Грузовой транспорт с нулевыми выбросами — водород или аккумуляторы?

Долгое время казалось, что водородные топливные элементы станут предпочтительной технологией для безэмиссионного дорожного транспорта. Однако в последнее время производители грузовиков и экспедиторы обратили свое внимание на аккумуляторные электромобили. Для этого потребуются специальные технологии зарядки, а фотоэлектрические модули, похоже, будут основными источниками энергии для заряда аккумуляторов.

В компании Dachser во Фрайбурге, Германия, никогда не бывает спокойно. Звуки задним ходом вилочных погрузчиков наполняют воздух. Транспортные средства завозят пустые прицепы во двор для погрузки. В огромном перевалочном зале во все стороны движутся тяжелые поддоны. Дизельный двигатель приближающегося грузовика рычит, когда он останавливается на рампе, а его гидравлические тормоза шипят. Эта деятельность бесконечна, потому что «время — деньги» на логистических площадках, и это также бизнес-модель. Процессы оптимизировались десятилетиями. Но теперь экспедиторы приспосабливаются к изменениям. Без климатического плана у отрасли грузовых перевозок нет будущего.
Грузовой транспорт с нулевыми выбросами - водород или аккумуляторы?
Для логистических компаний, таких как Dachser, переход к нулевым выбросам будет значительным достижением. В то время как заправка бака грузовика дизельным топливом занимает всего несколько минут, полная зарядка аккумулятора электромобиля занимает несколько часов, что представляет собой реальную проблему для логистических предприятий, стремящихся к нулевому уровню выбросов.

«Мы хотим, чтобы наши дизельные грузовики находились в движении более 20 часов в день, — говорит Андре Кранке, глава корпоративного отдела исследований и разработок в Dachser. Это была одна из многих причин, по которой среди экспедиторов грузов сложилось мнение, что топливные элементы станут предпочтительной силовой установкой для грузовых автомобильных перевозок. И все же текущие признаки указывают в сторону аккумуляторов. На выставке IAA Commercial Vehicles в сентябре лидер рынка MAN заявил, что будет полностью полагаться на аккумуляторные электроприводы. Хотя другие производители не отказались от топливных элементов наотрез, они представили аккумуляторные электрические тягачи с внушительным запасом хода до 500 км.

Это вызвало интерес у грузоперевозчиков. Дальность действия 500 км уже охватывает ряд вариантов использования в отрасли. Dachser со штаб-квартирой в Кемптене на юге Германии и филиалами по всей Европе с 2018 года создает парк грузовиков с нулевым уровнем выбросов для маршрутов доставки в черте города.

С тех пор логистический провайдер уже открыл девять полностью экологически чистых городских зон доставки в Европе. Начиная с этого года, ее аккумуляторные электрические грузовики также будут преодолевать большие расстояния по сельским дорогам и автомагистралям. Следуя примеру Даксера, многие другие логистические компании вскоре могут освоить эту технологию.

Создание стимулов

Существует ряд причин, по которым экспедиторы и производители теперь уделяют больше внимания логистике доставки с нулевым уровнем выбросов. Одним из них является ужесточение ЕС ограничений на выбросы от грузовых автомобилей. С 2025 года грузовики должны будут выбрасывать на 15% меньше углекислого газа, иначе производители будут подвергнуты строгим штрафам. В последующие годы лимит будет ужесточаться еще больше. Эти цели больше не могут быть достигнуты с более эффективными дизельными двигателями. Все более строгие нормы выбросов выхлопных газов для европейских классов загрязняющих веществ, введенные в последние годы, позволили эффективно сократить выбросы оксидов азота и серы. Но на протяжении десятилетий были заметны лишь незначительные улучшения в выбросах углекислого газа. Чтобы соответствовать новым правилам, производители должны будут представить на рынке новые приводные технологии.

Грузовой транспорт с нулевыми выбросами - водород или аккумуляторы?

Логистическим компаниям также вскоре придется впервые декларировать свои выбросы CO2. Это изменение связано с поправками к Eurovignette Directive, которая является основой для национальных сборов за проезд грузовых автомобилей. Впервые в дорожных сборах будет учитываться выброс углекислого газа. До сих пор неясно, насколько это повлияет на дорожные сборы в Германии, но Кранке из Dachser подсчитал, что для 40-тонного грузовика будет разница от 0,08 евро (0,08 доллара США) до 0,15 евро на километр между современным дизельным двигателем Евро VI. и сопоставимый грузовик с нулевым уровнем выбросов. Автомобиль с нулевым уровнем выбросов при перевозке генеральных грузов на дальние расстояния сэкономит экспедитору до 30 000 евро в год на дорожных сборах по сравнению с современным дизельным двигателем.

Постепенные шаги

Отрасль логистики находится там, где пять лет назад была индустрия легковых автомобилей. В 2021 году в Германии было зарегистрировано около 1200 грузовиков с нулевым уровнем выбросов, что составляет 0,5% рынка. «Еще два года назад было доступно лишь несколько электрогрузовиков грузоподъемностью 7,5 тонн и более», — говорит Кранке. Доступность, по его словам, означает, что транспортное средство должно быть зарегистрировано в нескольких европейских странах и что производители предоставляют сеть сервисных мастерских. По его словам, предоставление мастерских не всегда совпадает с запуском новых моделей. В 2021 году стало доступно несколько 18-тонных и 26-тонных грузовиков с большим запасом хода, и Dachser заказал их.

С этого года компания будет обслуживать «челночные перевозки». Кранке говорит: «Мы планируем использовать аккумуляторные электрические грузовики в трех местах в Германии на маршрутах от 200 до 300 км». Это маршруты на заводы и обратно для доставки сырья или вывоза готовой продукции на перевалочные базы. Эти маршруты обычно имеют более короткие расстояния доставки в несколько сотен километров. Самое главное, их легко планировать, потому что маршрут и, следовательно, топография — а часто даже полезная нагрузка — всегда остаются неизменными. Чем проще спланировать маршрут, «тем лучше его смогут преодолеть аккумуляторные электрические грузовики», — говорит Питер Смодей из отдела корпоративных коммуникаций Daimler Trucks. Маршруты должны быть легко спланированы, потому что на сегодняшний день зарядка в пути невозможна.

Доступные в настоящее время скорости зарядки транспортных средств не обеспечивают полной зарядки в течение установленного законом времени перерыва водителя, что побудило производителей и исследовательские институты разработать новый стандарт зарядки специально для грузовых автомобилей и логистической отрасли.

Стандарт мегаваттной зарядки (MCS) предназначен для зарядки до 1500 кВт. Однако Смодей указывает, что эта мощная зарядка должна сначала дойти до стоянок грузовиков и депо. Таким образом, зона обслуживания с местом для 20 грузовиков в период простоя должна иметь подключенную нагрузку не менее 20 МВт, поскольку теоретически все точки зарядки должны обеспечивать полную мощность в любое время. Время — деньги, помните. Технически это будет огромной проблемой, поскольку подключения к сетям среднего напряжения часто проходят довольно далеко от остановок.

Одна из причин, по которой аккумуляторные технологии сейчас находят свое применение в грузовиках, заключается в том, что водородные двигатели еще долго не будут доступны в качестве жизнеспособной альтернативы, а состояние технологии в настоящее время не дает никаких преимуществ по сравнению с аккумуляторными электрогрузовиками. . Водородные баки грузовиков заполняются под давлением 350 бар. При таком низком давлении бак с водородом на дальность более 1000 км занял бы слишком много места. Это означало бы, что на грузовик поместится меньше обычного груза. В результате модели, доступные сегодня, имеют запас хода только от 400 до 450 км, говорит Кранк. Он надеется, что криогенный водород достигнет порога в 1000 км.

Нет преимущества у водорода

Дорогие технологии зарядки и проблемы с электросетями часто используются в качестве аргументов в пользу грузовиков на топливных элементах. Но аналитики Pricewaterhouse Cooper не смогли выявить каких-либо экономических преимуществ при инвестировании в инфраструктуру для заправки водородом. Стоимость зарядного парка, состоящего из шести зарядных устройств MCS и 28 зарядных колонн мощностью 250 кВт, составила 8,5 млн евро, чего достаточно для снабжения 200 грузовиков в день. По данным консалтинговой компании, водородная заправочная станция такой же мощности будет стоить около 10 миллионов евро.

Будь то электроны или молекулы, дозаправка на дальних маршрутах будет дорогой. По оценкам Немецкой ассоциации автомобильной промышленности, если европейские автомобильные перевозки будут работать на электричестве аккумуляторов и широко использовать зарядку в дороге, в Европе необходимо будет построить 42 000 зарядных станций.

Совместное предприятие, созданное Daimler, Volvo и VW Traton, для начала хочет построить первые 1700 зарядных станций для грузовиков в Европе. Это будут еще не мегаваттные объекты, но они все равно будут стоить 500 млн евро. Экстраполируя стоимость этих 1700 зарядных станций, 42 000 зарядных станций обойдутся примерно в 12,6 миллиарда евро. Глядя на такие цифры, становится ясно, какую важную роль должна будет играть зарядка в депо или на заводах и в индустриальных парках, обслуживаемых автотранспортными компаниями.

Стоимость различных вариантов инфраструктуры зарядки/заправки

  Зарядка в депо Мегаваттная зарядка Заправочная станция водородом
Время зарядки 400 км за восемь часов 400 км за 30 минут.
Заряд ночью: 400 км за восемь часов
С технологией 700 бар запас на 700 км можно заправить за 15 минут
Мощность 750 кВт подключение к сети (без PV) MCS: зарядка мощностью 1,5 МВт на точку зарядки.
Заряд ночью: 150 кВт с двумя кабелями
5 кг водорода в минуту на каждой заправке
Стоимость Средней логистической фирме с 10 грузовыми автомобилями требуются три зарядные станции мощностью 250 кВт при инвестициях в размере 450 000 евро Зарядный парк на 200 грузовых автомобилей в день с
Зарядные устройства мощностью 6 МВт и 28 ночных зарядных устройств с инвестициями в размере 8,5 млн евро.
Станция заправки водородом на 200 грузовиков в день с пятью топливными насосами и инвестициями в размере 10 млн евро.

Не запоздалая мысль

Изменение типа привода и расширение загрузочных мощностей в депо сопряжено с высокими рисками для экспедиторов; не в последнюю очередь потому, что компаниям не хватает опыта в этой области. «До сих пор электричество было для нас чем-то второстепенным, — говорит Кранке. Переход на все большее количество электрогрузовиков требует перепланировки энергоснабжения депо. До сих пор перевалочные базы нуждались в подключении к сети для освещения, вентиляции и оргтехники. «Только на перевалочных терминалах с холодильными установками потребление может быть немного выше в разы», ​​— говорит руководитель отдела исследований и разработок Dachser, который занимается интеграцией систем возобновляемой энергии на объектах компании.

Расход тягача показывает, что электричество больше не является второстепенной проблемой. В среднем автомобиль проезжает чуть более 200 000 км в год. Dachser перевозит около 4000 таких грузовиков. Если бы все они питались от батарей, годовое потребление составило бы 700 ГВтч. Солнечные панели на крыше депо могут играть лишь вспомогательную роль в выработке таких объемов энергии, а именно — минимизировать масштаб подключения к сети.

В депо электрогрузовики заряжаются на 140 кВт. По словам Кранке, быстрые процессы логистической компании исключают более медленную и дешевую зарядку. Чтобы противодействовать высокой стоимости электроэнергии, Dachser планирует установить систему мощностью 400 кВт на крыше своего перевалочного депо во Фрайбурге, которое является одним из трех местных объектов, где будут базироваться электрогрузовики.

Заводы такого размера уже построены на десяти заводах Dachser в Германии. В течение следующих нескольких лет на крышах европейских дочерних компаний компании будут установлены солнечные батареи мощностью 20 МВт, которые помогут заряжать электрогрузовики. По словам Кранке, в сочетании с хранением и интеллектуальным управлением нагрузкой фотоэлектрическая батарея обеспечит эффективное ограничение пиковых нагрузок, создаваемых быстрой зарядкой. Это экономит затраты, но не все головные боли. Соблюдение максимальной несущей способности крыш складов и правил пожарной безопасности, а также техническое проектирование оборудования и инфраструктуры также является новым опытом для компании.

В Dachser не может быть и речи о самостоятельном развитии новой инфраструктуры, а более мелкие экспедиторы с меньшим капиталом и персоналом не в состоянии брать на себя какие-либо риски, когда дело доходит до выбора правильной технологии привода. Все участники отрасли по-прежнему считают, что у водородных грузовиков есть будущее.

«Когда дело доходит до очень большой дальности и гибкости, мы делаем ставку на топливный элемент на основе водорода», — говорит Смодей из Daimler Trucks. Daimler создал совместное предприятие с Volvo для производства топливных элементов в марте 2021 года. По его словам, двойная стратегия имеет смысл, поскольку две технологии дополняют друг друга. В конечном счете, по словам Кранке, это вопрос тщательного планирования, расчетов, проб и ошибок, чтобы определить, что в конечном итоге окупится больше всего.

На данный момент аккумуляторные электрические модели будут самыми дешевыми, особенно если их не заряжать в дороге. Кроме того, Кранке возлагает ответственность на предприятия, чьи производственные площадки обслуживаются автотранспортными компаниями. Инфраструктура зарядки в этих местах была бы полезна. «Компании все больше внимания уделяют стратегиям ESG [экологическое, социальное и корпоративное управление] и приветствуют использование грузовиков с нулевым уровнем выбросов», — говорит Кранке. Компании, которые не в состоянии предложить что-либо в этой области, могут потерять бизнес.

Источник

Прочитано 853 раз(а)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *