Всё чаще взоры человечества обращаются в сторону заботы об экологии и собственного здоровья. Если со вторым пунктом всё более или менее ясно — врачи, витамины, правильный образ жизни, режим и прочее, то вот с экологией несколько сложнее. Сейчас одним из главных пунктов в стратегии, направленной на улучшение экологической обстановки по всему миру, является декарбонизация. Промышленность снижает выбросы углеводородов посредством оптимизации производства, а транспортная индустрия популяризирует электромобили. Августовский обзор ключевых событий из мира электроэнергетики, подготовленный Алексеем Васильевым, как раз и посвящён различным новациям в сфере общественного и грузового транспорта, которая также постепенно избавляется от традиционных двигателей, переходя на экологически чистые способы перевозки. В качестве дополнительной информации Алексей расскажет о том, что может произойти с альтернативной генерацией в периоды повышенной нагрузки и представит новую противовирусную лампу из Японии.
В историю российского, да и мирового электротранспорта 25 августа 2020 г. войдет как дата окончательной ликвидации троллейбусной сети в Москве. В столице оставлен один собственный маршрут длиной 3,6 км, имеющий только историческое значение, а также троллейбусная линия «Химки-Москва», принадлежащая транспортному предприятию из города Химки. Значимость события обусловлена тем, что до 2015 г. троллейбусная сеть Москвы была самой большой в мире. По утверждению московских властей, закрытие движения троллейбусов связано с переходом на электробусы.
На самом деле, по факту пока произошла замена троллейбусов по большей части на современные дизельные автобусы с пониженным уровнем вредных веществ в выхлопных газах.
В 2014 г., на пике развития троллейбусной системы, по московским улицам ездило около 1600 «рогатых». Поскольку вместимость электробуса меньше, чем троллейбуса (85 чел. против 125 чел. у самого массового троллейбуса ЗИУ-682), эквивалентной заменой были бы не менее 2400 электробусов. В момент прекращения троллейбусного движения парк электробусов в Москве составлял 450 машин.
Лишь к 2024 г., когда количество электробусов в Москве доведут до 2600 штук, можно будет говорить о полной замене и даже расширении парка электротранспорта. Впрочем, критики справедливо отмечают, что модели электробусов, используемые в Москве, не позволяют избавиться полностью от углеводородного топлива, так как система отопления в зимнее время в них питается от дизельного двигателя. Этот двигатель, естественно, менее мощный, чем в используемый в обычном автобусе, но при этом на него пока не распространяются экологические стандарты.
В эксплуатируемых сейчас в Москве электробусах ЛиАЗ-6274 и КАМАЗ-6282 используются современные литий-титанатные аккумуляторы, представляющие собой разновидность литий-ионных АКБ. По утверждению производителя, количество циклов зарядки-разрядки составляет до 20000, батареи сохраняют работоспособность при низких температурах, вплоть до −30 ºC. Эти аккумуляторы пока не производятся в России и закупаются за рубежом. К сожалению, параметры обычных литий-ионных аккумуляторов российского производства пока не дотягивают до климатических условий Москвы, а также крайне напряженного режима эксплуатации транспорта в городе.
Сторонники перехода на электробусы отмечают, что, по сравнению с ранее использовавшимися в Москве троллейбусами, у электробусов намного ниже уровень шума, а также более плавный ход. Это правда, но перечисленные преимущества напрямую не связаны с принципом работы электробуса. Не следует забывать, что последнее крупное обновление троллейбусного парка в Москве произошло в 2015 г., а с 2017 г. «Мосгортранс» вообще не закупает троллейбусы. То есть сравнение идет с уже изношенными троллейбусами морально устаревших моделей, зачастую оснащенных электродвигателями, разработанными еще в советские времена. В московских электробусах стоят современные электродвигатели ZF AVE13, произведенные в Германии. Кроме этого, электробус КАМАЗ-6282 представляет собой унифицированную платформу, на которой может быть изготовлен современный троллейбус со столь же плавным ходом и таким же красивым салоном.
Поэтому основным выигрышем от замены троллейбусов на электробусы можно считать большую маневренность из-за отсутствия привязки к контактной сети. В более отдаленной перспективе возможно создание новых высокотехнологичных рабочих мест, но это реально только в том случае, если проблемы в экономике не помешают выполнению изначальных планов по закупке электробусов.
Электробусы с «гармошкой»
Повысить экономическую эффективность электробусов можно, если выпустить на линии сочлененные модели с «гармошкой». Именно на них сделали ставку в Берлине, где в августе 2020 г. начата эксплуатация 17 электробусов модели Solaris Urbino 18 electro.
Эти электробусы производства польской компании Solaris вмещают в себя до 120 пассажиров против 137 пассажиров у дизельного аналога. Достичь столь большой вместимости удалось, в том числе, благодаря мощным преобразователям на основе SiC-транзисторов, что является в данное время самой передовой технологией (в московских электробусах используются IGBT-модули).
Но основной проблемой в сдвоенных электробусах является отопление большого салона. К сожалению, компания BVT (оператор общественного транспорта в Берлине) не сообщает, каким образом будет реализовано отопление. Компания Solaris предлагает на выбор заказчикам три варианта: кондиционер в режиме отопления, дизель и тепловой насос с электропитанием. Последняя система считается наиболее современной, т. к. не требует дизеля, при этом на отопление даже в суровую зиму тратится не более 25 % заряда аккумуляторной батареи.
Кто быстрее — Nicola или Tesla?
В августе большой интерес у инвесторов и биржевых игроков вызвали акции новой компании Nicola. Эта американская фирма обещает в конце 2021 г. выпустить электрический седельный тягач (планы выпустить в следующем году свой седельный тягач, кстати, лелеет и Tesla), а в 2023 г. — седельный тягач на водородных топливных элементах. Работы ведутся в сотрудничестве с IVECO и GM.
Пока что идет работа над опытными образцами, тем не менее, Nicola уже принимает предзаказы на тягачи. Самой известной сделкой стал заказ от американского производителя знаменитого пенного напитка BUD на 800 тягачей для развоза продукции.
Среди инноваций, обещанных Nicola, — электрический тягач по весу будет сопоставим с аналогичным дизельным. Пробег от одной зарядки будет достигать 1200 км (модель Nicola Tre).
В перспективе Nicola может стать первой компанией, использующей в своих автомобилях новый тип аккумуляторов — литий-кремниевые. Эта технология, разработанная компанией GM, позволяет не только повысить технические характеристики аккумулятора, но и избавиться от применения в нем редкоземельных элементов.
Испытание для альтернативной энергетики
Электротранспорт по-настоящему приносит пользу экологии, когда он заряжается от возобновляемых источников энергии. В этом смысле показателен пример американского штата Калифорния, где на долю солнца и ветра приходится более 25 % вырабатываемой электроэнергии. До недавнего времени энергосистема Калифорнии считалась достаточно надежной — за 20 лет не было ни одного массового отключения. Но 15 августа энергосистема этого американского штата подверглась суровому испытанию.
В Калифорнии стояла сильная жара, в результате чего наблюдалось повышенное энергопотребление, обусловленное работой кондиционеров. Из-за безветренной погоды жара не спадала к вечеру. Когда садилось солнце, солнечные батареи уже прекратили выработку электроэнергии, но кондиционеры все еще работали на полную мощность. Из-за безветренной погоды генерация электричества ветряками упала на 1000 мВт относительно обычного уровня для этого времени. Вдобавок из-за технического сбоя временно прекратила работу электростанция мощностью 470 МВт. Все это привело к массовому отключению потребителей электроэнергии в Калифорнии, которое длилось с 18.28 до 18.48 по местному времени.
Подача электроэнергии возобновилась только тогда, когда подул сильный ветер и снова заработали на полную мощность ветряки. Следует отметить, что системы хранения электроэнергии оказались в условиях столь масштабного сбоя бесполезными. Теоретически ситуацию могло спасти быстрое наращивание импорта электроэнергии штатом. Но система управления энергосистемой оказалась просто не готова к таким действиям, т. к. ранее в Калифорнии наблюдался избыток электроэнергии.
В последующие дни жаркая погода сохранялась, но нового блэкаута удалось избежать, ограничив энергопотребление по плану действий в чрезвычайных ситуациях. По данным, публикуемым местной энергетической компанией CAISO, штат в течение месяца после блэкаута значительно нарастил импорт электричества.
Американская ассоциация ветроэнергетики уже выпустила заявление с требованием тщательно расследовать причины инцидента в Калифорнии и сделать из него соответствующие выводы.
Опасно для вирусов, безопасно для человека
В августе весь мир жил в ожидании «второй волны» коронавируса. И как раз в это время пришла сенсационная новость из университета Кобе (Япония). Там завершились клинические испытания принципиально новых эксимерных бактерицидных ламп, которые уничтожают вирусы и бактерии, но при этом не причиняют вреда людям. Такие лампы, по утверждению ученых, безвредны даже при использовании их в открытом излучателе, установленном в помещении, где постоянно находятся люди. Клинические испытания подтвердили эффективность и безопасность новинки.
Помимо излучения с длиной волны 254 нм, бактерии и вирусы уничтожает также излучение 222 нм. Данная длина волны практически не вызывает интенсивной генерации озона, как 185 нм. При этом излучение 222 нм не проникает вглубь тела человека, и потому безопасно. Его не пропускает верхний слой эпидермиса кожи, состоящий из неживых клеток. Не проходит такое излучение и через внешний слой роговицы глаза. Данные факты были уже несколько лет известны микробиологам, проблемой было создать мощный источник, работающий на данной волне. В конце концов это удалось японской компании Ushio, лампы которой и прошли испытания в университете Кобе.
Лампы Care222 производства Ushio относятся к эксимерным. В таких лампах свет излучается молекулами, состоящими из двух атомов, как минимум один из которых находится в состоянии энергетического возбуждения. Особенностью таких соединений является короткое время жизни, обычно несколько наносекунд, максимум — несколько секунд. Соответственно, главной задачей при создании эксимерной бактерицидной лампы является поддержание процесса создания и распада молекул эксимеров. Для излучения 222 нм используется комбинация криптона и хлора. Эксимерная лампа дает излучения на других длинах волн, являющихся побочными. Указанные составляющие задерживаются специальным фильтром. Ushio освоила в рамках серии Care222 выпуск излучающего модуля с потребляемой мощностью 12 Вт, а также ламп с потребляемой мощностью 20 и 300 Вт. О КПД ламп пока ничего не сообщается.
Помимо определенной длины волны, эксимерные лампы отличаются полным отсутствием ртути. Недостатком эксимерных ламп является их высокая цена. Ushio пока не начала официальные продажи своих ламп, но по косвенным данным можно предположить, что новые лампы будут примерно на порядок дороже газоразрядных ламп 254 нм с той же потребляемой мощностью. Наряду с высокой стоимостью, проблемой при внедрении ламп Care222 является отсутствие нормативной базы по их использованию. Поэтому старые добрые бактерицидные лампы на основе паров ртути нам еще послужат.
Автор: Алексей Васильев
