Шахтные электромобили. С аккумулятором под землю
В Париже на Всемирной конференции по климату, которую проводит ООН, прозвучало громкое и, пожалуй, даже пугающее заявление.
Великобритания, Германия, Нидерланды, Норвегия и несколько штатов Северной Америки готовы «запретить использование и продажи автомобилей на горючем топливе».
Революция намечена на 2050 год. Это настоящий конец эпохи: двигатель внутреннего сгорания, без которого современную цивилизацию и представить нельзя, решили сбросить с корабля современности.
Автомобили будущего — это, конечно же, системы с электродвигателем. Ключевые причины носят экологический характер, к тому же сырьё для бензина и дизеля — ресурс исчерпаемый.
Но это всё перспективы наземные. А как быть с транспортом, который работает в рудниках и шахтах? Здесь подобные системы необходимы как воздух — в прямом смысле этого слова. Да и вообще: сжигать одни углеводороды, чтобы добыть другие, — это, согласитесь, парадокс.
И вот производители автомобилей для доставки горняков к месту добычи тоже стараются идти в ногу со временем: на прошедшей в Мюнхене выставке Bauma по меньшей мере две компании представили образцы подземных электромобилей.
В перспективе
Сразу оговоримся: подземная революция отменяется или, по крайней мере, откладывается. «Нету такого закона», который запретил бы использовать дизельные автомобили в шахтах. Если честно, и на российских улицах машина с электродвигателем — это пока большая диковинка. Да, есть у нас такая техника, имеются экземпляры и российского производства, направление считается перспективным, но перспективы эти пока относятся к неопределённому будущему.
Однако эксперты отрасли отмечают, что предпосылки для формирования такой индустрии есть и с каждым годом (если не сказать днём) они всё отчётливей.
«За рубежом действуют более жёсткие стандарты, и спрос на шахтные электромобили уже формируется. Скажем, в Латинской Америке такая техника уже работает. В России автомобили с электродвигателем пока не используют, но не стоит жить только сегодняшним днём — нужно смотреть в будущее.
Российским компаниям в целом интересно такое техническое решение, правда, внедрять автомобили с электроприводом они ещё не торопятся.
Но это однозначно вопрос времени. Поэтому сегодня многие производители работают над созданием шахтного автомобиля с электроприводом.
Наша компания старается работать на опережение», — объяснил региональный директор по странам СНГ компании Hermann Paus Maschinenfabrik GmbH Якоб Хафнер.
«В настоящий момент мы изготовили шесть аккумуляторных автомобилей, пять из них проданы клиентам — они успешно прошли испытания в Австралии и Канаде. В России мы ищем партнёра, который согласится вложиться в эту технику и провести испытания.
Пока таковых мы не нашли, но, я уверен, результаты нашей работы не заставят себя долго ждать. В целом будущее именно за электромобилями», — рассказал о своём опыте работы на российском и иностранном рынках технический директор АО «ИНДЭК» Александр Шепелев.
Экономика и экология
Коротко остановимся на преимуществах шахтных электромобилей. Коротко — потому что моменты эти на поверхности: здесь сплетаются экономика и экология.
Во-первых, нет дизельного двигателя — нет выхлопов. Это значит, руководство шахты экономит на вентиляционном оборудовании.
Выхлопы дизельного автомобиля — это угарный газ, окиси азота, сернистые, серные и другие ядовитые соединения. Не будем забывать, что современные нормативы оговаривают объём вентиляции на каждую лошадиную силу шахтной техники.
Во-вторых, как утверждают производители, эксплуатация электромобилей обходится дешевле — по сравнению с дизелем.
«Если посчитать затраты на ДТ, то окажется, что суммарно они за несколько лет перекрывают стоимость автомобиля. Электроэнергия обойдётся в 4–5 раз дешевле. При этом в данном случае мы можем работать с возобновляемыми источниками — использовать энергию ветряных и солнечных станций, ГЭС», — рассуждает Александр Шепелев.
Специалисты Hermann Paus Maschinenfabrik GmbH, основываясь на опыте добывающих предприятий в Северной и Южной Америке и Австралии, также говорят о возможности экономии 50% затрат на топливо.
«Аккумуляторные автомобили расходуют энергию очень рационально. Все знают, что трамвай в режиме торможения возвращает энергию в контактную сеть. Здесь — то же принцип. Когда машина будет ехать по уклонам, она, так скажем, будет сама себя заряжать. Это же шаг к вечному двигателю!», — добавляет Александр Шепелев.
В-третьих, это же какая экономия на масле! Да, остаются узлы, для которых оно необходимо, но таковых в разы меньше. То есть ТО нужно проводить реже, да плюс никаких протечек.
В-четвёртых, подземное пространство очень опасно из-за скопления метана, а электродвигатель можно сделать полностью герметичным, так что никакой искры просто не возникнет. Такую конструкцию можно эксплуатировать в шахтах, опасных по газу и пыли.
Поразительно, что с такими перспективами мир ещё не пересел на аккумуляторные батареи. Подвох опять же на поверхности: велики стартовые затраты. Как автомобиль Tesla оказывается в несколько раз дороже бензинового, так и подземный электромобиль не может сравниться по цене со своим дизельным собратом. Поскольку указания «сверху» не было, нести лишние затраты владельцы рудников и шахт не хотят.
«Переоборудовать на аккумуляторный ход можно любое транспортное средство — техническая возможность есть. Правда, стоимость такого переоборудования сопоставима с ценой самого автомобиля. Но это опять же ситуация временная. Стоимость аккумуляторов снижается каждый год — регулярно появляются новости о модернизации, ведущей к удешевлению», — обозначает перспективы Александр Шепелев.
Герои, на сцену!
От автомобилей вообще — к автомобилям конкретно. Давайте посмотрим на электромобили, которые производители представляют уже сегодня.
Компания Hermann Paus Maschinenfabrik GmbH демонстрировала в Мюнхене машину для доставки персонала MinCa 5.1E. Точнее, собственно электрическую его версию (разработана совместно с Danfoss Mobile Electrification, которая как раз и специализируется на интеллектуальных электрических и гибридных силовых агрегатов для автомобилей различного назначения), потому как дизельная публике уже давно известна. Электродвигатель имеет мощность 50 кВт, привод предусмотрен полный, грузоподъёмность машины — 1200 кг. Вмещает автомобиль пять человек.
ЭКСПЕРТ
Виктор Москалев,
директор по маркетингу ООО «Энер Зэт»
«Мы разрабатываем решения для электрической подземной техники. Сейчас в работе комплект батарей для погрузочно-доставочной машины. Ключевая сложность подобных проектов заключается в ограниченных габаритах такой техники, большом количестве необходимой энергии. Пожелания заказчиков обычно сводятся к тому, чтобы машина могла работать на одной зарядке не менее 6 часов, то есть могла «продержаться» рабочую смену. Большинство производителей решает эту задачу, предусматривая смену батарей в течение этого периода.
Мы разрабатываем новое решение, основанное на быстрой зарядке. По расчетам, заряда, восполняемого за 18 минут, будет хватать на работу ПДМ в течение 2.5-3 часов. Отдельные заказчики из горной отрасли подтвердили, что в течение смены в работе ПДМ допустимы небольшие перерывы, связанные с их технологическим циклом. При реализации проекта мы сотрудничаем с производителями погрузочно-доставочных машин, заинтересованных в выпуске новой техники».
«На Bauma мы представили готовый к работе электромобиль — в любой момент он может быть продан заказчику. Машина вызвала очень большой интерес у посетителей выставки: у нас всё время были гости, мы отвечали на множество вопросов.
Помимо самой конструкции посетители отмечали удачный дизайн автомобиля и говорили, что на такой машине будет комфортно ездить даже в некомфортных условиях шахты», — рассказал Якоб Хафнер.
Наш второй герой — автомобиль Miller Reley. Его номинальная механическая выходная мощность 100 кВт, а максимальная — 170 кВт.
НАЗАД В БУДУЩЕЕ
По большому счёту всё новое — это хорошо забытое старое. Электрический транспорт в «подземке» работает уже почти целый век. Ещё в 1930-х годах в СССР появился шахтный аккумуляторный электровоз, и эта система до сих пор применяется в угольной промышленности для различных целей. Порядка 80% местных локомотивов работают именно так. Правда, здесь используются щелочные и кислотные тяговые аккумуляторы, заключённые в батарейный ящик.
Но система безопасна: аккумуляторы закрываются бронированным листом, он притягивается болтами, так что защита от искры продумана. Конечно, современные аккумуляторы намного совершеннее, но проверку временем сама идея уже давно прошла.
Производитель заявляет, что в конструкции использовано меньшее количество движущихся частей (по сравнению с дизельными аналогами, которые опять же имеются). За счёт этого удаётся снизить вибрацию, а также расходы на ремонт и замену деталей. Автомобиль чуть более вместительный: в нём могут ехать до восьми человек.
Помимо нового двигателя, разумеется, есть и другие отличия от дизельных версий, но в целом конструкция, обусловленная условиями подземной работы, схожа.
«В любом случае, это внедорожник. У него усиленная подвеска, пружины, мосты. Предусмотрены безопасные тормоза в масляной ванне. У них повышенный ресурс — служат порядка 3–4 лет», — представляет своего «подопечного» Александр Шепелев.
«Машина имеет полную степень защиты, соответствует стандартам техники, работающей в шахте. Например, она имеет увеличенную толщину стенки, чтобы, например, упавший камень не смял машину и находящиеся внутри люди не пострадали. В управлении автомобилем ничего не поменялось», — говорит Якоб Хафнер о MinCa 5.1E.
Начинаем производственную зарядку!
Ну а теперь важнейший вопрос: ёмкость аккумуляторов. Во многом именно этот показатель определит перспективность использования автомобилей этого типа. Как и время, которое придётся потратить на зарядку: с привычными видами топлива этот вопрос решается просто и быстро.
«Испытания показывают, что машина может бесперебойно работать 8 часов. В целом это довольно успешный показатель, но, что называется, нет предела совершенству. Каждый заказчик хочет, чтобы машина работала как можно дольше, и производители стремятся эту потребность удовлетворить.
Над временем, которое необходимо для зарядки, мы пока работаем — стараемся его уменьшить. Поскольку работы идут непосредственно сейчас, итоговое значение я смогу назвать чуть позже», — описывает возможности техники Якоб Хафнер.
«У нас предусмотрена гибридная система зарядки. От внешнего источника постоянного тока на 100% аккумуляторы заряжаются за 30 минут. От встроенного зарядного устройства переменного тока — 2,5 часа. Аккумуляторный блоки необслуживаемые, рассчитаны они на 8000 циклов зарядки/разрядки. Это работа машины на протяжении примерно 5 лет. Далее аккумуляторы можно заменить и продолжить эксплуатировать автомобиль», — характеризует достижения производителя Александр Шепелев.
По километражу, говорят эксперты, сориентироваться сложно. Это же не трасса, а подземная выработка: здесь и спуск, и подъём, и перемещение по воде, и перепады скорости.
Такие показатели делают уже представленные на рынке машины вполне работоспособными, однако от зарядной логистики всё-таки никуда не уйти. Доставку людей к месту добычи необходимо будет организовать таким образом, чтобы в перерывах автомобиль находился у пунктов зарядки. Но это, конечно, дело житейское: ДТ тоже не по щелчку пальцев заливается. Зарядные пункты можно разместить под землёй, ведь многое оборудование в шахте работает от электричества: буровые системы, электровозы, вентиляторы, осветительные приборы, наконец. Зарядные пункты предполагаются по аналогии с наземными.
Производители уверены: будущее наступит очень скоро.
«Думаю, к следующему году мы уже найдём заказчиков в России», — уверен Александр Шепелев.
«Мы надеемся, что первые машины мы сможем поставить уже в следующем году», — не отстаёт Якоб Хафнер.
Специалист компании «Индэк» вообще уверен в том, что не за горами тот день, когда электромобили и на земле, и под землёй станут обыденной реальностью. Тем более что первые ласточки в виде планов на 2050 год уже имеются.
