Как BMW сокращает выбросы CO2 дизельных грузовиков на 50%

Как сделать так, чтобы дизельный тягач для дальних перевозок выбрасывал на 50% меньше CO2, не меняя в нем ничего? Звучит как загадка, не правда ли? Однако новое пилотное решение, внедренное BMW Group Logistik и поставляемое партнерской фирмой Trailer Dynamics здесь, в Германии, может сделать именно это. В начале недели я поговорил с Мо Кёлльнером из BMW и Михаэлем Нимчем из Trailer Dynamics об этой технологии.

Ответ на вышеупомянутую загадку таков: это полуприцеп, в пол которого встроен массивный аккумуляторный блок (до 600 кВт/ч), и этот аккумулятор питает электрическую ось, расположенную под прицепом. Само по себе решение не является принципиально новым; электронные прицепы, или электрифицированные прицепы, существуют на рынке в различных формах уже несколько лет (хотя технология находится на относительно ранней стадии развития). Основной принцип также прост. Добавляя к дизельному тягачу аккумуляторный источник питания, вы сокращаете расход топлива дизельной части системы. Другими словами, вы создали большегрузный грузовик с подключаемым гибридным электродвигателем. Довольно просто, да?

Что делает решение Trailer Dynamics таким классным, так это его абсолютная «plug and play» (подключи и работай) природа. Фактически, компания утверждает, что ее электрические прицепы могут работать с *любым* грузовиком, к которому их физически можно прицепить. Никакого подключения прицепа к грузовику не используется; электронный прицеп работает совершенно независимо. Trailer Dynamics заявляет, что это делает их продукт уникальным* в этой области, поскольку большинство других решений для электронных прицепов требуют активной связи с подключенным грузовиком для обеспечения работы с электроприводом. BMW в настоящее время тестирует решение TD на своем автопарке BMW Group Logistik. (*Американская компания Range Energy также утверждает, что работает практически с любым грузовиком, и их решение кажется весьма похожим на Trailer Dynamics. Мы писали о них в мае. Главное отличие, которое я заметил, заключается в том, что Trailer Dynamics предлагает гораздо бóльшие батареи*, и их решение разработано для использования с европейскими конфигурациями тягачей-прицепов. Цифры расхода топлива BMW также указывают на то, что решение TD может быть более эффективным, но трудно сказать, насколько сопоставимы эти цифры, учитывая разницу в размере аккумуляторных блоков.)

TD достигает этого благодаря собственному набору датчиков, расположенному в шкворне прицепа. Там компьютерная модель управления получает данные от датчиков (используемых для мониторинга различных сил, действующих на шкворень) и преобразует их в решение о том, когда и в каком объеме подавать энергию на электродвигатели в оси. Логика системы учитывает ожидаемые параметры. Например, если прицеп знает, что грузовик в данный момент остановлен и начинает движение — когда большие грузовики расходуют топливо наиболее неэффективно — он подаст значительную мощность, чтобы привести грузовик в движение. Результатом является огромное снижение расхода дизельного топлива. Аналогично, если система обнаруживает, что грузовик движется в гору, будет обеспечена щедрая электрическая помощь, чтобы свести к минимуму последствия высокой расходной ситуации. Согласно веб-сайту TD, такие факторы, как погодные условия, топография маршрута и трафик, также могут учитываться, хотя мне было менее понятно, как именно они влияют на момент подачи питания прицепом. Система также может быть настроена на отключение, если емкость аккумулятора достигнет заданного предельного значения (что важно, так как операторы автопарка в идеале хотят гарантировать минимальный уровень заряда в любой момент).

Реклама — прокрутите дальше, чтобы увидеть больше контента

Сама система, по стандартам легковых электромобилей, является очень мощной. Используются аккумуляторные блоки емкостью 400 кВт/ч или 600 кВт/ч (позднее появится блок на 200 кВт/ч), причем конфигурация на 600 кВт/ч является наиболее востребованной среди потенциальных клиентов TD. Это связано с тем, что экономика эффективности, по-видимому, наиболее выгодна на более длинных маршрутах, где потребуется больший аккумулятор. Блок электродвигателя выдает до 580 кВт (777 л.с.), что впечатляет, но именно безумные 13 000 Нм крутящего момента выполняют основную работу (буквально). Зарядка также довольно быстрая: архитектура 800 В поддерживает зарядку переменным током мощностью 44 кВт и быструю зарядку постоянным током мощностью до 350 кВт. Гигантские показатели здесь имеют смысл, учитывая весовые нагрузки — BMW тестирует прицепы TD с полезной нагрузкой 16 метрических тонн, или более 35 000 фунтов. (В частности, BMW использует их для перевозки приводных агрегатов своих легковых автомобилей).

Что касается конечной эффективности, BMW наблюдает снижение расхода топлива **почти на 50%** на некоторых дальних маршрутах, которые она тестирует, что означает сокращение выбросов на этих маршрутах вдвое. Даже на более коротких маршрутах экономия топлива превышает 45%. Поскольку BMW использует 100% углеродно-нейтральные источники для подзарядки аккумуляторов прицепа, она оценивает, что каждый электронный прицеп может сократить выбросы CO2 из своего автопарка до 120 тонн в год. Для сравнения, предполагая, что «типичный» автомобиль с ДВС выбрасывает около 5 тонн CO2 в год, каждый оптимально используемый прицеп эквивалентен выводу 60 автомобилей с дорог. Все это к тому, что трудно переоценить, сколько топлива потребляет настоящий большой грузовик.

BMW также тестирует прицепы TD с электрическими грузовиками, где система эффективно действует как удлинитель запаса хода. В зависимости от конкретного грузовика, полезной нагрузки и маршрута, BMW заявляет, что запас хода электрического грузовика может быть увеличен в 2-3 раза, что открывает совершенно новые сценарии использования тягачей BEV. В одном из тестов BMW использовала неуказанный Volvo e-truck в сочетании с мегаприцепом TD, чтобы преодолеть более 600 км (373 миль) без подзарядки.

В идеальном мире дизельные грузовики были бы полностью заменены электрическими. Но в реальности, концепция проектирования грузовиков как долговечных активов означает, что грузовой транспорт с ДВС будет существовать значительно дольше, чем легковые автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Однако, если мы сможем достичь точки, когда системы электронных прицепов, подобные Trailer Dynamics, будут массово минимизировать расход топлива грузовым транспортом, мы все равно сможем оказать реальное чисто положительное влияние на выбросы, пока происходит этот переход. И поскольку этот тип системы выгоден как для тягачей с ДВС, так и для электротягачей (последние, возможно, даже в большей степени), это сценарий, в котором поэтапный гибридный переход имеет гораздо больше смысла. Здесь нет ничего избыточного, разработанного ради дизельных грузовиков; эти прицепы сохранят свою полезность и в эпоху грузовых автомобилей BEV.

Для BMW использование электрических грузовиков имеет дополнительное преимущество — низкорамные «мегаприцепы», которые она использует для значительной части своего транспортного парка, сильно ограничивают выбор доступных моделей электрогрузовиков. Таким образом, использование решения TD для мегаприцепов в качестве удлинителя запаса хода является отличным способом обойти эту проблему. (Мегаприцепы — это класс прицепов высокой вместимости, специально разработанный для использования в ЕС, где они остаются чрезвычайно популярными. Эти прицепы с максимизированным объемом требуют особого класса шасси грузовика с очень низким полом для буксировки, и это оставляет очень мало места для аккумулятора.)

Что касается проблем с установкой массивного аккумулятора на дно и без того перегруженного прицепа? Они не отсутствуют. По данным BMW, решения TD лучше всего подходят для перевозок в «кубических» конфигурациях — то есть, с максимальным использованием объема контейнера, а не его максимального веса. И, конечно, аккумулятор «каннибализирует» часть доступного пространства для груза. Но со временем и с развитием и усовершенствованием системы (снижение веса является одной из ближайших целей TD) все бóльшая полезная нагрузка станет осуществимой. Человеческий фактор — еще один важный момент, который следует учитывать. Предположим, оператор тягача по-прежнему ездит агрессивно. В этом случае возможно свести на нет значительную часть экономии топлива системы (BMW наблюдала изменчивость расхода топлива до 20% во время тестирования в зависимости от водителя). С экономической точки зрения BMW считает, что электронные прицепы значительно снизят эксплуатационные расходы автопарка, компенсируя первоначально более высокие затраты на приобретение оборудования.

В будущем TD предполагает, что сможет использовать свою технологию для повышения безопасности тягачей-прицепов на дороге, применяя мощность или тормозную силу двигателя для управления стабильностью (например, если грузовик находится в опасности быть занесенным в занос). В настоящее время компания только начинает свою деятельность и имеет в эксплуатации семь прицепов (еще один был только что доставлен).

Хотя уборка наших легковых автомобилей окажет реальное влияние на глобальные выбросы CO2, мы также должны учитывать влияние грузоперевозок. Согласно данным МЭА, автомобильные грузоперевозки составляют 30% всех глобальных транспортных выбросов, что делает их вторым по величине фактором после легковых автомобилей — и со значительным отрывом. (Для сравнения, все авиационные и морские перевозки вместе взятые вносят чуть более 10% глобальных выбросов каждая. Железнодорожный транспорт занимает скромный 1%).