В качестве экспертов выступают Алексей Макаров, сервис-менеджер ООО «Люгонг Машинери Рус», и Владимир Кузьменко, руководитель направления анализа рынка компании UMG.
Новое — хорошо забытое старое. Техника времён СССР на альтернативных источниках энергии
Алексей Макаров (ООО «Люгонг Машинери Рус») и Владимир Кузьменко (UMG)
Сегодня много говорят о том, что техника на альтернативных видах топлива — нечто новое и прогрессивное. Но, если углубиться в историю автомобилестроения, начинаешь узнавать много нового.
«На самом деле я бы не называл сжиженный или сжатый природный газ альтернативным топливом, потому что первые машины на газе появились ещё в 19 веке. В советское время на заводах довольно активно производились машины с газобалонным оборудованием. Поэтому мы, скорее, возвращаемся в некотором смысле к истокам», — рассказал Владимир Кузьменко (UMG).
В России массовые работы по оснащению автомобилей двигателями на газе развернулись в 20-е годы прошлого столетия. В специальной установке — газогенераторе — твёрдое топливо (дерево) преобразовывалось в горючий газ. Такие установки были весьма громоздки и трудоёмки в обслуживании. Страдали также мощность и грузоподъёмность грузовиков. Так, газогенераторный «Урал-352» имел грузоподъёмность 2,5 т и мощность двигателя 45 л.с., тогда как аналогичная бензиновая модель «УралЗИС-5» могла перевозить на 500 кг больше грузов, а её мотор развивал мощность до 76 л.с.
Автомобили, работавшие на сжатом светильном газе, половину которого составлял водород, треть — метан, а ещё 9% — угарный газ, начали выпускаться в СССР в 1938 году. Это были «ЗиС-5» и «ГАЗ-АА». Техника на светильном газе широко использовалась до начала 50-х годов в различных отраслях хозяйства, но открытие крупных нефтяных месторождений и, как следствие, массовое производство более удобных для эксплуатации техники бензина и дизеля привели к практически полному прекращению использования газовых автомобилей.
ДВС vs двигатель на газе/электричестве. Что лучше?
Но развитие не стоит на месте. Сравнивая конструкционные особенности разных современных двигателей, Алексей Макаров (LiuGong) подчеркнул: «Двигатели на природном газе требуют более редкого обслуживания ввиду малого количества естественных продуктов горения, что оказывает меньшую нагрузку на компоненты силовой установки».
Действительно, жидкое топливо, попадая на стенки цилиндров, смывает масляную плёнку, из-за чего поршневая группа изнашивается быстрее. Также оно даёт нагар, который впоследствии может попадать в масло или оседать на разных элементах двигателя, что зачастую служит причиной возникновения различного рода неисправностей. Учтём и параметр зольности, который в современных маслах хотя и приближается к минимальным единицам, но тем не менее абразивы, образующиеся в результате горения, всё же влияют на износ поршневой группы и подшипников скольжения. В итоге нужно или чаще менять масло, используя только продукцию проверенных производителей, или использовать только качественные фильтры. «В этом отношении газовое топливо чище, более экологично по выхлопу. В результате его использования поршневая группа работает в среднем на 30–50% дольше, — подчеркнул Владимир Кузьменко. — Если же мы говорим о водороде, то там вообще получается только водяной пар в результате выхлопа. Поэтому водородное топливо также отлично подходит для использования в двигателях».
В ходе разговора А. Макаров упомянул и о машинах на электроприводе. Аккумуляторная техника в принципе не имеет двигателя внутреннего сгорания: его место занимает блок аккумуляторов повышенной ёмкости. Современные аккумуляторы рассчитаны на работу в экстремальных температурах и худшее, что может произойти, — это снижение уровня заряда аккумулятора ввиду нюансов химических реакций внутри.
Оба варианта — и электродвигатели, и силовые установки на газе — практически бесшумны, потому, по словам А. Макарова, работа в ночное время внутри городской застройки перестаёт быть проблемой. «Зарубежом в высокогорных районах, в карьерах и шахтах, на территориях заповедников и в коммунальном хозяйстве часто используется именно техника на альтернативных видах топлива, так как коэффициент простоя у данных машин в разы ниже, чем у моделей с дизельными двигателями», — подчеркнул спикер.
Что мешает пользоваться техникой с альтернативными приводами уже сегодня?
Источник фото: liugongrussia.ruТехника на альтернативных видах топлива пока не получила широкого распространения в России
В ходе интервью оба спикера отметили высокий интерес клиентов к технике, работающей на альтернативных видах топлива. Так, по словам представителя «Люгонг Машинери Рус», клиенты активно изучают рынок таких машин. Их интересуют как КТГ машины (коэффициент технической готовности транспорта, показывающий, насколько техника готова к эксплуатации в режиме «здесь и сейчас»), так и стоимость владения и затраты на обслуживание, а также возможность её использования в условиях низких температур.
«Техника на альтернативных видах топлива пока не получила широкого распространения в России. Ситуация скоро изменится, когда придёт время думать о снижении затрат на обслуживание и ремонт машин — здесь важно наглядно объяснить клиенту все преимущества и рассчитать окупаемость вложений», — подчеркнул А. Макаров.
Опрос, проведённый компанией UMG среди клиентов и партнёров, подтверждает сказанное выше: газомоторное топливо интересно, но пока у потребителей остаётся ряд вопросов. Так, несмотря на наличие в России специальных заправок, предпочтительным является вариант заправки техники непосредственно на объекте, как это происходит в случае использования дизельного топлива. А это значит, что нужны спецмашины. «Таких заправочных комплексов по газу я не видел», — поделился В. Кузьменко. И добавил, что если потребителю вдобавок к технике придётся покупать ещё и заправочную машину, то в большинстве случаев (за исключением крупных компаний) это нерабочий вариант.
Дополнительно Владимир рассказал, что ранее была идея разработать специальное оборудование, которое позволяло бы подключиться к газовой магистрали и закачать топливо. Но здесь опять-таки стоит понимать, что это будет какое-то конкретное место, куда будет проблематично ездить каждый раз. Вопрос снова упирается в наличие транспортной машины, которая могла бы заправляться газом и подвозить его к месту работы техники.
Что лучше: доработка существующего ДВС или разработка нового?
Источник фото: umg-sdm.comCегодня производители находятся в поиске идей для создания идеального газового двигателя
Ещё одна проблема, обозначенная в ходе разговора, — необходимость разработать двигатель, способный работать на газе. По словам В. Кузьменко, с этой задачей в своё время отлично справлялась бензиновая силовая установка, так как газомоторное топливо по своим характеристикам близко к бензиновому. В подтверждение своих слов спикер напомнил о том, что Заволжский моторный завод, входящий в состав «Соллерс Авто», в декабре ушедшего года объявил о возобновлении серийного производства двигателей V8 для грузовиков ГАЗ и автобусов ПАЗ: бензиновой модификации ЗМЗ-523 и битопливной ЗМЗ-524 (бензин + пропан-бутан).
Что касается доработок бензинового мотора, которые необходимы для его функционирования на газе, то для сжатого газа нужны определённый редуктор и дозатор, а для сжиженного — дополнительно ещё и испаритель, чтобы жидкую фракцию перевести в газообразную.
Попытки изменить конструкцию дизельного ДВС таким образом, чтобы он мог работать на газу, приводили к тому, что мощность двигателя уменьшалась как минимум вдвое. Дизельный двигатель технологически сложнее и дороже в изготовлении бензинового на 20–30%, имеет больший вес, более требователен к фильтрам и маслам, которые значительно дороже, более шумный и является источником повышенной вибрации, для снижения действия которой на машину требуются дополнительные затратные конструктивные решения. Системы снижения вредных выбросов от Tier 3 и выше сложны и дороги, перспективные ограничительные уровни вредных выбросов труднодостижимы. Поэтому сегодня производители и разработчики находятся в процессе поиска идей, как создать бюджетный и производительный газовый двигатель.
Продолжая разговор об использовании газового топлива, укажем на ещё один момент: технику необходимо оснащать довольно объёмными баллонами для газа. Если речь идёт, например, о сжатом природном газе, то это должен быть баллон, выдерживающий давление в порядка 250 атм. В советское время такие баллоны укладывали между рамой и полом кузова грузовика. Баллоны необходимы и для пропан-бутановой смеси. Если речь шла о газогенераторных установках, то там и вовсе огромные баки крепили рядом с кузовом, как, например, на «УралЗиС-5».
Отдельный вид топлива, о котором стоит упомянуть, — водородное. Этот химический элемент может использоваться в том числе в топливных ячейках, в которых в результате определённых химических реакций получается электроэнергия, которую может использовать электродвигатель. Это довольно перспективный вариант, в МФТИ в 2017 году была создана лаборатория для исследований и разработок в области энергетических установок на твёрдооксидных топливных элементах: от поиска и характеризации исходных соединений до общей компоновки систем и их испытаний, в том числе в Арктической зоне. Но сдерживающие факторы топливных ячеек — это их дороговизна и определённые технологические сложности в изготовлении.
Какие модели на альтернативных видах топлива доступны в России уже сейчас?
Алексей Макаров рассказал, что в настоящее время в России представлена модель LiuGong CLG 855H LNG, работающая на сжиженном природном газе, — победитель в номинации «Фронтальный погрузчик 2022 года» в рамках CTT EXPO 2022. Также в ближайшем будущем на российский рынок начнутся поставки строительной техники на Li-ion аккумуляторах вместо привычного ДВС.
В компании UMG (ООО «ОМГ СДМ») был разработан гусеничный экскаватор UMG E330C, работающий на сжиженном природном газе, который в настоящее время проходит испытания. Согласно официальным данным, 32-тонная модификация оборудована газовым двигателем Yuchai мощностью 259 л.с. интеллектуальной системой регулирования нагрузки на двигатель. На противовесе экскаватора размещен криобак объёмом 500 л. При сжижении объём природного газа уменьшается в 600 раз, что позволяет установить топливную ёмкость меньшего размера. Благодаря этой особенности появилась возможность расширить сферу применения техники.
Источник фото: kzdm.ruВакуумная подметально-уборочная машина КО-318F на газомоторном шасси
Перечислим «газовые» разработки других компаний:
- Курганский завод дорожных машин совместно с немецким концерном FAUN выпустил вакуумную подметально-уборочную машину КО-318F на газомоторном шасси.
- Компания «Меркатор Холдинг» выпускает комбинированные дорожные машины на «газовых» шасси или шасси с газодизельным двигателем. В первом случае речь идёт о силовых установках, использующих в качестве топлива компримированный природный газ (CNG или метан). Вторая модификация: как указано на сайте компании, производитель имеет ОТТС на выпуск КДМ на «газодизельных» шасси, которые получаются путём изменений имеющейся дизельной системы и установки дополнительного газового оборудования. При этом двигатель может работать в двух режимах.
Автобетоносмеситель, работающий на сжиженном или компримированном газе, выпустили компании «КОМЗ-Экспорт» и «Truck Урал». Привод смесительного барабана осуществляется от КОМ маршевого двигателя мощностью 400 л.с.
Автокраны, работающие на метане, выпущены под брендом «Клинцы». 16-тонные модели смонтированы на шасси с газобаллонным оборудованием марок УРАЛ и КАМАЗ.
Источник фото: exkavator.ruГибридный дизель-электрический мусоровоз от ПАО «КАМАЗ» и «Коминвест-АКМТ»
Что касается электрических моделей, то стоит упомянуть про:
- Мусоровоз с надстройкой Zoellern Mini XL на шасси КАМАЗ-53198 4х2 «Чистогор» грузоподъёмностью 12 т. Серийное производство грузовика планировалось начать уже в этом году.
- Гибридный дизель-электрический мусоровоз, созданный совместно с ПАО «КАМАЗ», выведенный на рынок компанией «Коминвест-АКМТ».
- Коммунальный трактор на электроприводе от компаний «Актив Техно» (Калуга) и «Априорные решения машин» (Москва). Грузоподъёмность модели достигает 1 т. Новинка развивает скорость до 30 км/ч.
- 130-тонный самосвал БелАЗ, в котором сочетается использование дизельного двигателя малой мощности с аккумуляторными батареями и системой рекуперации энергии. Мощность двигателя ЯМЗ-845, установленного на новинке, составляет 537 кВт. Суммарная мощность литий-ионных батарей — 730 кВт.
Подготовка к серийному производству фронтальных погрузчиков с гибридным электрическим приводом ведётся в компании «Сеспель». К 2024 году планируется наладить серийное производство, а к 2028 году плановый выпуск погрузчиков составит более 250 единиц техники.
Заключение
Источник фото: liugongrussia.ruГосударство уже сейчас поддерживает идею использования альтернативных видов топлива
Подводя итоги, спикеры рассказали, чем может государство помочь в продвижении техники на альтернативных видах топлива. Так, Владимир Кузьменко упомянул госзаказы на технику, работающую на газе или электричестве, а также заправочные машины. Дополнительно можно давать преференции компаниям, перешедшим, например, на газомоторное топливо.
По мнению представителя LiuGong, со стороны государства и контролирующих органов поддержка осуществляется и сегодня: например, бесплатные парковки и зарядки для электромобилей. «Конечно, сравнивать эти виды техники нельзя, но стимулирование использования альтернативных видов топлива государством применяется в виде снижения ставок налогообложения и стоимости электроэнергии/газа. Развитие данной отрасли приведёт к дальнейшему росту лояльности со стороны государства, ведь именно спрос рождает предложение», — прокомментировал Алексей Макаров.