источник: american-automobiles.ru

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

Но из-за низких цен на топливо в середине XX века индустрия ДВС пошла по пути наращивания объема, что напрямую сказывалось на расходе бензина. Даже легковые автомобили снабжались неэкономичными шестилитровыми двигателями, обслуживание которых в 70-х стало буквально «золотым». Сложившаяся ситуация вызвала новый всплеск популярности электромобилей. Так в английском Манчестере в 1974 году на городские маршруты вышли электробусы Seddon Pennine 4-236 на хлоридных аккумуляторах.

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.

Пористая структура литий-титанатного оксида обеспечивает в 30 раз большую площадь, чем графит, и в разы больший срок службы. Источник: КБ «Энергия»

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.

Источник