15.06.2007
В то время как общемировые цены на энергоносители растут, а требования по сокращению загрязняющих выбросов становятся все строже, MAN Nutzfahrzeuge AG все больше сосредотачивается на разработке гибридных технологий, в том числе и для их использования в городских автобусах. Дизельно-электрические гибридные системы отличаются низким потреблением топлива, а также позволяют решить проблемы, связанные с сокращением выбросов CO2. Более того, гибридные системы идеально подходят для использования совместно с альтернативными видами топлива и системами привода. MAN является одним из основополагателей в подобных концепциях: начиная с 70-ых годов инженеры MAN работают над самыми разными технологиями по сохранению и использованию энергии торможения, занимаются тестированием гидравлических систем сохранения энергии, механических систем с использованием маховых колес, а также разрабатывают способы преобразования полученной энергии в электрическую и методы ее эффективного хранения. Однако, до настоящего времени эти довольно дорогие технологии не становились основой экономически-жизнеспособных решений.
С новым гибридным городским автобусом MAN Lion´s City с низким полом, который знаменует заметный скачок в движении к серийному производству, разработчики MAN открывают новую главу в истории развития гибридных технологий. "Наш концептульный автобус сочетает в себе множество испытанных компонентов", - говорит Эберхарт Хипп (Eberhard Hipp), глава отдела прогрессивных разработок MAN Nutzfahrzeuge Group, добавляя: "мы уделяем большое внимание сокращению издержек, таким образом, в среднесрочной перспективе мы сможем предложить нашим клиентам экономичный автобус, который окупается за несколько лет". На международном конгрессе транспортных компаний UITP в Хельсинки NEOMAN Bus Group, а также отдел автобусов MAN Nutzfahrzeuge AG впервые представляют мировой аудитории новую концепцию автобусов. Запуск серийного производства автобусов, которое начнется с небольшого парка для заказчиков, запланирован на 2010 год.
Сохраняя топливо и разгоняясь на энергии торможения
Работа городских автобусов с большим числом остановок представляет идеальные условия для использования энергии торможения. Автобусы, вес которых обычно не превышает 18 тонн, в основном используются на низких скоростях и очень часто разгоняются только для того чтобы почти сразу затормозить и остановиться. В обычных автобусах кинетическая энергия в основном преобразуется в неиспользуемое тепло, в то время как гибрид Lion´s City трогается после остановок используя только электрическую энергию, преобразованную из энергии, выделяемой при торможении. До 45% всего времени работы городских автобусов приходится на автобусные остановки, где автоматическая система стоп-и-старт помогает сохранять дорогостоящее топливо. В гибриде Lion´s City компания MAN использовала множество средств, которые позволяют значительно снизить расход топлива. Д-р Стефан Кершл (Dr. Stefan Kerschl), разработчик автобусов и менеджер проекта, говорит о снижении расхода топлива минимум на 20-25% и о значительном сокращении выхлопных газов.
Эти факты также подтверждаются великолепными результатами работы в транспортной компании VAG предыдущей модели автобуса, который прошел более чем 30 000 километров, обслуживая пассажиров Нюрнберга. Последние сравнительные испытания с обычными автобусами со схожими характеристиками и вместительностью, проведенные в 2005 году, позволили получить точные данные на эту тему.
Серийная гибридная система с оптимизированным дизельным двигателем
Как и его предшественник, новый гибридный автобус MAN с низким полом создан на основе серийной гибридной технологии. Стандартный 6-ти цилиндровый однорядный двигатель MAN D0836 LOH с технологией MAN PUREdiesel, которая не требует использования специальных добавок к топливу и соответсвует нормам EEV по ограничению выхлопных газов, вырабатывает энергию для высокопроизводительного генератора, который, в свою очередь, питает два электрических мотора. В сочетании с инвертирующими усилителями мощности, эти электрические моторы через суммирующую коробку передач приводят в движение переднюю ось, разработанную специально для низкопольных автобусов и оборудованную очень широкими покрышками. Высокоэффективная электроника соединяет систему привода с закрепленной на крыше системой хранения энергии. Сама система хранения энергии состоит из 12 модулей высокопроизводительных конденсаторов, которые наиболее эффективным способом сохраняют полученную энергию торможения, что делает эту систему идеальной для использования в городских автобусах.
Моторы, приводящие автобус в движение, могут снабжаться энергией как посредством дизельного двигателя/генератора и аккумулятора, так и только одним аккумулятором. В результате, гибрид Lion´s City отъезжает от остановок только на электрической энергии без выбросов выхлопных газов, и активизирует дизельный двигатель только когда возрастает необходимость энергии, что является очень важным преимуществом, особенно на автобусных станциях, где постоянно проходят отправления автобусов и, как следствие, выбрасывается большое количество выхлопных газов. Небольшие объемы энергии, которые, например, необходимы для питания вспомогательных приспособлений и электроники автобуса, обычно производятся при помощи аккумулятора на супер-конденсаторах. Новейшая сложная система управления энергией автоматически включает и выключает дизельный двигатель, когда автобус останавливается или трогается.
Когда автобус находится в движении, дизельный двигатель поставляет необходимый объем входной мощности, а также требуемую электрическую энергию для вспомогательных электрических приборов, в зависимости от состояния заряда аккумулятора. В отличие от обычных серийных автобусов, работа кондиционера и гидроусилителя руля обеспечивается только электрической энергией. 6-ти цилиндровый двигатель MAN с низким уровнем выхлопных газов во все моменты времени работает в оптимальном режиме. "В дополнение к этому, быстро происходящие изменения загруженности автобуса поглощаются аккумулятором энергии, который запускает так называемый флегматизированный режим работы дизельного двигателя", - говорит Стефан Кершл. Все эти факторы позволяют достичь низких показателей расхода топлива, а также образцовых показателей по выбросам выхлопных газов.
Экономичная работа при помощи высокопроизводительных конденсаторов
Системы, основанные на использовании супер-конденсаторов, получают энергию при торможении автобуса. Электрический тормоз мощностью до 150 кВ приводится в действие при нажатии тормозной педали и работает как единственное средство для торможения. При необходимости большей тормозной силы в действие приводится основной тормоз. Приводные двигатели служат генераторами, преобразуя энергию торможения в электрическую энергию, которая будет использована при следующем ускорении автобуса.
Супер-конденсаторы в корне отличаются от других средств хранения энергии, таких как батареи и т.п., их особенно высокой величиной плотности рассеиваемой мощности, объемом сохраняемой энергии, надежностью и повышенной эффективностью. Отсутствие движущихся частей и необходимости в сервисном обслуживании – это еще два фактора, которые уже сейчас позволяют говорить об экономической эффективности данных средств хранения энергии. С точки зрения весового баланса решение с использованием конденсаторов также превосходит вариант с батареями, поскольку низкопольный автобус с супер-конденсаторами, которому не требуются более тяжелые батарейные блоки, практически сравнивается в весе с городскими автобусами на природном газе. "В настоящее время батареи должны использоваться только в некоторых случаях", - говорит Кершл, добавляя:”при повседневном использовании, супер-конденсаторы гораздо менее чувствительны, нежели батареи”. Благодаря еще большему сокращению внутренней сопротивляемости, потери энергии при ее хранении в системах на супер-конденсаторах были значительно уменьшены, а эффективность хранения заметно увеличена. Не менее важен и тот факт, что улучшенная система воздушного охлаждения обеспечивает в среднем такой же эксплуатационный ресурс высокопроизводительных конденсаторов как и срок службы серийных автобусов.
В использовании гибридный автобус Lion´s City Hybrid выделяется высокой степенью эффективности. Расстояния, которые способен пройти этот автобус, удовлетворяют даже самым требовательным ожиданиям. Это неудивительно, учитывая тот факт, что даже после длительного бездействия два электрических мотора выдают максимальный вращающий момент до 800 Нм. При ежедневной работе по перевозке пассажиров следует учитывать несколько факторов. Салон автобуса практический соответствует салонам обычных автобусов. Но из-за необходимости размещения всех специфических приспособлений в задней части и на крыше автобуса стандартный моторный отсек был расширен. В результате, очень короткие трубы подвода охлаждающей жидкости и высокоэффективные кабели дали положительный эффект на работу карданной передачи. Выбранные составляющие, которые еще будут адаптированы для серийного производства, немного ограничивают возможности заказчиков. Операторы теряют два сидячих места, но имеют выбор между двухдверной или трехдверной конструкциями автобуса.
IDEAS – проект Федерального министерства экономики Германии
В рамках проекта IDEAS (инновационные дизельно-электрические гибридные системы для городских автобусов) MAN Nutzfahrzeuge AG вместе со своим партнером, компанией Siemens A&D, разрабатывают гибридные системы с дизельными двигателями для использования в городских зонах. Автобусы, разработанные в рамках данного проекта, в настоящее время используются в ежедневной работе компании VAG, которая отвечает за общественный транспорт города Нюренберг. Важным аспектом этих исследований является изменение в работе операторов гибридных автобусов: возможный рост инвестиционных расходов, текущих издержек и расходов на техническое обслуживание. Проект поддерживается Федеральным министерством экономики Германии (BMWI) и является частью исследовательской программы "Mobilität und Verkehr" (мобильность и транспорт).
Мировая премьера в Хельсинки: гибридный городской автобус нового поколения MAN Lion´s City.
|
 |
В то время как общемировые цены на энергоносители растут, а требования по сокращению загрязняющих выбросов становятся все строже, MAN Nutzfahrzeuge AG все больше сосредотачивается на разработке гибридных технологий, в том числе и для их использования в городских автобусах. Дизельно-электрические гибридные системы отличаются низким потреблением топлива, а также позволяют решить проблемы, связанные с сокращением выбросов CO2. Более того, гибридные системы идеально подходят для использования совместно с альтернативными видами топлива и системами привода. MAN является одним из основополагателей в подобных концепциях: начиная с 70-ых годов инженеры MAN работают над самыми разными технологиями по сохранению и использованию энергии торможения, занимаются тестированием гидравлических систем сохранения энергии, механических систем с использованием маховых колес, а также разрабатывают способы преобразования полученной энергии в электрическую и методы ее эффективного хранения. Однако, до настоящего времени эти довольно дорогие технологии не становились основой экономически-жизнеспособных решений.
С новым гибридным городским автобусом MAN Lion´s City с низким полом, который знаменует заметный скачок в движении к серийному производству, разработчики MAN открывают новую главу в истории развития гибридных технологий. "Наш концептульный автобус сочетает в себе множество испытанных компонентов", - говорит Эберхарт Хипп (Eberhard Hipp), глава отдела прогрессивных разработок MAN Nutzfahrzeuge Group, добавляя: "мы уделяем большое внимание сокращению издержек, таким образом, в среднесрочной перспективе мы сможем предложить нашим клиентам экономичный автобус, который окупается за несколько лет". На международном конгрессе транспортных компаний UITP в Хельсинки NEOMAN Bus Group, а также отдел автобусов MAN Nutzfahrzeuge AG впервые представляют мировой аудитории новую концепцию автобусов. Запуск серийного производства автобусов, которое начнется с небольшого парка для заказчиков, запланирован на 2010 год.
Сохраняя топливо и разгоняясь на энергии торможения
Работа городских автобусов с большим числом остановок представляет идеальные условия для использования энергии торможения. Автобусы, вес которых обычно не превышает 18 тонн, в основном используются на низких скоростях и очень часто разгоняются только для того чтобы почти сразу затормозить и остановиться. В обычных автобусах кинетическая энергия в основном преобразуется в неиспользуемое тепло, в то время как гибрид Lion´s City трогается после остановок используя только электрическую энергию, преобразованную из энергии, выделяемой при торможении. До 45% всего времени работы городских автобусов приходится на автобусные остановки, где автоматическая система стоп-и-старт помогает сохранять дорогостоящее топливо. В гибриде Lion´s City компания MAN использовала множество средств, которые позволяют значительно снизить расход топлива. Д-р Стефан Кершл (Dr. Stefan Kerschl), разработчик автобусов и менеджер проекта, говорит о снижении расхода топлива минимум на 20-25% и о значительном сокращении выхлопных газов.
Эти факты также подтверждаются великолепными результатами работы в транспортной компании VAG предыдущей модели автобуса, который прошел более чем 30 000 километров, обслуживая пассажиров Нюрнберга. Последние сравнительные испытания с обычными автобусами со схожими характеристиками и вместительностью, проведенные в 2005 году, позволили получить точные данные на эту тему.
Серийная гибридная система с оптимизированным дизельным двигателем
Как и его предшественник, новый гибридный автобус MAN с низким полом создан на основе серийной гибридной технологии. Стандартный 6-ти цилиндровый однорядный двигатель MAN D0836 LOH с технологией MAN PUREdiesel, которая не требует использования специальных добавок к топливу и соответсвует нормам EEV по ограничению выхлопных газов, вырабатывает энергию для высокопроизводительного генератора, который, в свою очередь, питает два электрических мотора. В сочетании с инвертирующими усилителями мощности, эти электрические моторы через суммирующую коробку передач приводят в движение переднюю ось, разработанную специально для низкопольных автобусов и оборудованную очень широкими покрышками. Высокоэффективная электроника соединяет систему привода с закрепленной на крыше системой хранения энергии. Сама система хранения энергии состоит из 12 модулей высокопроизводительных конденсаторов, которые наиболее эффективным способом сохраняют полученную энергию торможения, что делает эту систему идеальной для использования в городских автобусах.
Моторы, приводящие автобус в движение, могут снабжаться энергией как посредством дизельного двигателя/генератора и аккумулятора, так и только одним аккумулятором. В результате, гибрид Lion´s City отъезжает от остановок только на электрической энергии без выбросов выхлопных газов, и активизирует дизельный двигатель только когда возрастает необходимость энергии, что является очень важным преимуществом, особенно на автобусных станциях, где постоянно проходят отправления автобусов и, как следствие, выбрасывается большое количество выхлопных газов. Небольшие объемы энергии, которые, например, необходимы для питания вспомогательных приспособлений и электроники автобуса, обычно производятся при помощи аккумулятора на супер-конденсаторах. Новейшая сложная система управления энергией автоматически включает и выключает дизельный двигатель, когда автобус останавливается или трогается.
Когда автобус находится в движении, дизельный двигатель поставляет необходимый объем входной мощности, а также требуемую электрическую энергию для вспомогательных электрических приборов, в зависимости от состояния заряда аккумулятора. В отличие от обычных серийных автобусов, работа кондиционера и гидроусилителя руля обеспечивается только электрической энергией. 6-ти цилиндровый двигатель MAN с низким уровнем выхлопных газов во все моменты времени работает в оптимальном режиме. "В дополнение к этому, быстро происходящие изменения загруженности автобуса поглощаются аккумулятором энергии, который запускает так называемый флегматизированный режим работы дизельного двигателя", - говорит Стефан Кершл. Все эти факторы позволяют достичь низких показателей расхода топлива, а также образцовых показателей по выбросам выхлопных газов.
Экономичная работа при помощи высокопроизводительных конденсаторов
Системы, основанные на использовании супер-конденсаторов, получают энергию при торможении автобуса. Электрический тормоз мощностью до 150 кВ приводится в действие при нажатии тормозной педали и работает как единственное средство для торможения. При необходимости большей тормозной силы в действие приводится основной тормоз. Приводные двигатели служат генераторами, преобразуя энергию торможения в электрическую энергию, которая будет использована при следующем ускорении автобуса.
Супер-конденсаторы в корне отличаются от других средств хранения энергии, таких как батареи и т.п., их особенно высокой величиной плотности рассеиваемой мощности, объемом сохраняемой энергии, надежностью и повышенной эффективностью. Отсутствие движущихся частей и необходимости в сервисном обслуживании – это еще два фактора, которые уже сейчас позволяют говорить об экономической эффективности данных средств хранения энергии. С точки зрения весового баланса решение с использованием конденсаторов также превосходит вариант с батареями, поскольку низкопольный автобус с супер-конденсаторами, которому не требуются более тяжелые батарейные блоки, практически сравнивается в весе с городскими автобусами на природном газе. "В настоящее время батареи должны использоваться только в некоторых случаях", - говорит Кершл, добавляя:”при повседневном использовании, супер-конденсаторы гораздо менее чувствительны, нежели батареи”. Благодаря еще большему сокращению внутренней сопротивляемости, потери энергии при ее хранении в системах на супер-конденсаторах были значительно уменьшены, а эффективность хранения заметно увеличена. Не менее важен и тот факт, что улучшенная система воздушного охлаждения обеспечивает в среднем такой же эксплуатационный ресурс высокопроизводительных конденсаторов как и срок службы серийных автобусов.
В использовании гибридный автобус Lion´s City Hybrid выделяется высокой степенью эффективности. Расстояния, которые способен пройти этот автобус, удовлетворяют даже самым требовательным ожиданиям. Это неудивительно, учитывая тот факт, что даже после длительного бездействия два электрических мотора выдают максимальный вращающий момент до 800 Нм. При ежедневной работе по перевозке пассажиров следует учитывать несколько факторов. Салон автобуса практический соответствует салонам обычных автобусов. Но из-за необходимости размещения всех специфических приспособлений в задней части и на крыше автобуса стандартный моторный отсек был расширен. В результате, очень короткие трубы подвода охлаждающей жидкости и высокоэффективные кабели дали положительный эффект на работу карданной передачи. Выбранные составляющие, которые еще будут адаптированы для серийного производства, немного ограничивают возможности заказчиков. Операторы теряют два сидячих места, но имеют выбор между двухдверной или трехдверной конструкциями автобуса.
IDEAS – проект Федерального министерства экономики Германии
В рамках проекта IDEAS (инновационные дизельно-электрические гибридные системы для городских автобусов) MAN Nutzfahrzeuge AG вместе со своим партнером, компанией Siemens A&D, разрабатывают гибридные системы с дизельными двигателями для использования в городских зонах. Автобусы, разработанные в рамках данного проекта, в настоящее время используются в ежедневной работе компании VAG, которая отвечает за общественный транспорт города Нюренберг. Важным аспектом этих исследований является изменение в работе операторов гибридных автобусов: возможный рост инвестиционных расходов, текущих издержек и расходов на техническое обслуживание. Проект поддерживается Федеральным министерством экономики Германии (BMWI) и является частью исследовательской программы "Mobilität und Verkehr" (мобильность и транспорт).