XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Снижение эмиссии парниковых газов – растущая мировая тенденция, которой придерживаются большинство стран мира. В основном снижение уровня выбросов осуществляется за счет введения транспортных средств, работающих на альтернативных видах топлива. Самым распространенным является электрическая энергия, вырабатываемая на ТЭС. Во многих странах Европы (Швеция, Австрия, Германия, Франция, Польша, Великобритания) уже есть опыт эксплуатации электробусов. В Российской Федерации, в Москве ГУП «Мосгортранс» уже готовы выпустить на регулярный маршрут некоторое количество электробусов.

Электробус или аккумуляторное электрическое дорожное средство – транспортное средство, конструкция кузова которого предназначена для использования на автомобильных дорогах и источником энергии которого обеспечиваются исключительно установленной в этом транспортном средстве тяговой батареей [1]. Тяговая батарея состоит из связанных между собой аккумуляторных блоков. В аккумуляторных блоках используют литий-ионные батареи (Li-ion). существует множество видов данного типа батарей: литий-железо-фосфатные, литий-титанатные, литий-марганцевые, литий-кобальтовые, литий-никель-марганец-кобальт-оксидные. Но в электробусах используют литий-титанатные (LTO).

Сейчас изготавливают менее токсичные Li-ion батареи с улучшенными характеристиками: низкий саморазряд, термическая и химическая стабильность, широкий диапазон рабочих температур (защита от перегрева и переохлаждения). LTO батареи заряжаются быстрее (около 2-5 минут), в отличие от электробусов с ночным типом подзарядки (около 4-6 часов).

Так же существуют ионисторные электробусы, оснащенные суперконденсатором. Зарядка конденсатора производится в результате контакта выдвижного пантографа с контактной сетью, а не при помощи штекера, как это происходит у аккумуляторных, хотя преимущества LTO батарей в том, что они имеют быстрый способ подзарядки на основе пантографа, и в то же время могут заряжаться в автопарке от сети.

Для ионисторных электробусов необходимо устанавливать станции подзарядки вместе с трансформатором, и по возможности чаще, так как запас хода у такого транспортного средства меньше чем у электробуса с LTO батареей.

Чтобы понять, действительно ли мероприятие по замене дизельных автобусов электробусами будет способствовать снижению эмиссии парниковых газов необходимо провести расчет энерго-экологической эффективности (ЭЭЭ). Для этого необходимо рассчитать количество энергии, затрачиваемое на перевозку пассажиров и эксергию. Для анализа экологической эффективности необходимо рассчитать количество выбросов при работе ТЭС для выработки необходимого количества электроэнергии, чтобы обеспечить питанием батареи на электробусах и сравнить их с выбросами при работе ДВС на транспортном средстве с экологическим классом евро-4 и евро-5. Все автобусы относятся к категории особо больших (от 11,5 м).

Для расчета так же берется количество затрачиваемого топлива или электроэнергии на 100 км пробега и представляется в виде кВт. Проведя обследование пассажирских потоков дизельных автобусов необходимо экстраполировать данные на электробус и рассчитать затраты энергии на перевозку теоретически возможного пассажиропотока. Затем находится полезная работа, выполняемая при перевозке пассажиров. Так же необходимо включить зарядные станции электробусов. И после сравнения делается вывод о менее энергоемком виде транспортного средства.

Расчет экологической эффективности ведется на основе данных о годовом расходе топлива и вида топлива на ТЭС и его количество для выработки 1 кВт электроэнергии. Затем по методикам ОАО «НИИАТ» и ООО «ЦЭНЭФ» рассчитывается количество выбросов загрязняющих веществ и сравнительный анализ даст понять какой из видов транспорта выделяет меньше ЗВ [2], [3].

Целесообразность мероприятия необходимо определять в сравнительном анализе энергетической эффективности – меньшей затрате топлива при большей эксергии, и экологической эффективности – уменьшение количества выбросов и улучшение состояния окружающей среды. Для более точного расчета будет лучше использовать данные об эксплуатации электробусов, но не обкатки.

Список литературы:

ЕЭК ООН № 100

Инвентаризация выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух. Метод расчета выбросов вредных (загрязняющих) веществ от автотранспортных средств на территории крупнейших городов», ОАО «НИИАТ», М.-«Стандартинформ», 2014 г.

«Методические рекомендации для транспортных организаций, осуществляющих перевозки автомобильным и городским электрифицированным транспортом (трамваи, троллейбусы), по проведению инвентаризации выбросов парниковых газов», ООО «ЦЭНЭФ», Москва 2016 г.

Техническое задание на поставку городских электробусов и ультрабыстрых зарядных станций к ним с оказанием услуг по их последующему сервисному обслуживанию и ремонту в течении 15 лет для нужд ГУП «Мосгортранс», Москва 2018 г.