Вы здесь

Экобус - экологичный городской транспорт на основе микротурбин

Российское  конструкторское  бюро Тролза разработало новинку – ЭКОБУС

ЭКОБУС - городской транспорт, основой которого стала газовая микротурбинная установка

В современном мире экология городов, подвергается серьезным испытаниям, и одним из главных виновников этого является городской транспорт. Одним из главных направлений развития городского пассажирского транспорта было и остается применение экологически чистого, удобного и  экономичного транспорта. Появление на городских улицах нового общественного транспорта, сочетающего в себе экологичность троллейбуса и маневренность автобуса, — не фантастические прогнозы, а настоящая реальность.

Если вдуматься в корни названия инновационного городского транспортного средства, то сразу становится ясно, что ЭКОбус — это экологически чистый автобус. Экобус - мобильное, экологичное и экономичное транспортное средство, придя на замену загрязняющим атмосферу дизельным автобусам, позволит кардинально улучшить состояние окружающей среды. Теплый и уютный салон в сочетании с низкопольной платформой и бесшумной силовой установкой на основе газовой микротурбины Capstone сделают этот вид транспорта комфортным для пассажиров.

Гибридный привод, основой которого является микротурбинная установка Capstone, обеспечивает движение Экобуса по городским маршрутам с минимальным уровнем шума и выбросами токсичных веществ.

Действующий образец Экобуса был официально представлен заводом-изготовителем в мае 2008 года. На сегодняшний день Экобус уже прошел все необходимые испытания, получил сертификаты качества и готов к запуску в серийное производство. 

Прим. редакции - из писем читателей:

Недостатком экобуса, к сожалению, является достаточно высокий расход топлива у микротурбинной силовой установки.

Экобусу фактически нереально соперничать с современными поршневыми турбодвигателями немецкого производства, замечательно работающими на газомоторном топливе, но с гораздо более доступными ценами, простой конструкцией, немецкой экономичностью и отличной экологией.

Современный поршневой газовый турбомотор успешно работает и в гибридном режиме, сохраняя неприхотливость и понятное, простое обслуживание на базе имеющихся автобусных парков.

Недостатком экобуса является и крайне высокая цена силовой установки - американской микротурбины, дорого и её обслуживание - ведь все производится за океаном.

Экологические преимущества Экобуса, при объективном рассмотрении ничтожны.

В данном проекте, с точки зрения современной инженерной мысли, выбор в качестве силовой установки микротурбины с её низким КПД, не совсем понятен и вряд ли оправдан, разве что это сделано для открытия Америки.

Экобус - описание

ЭКОБУС «Тролза-5250» разработан на базе серийно выпускаемой модели и оборудования низкопольного троллейбуса «Тролза-5265».

В качестве энергоустановки применен микротурбинный генератор Capstone, мощностью 65 кВт с воздушным охлаждением.

Малые габаритные размеры и масса микротротурбогенератора и его преобразователей напряжения позволили сохранить низкий пол по всему салону автобуса и установить оборудование для работы на сжатом или сжиженном природном газе, что было бы невозможно при использовании другого типа силовой установки.

Компримированный  природный газ является на данный момент наиболее дешевым и перспективным топливом, поэтому инфраструктура заправочных станций продолжает расширяться.

Кроме этого, микротурбогенератор способен работать на широком спектре уже применяемых и перспективных видах топлива, а именно, на дизельном топливе, керосине, пропан-бутановой смеси, биодизеле и биогазе, что позволяет легко адаптировать автобус к инфраструктуре заказчиков(?).

В отличие от дизельного двигателя турбина не требует замены смазочного масла и топливных фильтров. Ресурс микротурбины до капитального ремонта составляет 60 тыс. часов(?), что значительно сокращает расходы на обслуживание по сравнению с дизельным двигателем и оправдывает затраты на начальную стоимость турбины. Экологические характеристики микротурбины, более чем на порядок превышают характеристики дизельных двигателей и в 6 раз лучше характеристик двигателей на газовом топливе, использующих на выхлопе фильтры и нейтрализаторы.

 

Сравнение уровней выбросов оксида азота

Рис.1. Сравнение уровней выбросов оксида азота
для двигателей автобусов различных фирм  и микротурбогенератора Capstone.

Микроурбина отличается чрезвычайно низким уровнем шума при работе, который не превышает 78 дБ, что максимально приравнивает шум при работе автобуса к шуму троллейбуса.

В качестве накопителя энергии привода, применяются модули электрохимических конденсаторов с воздушным охлаждением, которые обеспечивают максимальную мощность при разгоне автобуса, а также накапливают энергию рекуперативного торможения.

Выбор в качестве накопителя энергии электрохимических  конденсаторов с водным электролитом обусловлен максимальным КПД в цикле заряд/разряд, малыми массогабаритными параметрами, отсутствием обслуживания в течение всего срока эксплуатации (проведения ежедневных восстановительных циклов, долива электролита и т.д., характерных для аккумуляторных батарей), высокой пожаро- и вызрыво- безопасностью, длительным сроком службы. 

Движение  автобуса реализуется за счет передачи вращающего момента от асинхронного тягового двигателя номинальной мощностью 125 кВт, управляемого транзисторным преобразователем, который обеспечивает максимальную эффективность использования энергии при разгоне и рекуперативном торможении автобуса. Микропроцессорная система управления приводом и микротурбиной дает возможность достижения минимального расхода топлива и имеет мощную систему контроля и диагностики.

По результатам  проведенных испытаний тяговый  привод обеспечивает расход энергии от 1,1 до 1,56 кВт.ч/км в зависимости от степени наполнения салона, а турбина при этом потребляет от 28 до 41 м3 газа на 100 км пробега. Таким образом, опытный гибридный привод(!) на основе микротурбины(?) уже сейчас имеет расхода газа ниже на 40 % по сравнению со стандартными автобусами на газовом топливе.

Инновационный двигатель Экобуса — микротурбина

В основу гибридного двигателя положена микротурбинная установка Capstone C65, вырабатывающая электроэнергию за счет сжигания газового топлива, которая аккумулируется в специальных накопителях энергии. Гибридный тяговый привод обеспечивает движение большого городского автобуса по маршруту с минимальным уровнем шума и выбросами токсичных продуктов. В стандартный комплект электропривода входит асинхронный тяговый электродвигатель.

Оборудование  энергетической установки:

Газовый микротурбогенератор Электрическая мощность 65 кВт
Рабочее напряжение 200-720В
Расход  топлива (метана) 0,33 м3/кВтч
Тяговый асинхронный двигатель ТАД-200М4. Номинальное рабочее  напряжение 380 В
Мощность  на валу в часовом режиме не менее 125 кВт
Частота вращения вала номинальная 1950 об/мин
Максимальная  частота вращения 4000 об/мин
Накопители  энергии Диапазон рабочих  напряжений 576-288 В
Максимальная  мощность не менее 570 кВт
Рабочая температура -50/+70
Отдаваемая  энергия при мощности 110 кВт 3,5 МДж
Время разряда  при мощности 110 кВт 31 с
Масса с учетом охлаждающего оборудования 520 кг 

Инновационный Экобус – салон 

Салон экобуса оборудован 10 боковыми окнами. Салон оборудован современными комфортабельными сиденьями, два из которых оборудованы для перевозки инвалидов с ограниченной подвижностью. Эти места оснащены кнопкой звукового сигнала водителю и дополнительными поручнями. Стандартно оборудованный салон имеет три отопителя электрокалориферного типа. Вентиляция салона  естественного типа, через сдвижные форточки и крышевые люки. Внутреннее освещение пассажирского помещения осуществляется люминесцентными светильниками, имеющими режимы полного, частичного и аварийного освещения.

В качестве напольного покрытия используются современные качественные материалы, как российских производителей, так и импортные. 

Инновационный Экобус – технические характеристики

Колёсная формула 4 Х 2
Тип кузова / Ресурс, лет вагонной компоновки, несущий, / 12
Высота  пола над уровнем дороги 360 мм 
Высота подножки 345 мм 
Габаритные  размеры Длина 11700 мм 
Ширина 2550 мм 
Высота 3500 мм 
Масса автобуса в снаряженном состоянии 11400 кг 
Максимальная  техническая масса 18000 кг 
Пассажировместимость (в т.ч. мест для сидения) 95 (19) чел.
Количество/ширина дверей 2/1300 + 1/650
Максимальная  скорость при полной нагрузке 60 км/ч 
Запас хода до дозаправки 450 км 
Тяговый электропривод тяговый асинхронный  электродвигатель с автоматическим двухполюсным выключателем, тяговой  выпрямительно-инверторной установкой на основе IGBT с микропроцессорной системой управления.
Уровень токсичности выхлопных газов  
   - для жидкого топлива в соответствии с  требованиями Евро-5
   - для компримированного  газа в соответствии с  требованиями Евро-5
Уровень шума в салоне не более 82 дБ
Современные технические решения, реализуемые  в модели   гибридный  тяговый привод,
   рекуперация,
   конденсаторная система накопления  и хранения энергии,
Вентиляция естественная, через  форточки и потолочные люки, в кабине водителя установлен потолочный вентилятор. Возможна установка климатической системы в кабине водителя и пассажирском салоне.

Экобус - экологичный транспорт для крупных и средних городов 

Во многих крупных и средних городах России и СНГ  Экобус мог бы стать альтернативой автобусу, точнее его новым дополнением. Так как в основе привода Экобуса используется электрическое тяговое оборудование - микротурбина, данный транспорт легко и быстро приживется в троллейбусных парках и сделает эти муниципальные предприятия по мобильности и экономике конкурентоспособнее традиционных автоколонн (?). 

Мировой опыт применения микротурбин  в качестве силовых  установок

Аналоги первого  российского Экобуса, на базе микротурбин Capstone, уже несколько лет успешно эксплуатируются Америке, Великобритании, Новой Зеландии и других странах мира. Так, например, Администрация городского пассажирского транспорта г. Нью-Йорка в США в 2007 году приобрела партию автобусов для их применения в густонаселенных районах с целью снижения топливных затрат и улучшения экологической обстановки. Подобные автобусы эксплуатируются в Международном аэропорту города Шарлотт штата Северная Каролина (США).

По маршруту вдоль недавно реконструированной набережной Ньюкасла в Великобритании ежедневно курсирует 10 современных  автобусов. Микротурбины Capstone C30, установленные на борту экологичных автобусов, работают во взаимодействии с бортовыми аккумуляторами, что позволяет непрерывно производить электроэнергию необходимую для движения автобуса. При поступлении соответствующей команды от автоматической системы контроля автобуса микротурбина производит подзарядку батарей, благодаря этому автобусы могут работать до 10 часов в день без подзарядки или заправки в парке.

В Новой  Зеландии четыре автобуса с приводом от микротурбины Capstone уже более 2 лет эксплуатируются при 14-ти часовом графике работы.

В июне 2009 года компания Langford Performance Engineering Ltd. выпустила гибридный автомобиль Ford на базе микротурбины Capstone C30. Langford Performance Engineering, расположенная в Веллингборо, Великобритания, модернизировала семиместный кроссовер Ford S-Max, превратив его в полный гибрид (PHEV) с микротурбиной С30 под капотом. Представители компании заявили, что автомобиль "Whisper Eco-Logic" на демонстрационных тестах проехал 130 км на одном галлоне (3.8 л) топлива.