Событие

ДВАДЦАТЬ ЧЕТЫРЕ ЧАСА МЮНХЕНА

Рекорды электробуса

MAN Lion's City E

Событие
ДВАДЦАТЬ ЧЕТЫРЕ ЧАСА МЮНХЕНА

Рекорды электробуса

MAN Lion's City E

Алексей Самойлов

Да простится автору созвучие названия настоящей статьи с гонкой «24 часа Ле-Мана» (как помнится, ее еще называют «Гран-при выносливости и экономичности»)... Но все дело в том, что 18-19.05.2021 года городской электробус MAN Lion's City E отработал на регулярном маршруте в окрестностях столицы Баварии ровно сутки(!) без подзарядки накопителей, вполне доказав выносливость и экономичность...
Учитывая, что российская премьера машины состоялась в Северной столице на «SPbTransportFest» тоже в конце мая 2021 года (а значит теоретически - она выходит на российский рынок), расскажем о ней подробнее...
Электробус MAN Lion's City E является логичным дополнением поколения «С» (Type NL330), производство которого началось в Стараховице (Польша) в августе 2018 года. Впрочем, надо помнить, что вообще-то первые упоминания именно о новом электробусе MAN появились в СМИ еще в 2016 году (concept MAN Lion’s City E). Более ранние разработки компании, фотографии которых мы приводим, это лишь опытные образцы 70-80-х годов прошлого века. Хотя улицы Мюнхена на них узнаваемы, да и пассажиры на остановках, пожалуй, что не статисты, но об этом следующий раз...

Электробусы MAN: 70-80-е годы прошлого века...

Для начала пара слов о конструкции. Кузов - естественно несущий, с катафорезной обработкой. В изготовлении использованы алюминиевые сплавы и пластик (передняя и задняя маски). По сочленной версии данных пока нет (но она заявлена), посему мы далее будем обсуждать версию «соло» длиной 12 метров. Здесь формула дверей 2+2+2, низкий уровень пола в проходе и на накопительных площадках. Отмечу особо: в отличие от дизельной версии, у электробуса больше нет шахты моторного отсека в левом заднем углу салона. Из-за этого в нем явно добавилось света и воздуха. Равно и несколько пассажирских сидений... Впрочем, максимальная вместимость по сравнению с дизельной версией сокращена примерно на 20 человек - но это стандарт для любых электробусов в мире...

В целом электробус не лишен шарма...

И без сомнения - способен украсить любую улицу любого города на этой Планете

ОБЩАЯ КОМПОНОВКА MAN Lion's City E

На схеме с «12 часов» и по часовой стрелке:

= Левый борт «от кормы в нос»: блок накопителей - климатическая установка (кондиционер и тепловой насос) - инвертер - система охлаждения накопителей - блок накопителей.

= Правый борт - «от носа в корму»: передняя ось с независимой подвеской - разъем для зарядки накопителей - ведущий мост - вспомогательный (дизельный) отопитель - инвертер..

А теперь самое основное:
Еще на первой презентации специалистов и потенциальных покупателей поразила заявленная емкость накопителей: 480 кВт·ч для 12-метровой соло-версии и 640 кВт·ч - для 18-метровой сочлененной. Это притом, что лучшие представители конкурентов тогда, да и сейчас, имеют от 240 до 350 кВт... Причем, по информации из открытых источников (например, сайта www.sustainable-bus.com), City E даже в списке опций не имеет оборудования для «быстрой зарядки...
Не скрою, при подготовке статьи хотел с такой категоричностью не согласиться, но...

Обратите внимание, что вся «электроника» на крыше надежно закрыта.

И, пожалуй, с ней не должно быть проблем, что от контактной мойки, что от осадков вплоть до града...

Новый прибор в комбинации слева от спидометра - эконометр? (или...)

НЕСКОЛЬКО СЛОВ ОБ АГРЕГАТНОЙ БАЗЕ...
В данном случае в качестве силового агрегата использован мотор-генератор ZF CeTrax номинальной мощностью 160 кВт и 240 «пиковых» (производитель электробуса такие подробности не уточняет, но уж очень похож агрегат на виденный автором в Германии на заводе во Фридрихсхафене)... Отчасти неожиданное решение: дело в том, что основной конкурент в Германии, равно и иные европейские производители, а также российские ЛиАЗ и КАМАЗ на своих машинах обычно используют портальные мосты со ступичными мотор-генераторами. Для примера можно упомянуть агрегаты серии AxTrax AVE - производитель ZF Friedrichshafen AG; моноблоки AxleTech серии ABE (модели ABE 130D1 или 130D2) от Vantage Power, с 2018 года - подразделения Allison Transmission Inc. Есть и другие решения...

Однако, баварцы, пожалуй, сумели аргументировать свое конструктивное решение... По пунктам, понятно, что в изложении...

  • Во-первых, у моста два ступичных мотор-генератора, здесь - только один. А из первой университетской лекции по теории надежности, некоторые ветераны и инженеры со стажем помнят, что только полное отсутствие в конструкции узла, агрегата, элемента являются 100-процентной гарантией его надежности.
  • Во-вторых. Ступичные агрегаты увеличивают неподрессоренную массу. Это не сказывается на комфорте пассажиров на улицах мегаполиса - пневмоподвеска есть и работает. Другое дело - нагрузка на нее выше, а значит - ресурс меньше. Но, тем не менее, имеют место быть повышенные вибрационные нагрузки на сами агрегаты. Понятно, что для ротора и статора это не критично, но ведь есть вспомогательное оборудование. И согласитесь, одного отошедшего из-за вибрации контакта, достаточно для срыва графика движения...
  • В-третьих. Система охлаждения явно будет проще, если электродвигатель установлен внутри кузова, а не на колесе. Как минимум сократятся знакопеременные нагрузки на шланги системы.
  • В-четвертых, ступичная установка без сомнения требует обеспечения герметичности силового агрегата (вода, снег, реагенты...), но тогда она, возможно, может потребовать и более эффективной системы охлаждения.
  • В-пятых, здесь 100-процентная унификация по ходовой, самое главное - по мосту, с дизельной, газовой и даже гибридной машиной.
  • И так далее...
Да, это на первый взгляд, небольшие технические особенности, но их достаточно много. Впрочем, у нас нет данных по длительной сравнительной эксплуатации двух одинаковых машин, на одних и тех же маршрутах и с разными агрегатами привода... Посему в данном случае приходится согласиться с решением специалистов MAN Trucks & Bus... К слову: они не одиноки. Напомню - польский Solaris для своего 12-метрового электробуса использует схожую кинематическую схему, правда там мотор-генератор Voith IPSM Motor...

Ведущий мост и силовой агрегат

Фрагмент пассажирского салона:

в левом заднем углу больше нет «шахты», хотя подиум остался...

«БЫСТРАЯ» ИЛИ «МЕДЛЕННАЯ»?
В рамках дискуссии: несколько слов существующих технологиях зарядки бортовых накопителей электробусов...

■ Так называемая «быстрая» подразумевает использование небольших по габаритам и массе накопителей (а это плюс для пассажировместимости), однако на каждой машине требуется наличие допоборудования, вроде пантографа на крыше. При этом запас хода позволяет совершить даже рейсооборот (возможно - не один), а значит - зарядная станция нужна только на одной конечной. На мой взгляд (и с учетом довольно успешного опыта «Мосгортранса») идеальный вариант при наличии развитой сети зарядных подстанций, особенно, если как в столице, властям вдруг приходит в голову ликвидировать все троллейбусные маршруты. Далее все просто - установить в парках и на конечных (тех, что вблизи подстанций, которых, как помнится, в Москве было порядка 180) зарядные мачты. Понятно, что неизбежно потребуется их обслуживание, модернизация, возможно - демонтаж за ненадобностью. Но это вообще не проблема перевозчика, если бюджет столицы «энергетической сверхдержавы» и личные амбиции руководства города позволяют...

■ Еще одну (пока - редкую в применении) возьму на себя смелость тоже квалифицировать как «быструю». И даже считаю необходимым остановиться на ней подробно. Как известно в Швеции, в Израиле и в Северной Италии (СМИ сообщают, что есть планы) для зарядки накопителей электробусов предполагается использовать бесконтакную технологию. Об израильском опыте можно прочитать в КТТ №3-2021, но если в двух словах: кабельные линии и катушки индуктивности размещаются под дорожным покрытием. Любое транспортное средство, передвигаясь по оборудованному участку дороги, благодаря специальному оборудованию, инициирует передачу энергии. Микроволны, после преобразования на борту, заряжают накопители... При этом, например, Израиле используются участки дорог протяженностью 600 м на первом этапе опытной эксплуатации и 2 км на втором. На последнем случае расчетное время зарядки при 20 км/ч - 6,0 мин, при 40 км/ч - 3,0 минуты. Да, это меньше, чем в Москве, где речь идет о 6-8 минутах при использовании мачты и пантографа, впрочем - мы не знаем характеристик тамошних электробусов...

Что сказать?
Отличная идея, разумеется, инвестиционно привлекательная (подразумевается, что пользоваться смогут все, а не только электробусы). Однако первая проблема - цена вопроса: хотя речь идет об участках протяженностью до 2 км, но при строительстве необходима очень серьезная и глубокая (в прямом смысле) модернизация дорожной одежды. Ремонт и обслуживание даже не обсуждаем - все под слоем асфальта... Вторая проблема - выделенная полоса для общественного транспорта отменяется (слишком дорого только для него). И третья - потери при бесконтактной (беспроводной) зарядке. По существующим проектам естественно цифр нет, но условно видимо можно провести некую параллель со смартфонами... Цитата с сайта habr.com: «... при беспроводной зарядке оказалось, что чем менее точно установлен смартфон по отношению к индукционной катушке в зарядном устройстве, тем больше измеренные результаты <в тесте анализировались потери энергии - А.Са.>, даже разница на несколько миллиметров была существенна. В среднем по сравнению с обычной зарядкой, беспроводной способ был хуже по энергозатратам на 47%»... Надо уточнять, чем двигающийся автобус отличается от неподвижно лежащего смартфона?
Здесь мы остановимся и в рамках данной публикации по данной технологии пока все, простите...

■ «Медленная», «Только - в парке», как вариант - термин «For Depot Charging». Не скрою, всегда к данной технологии относился критически. Во-первых, в данном случае требуются «большие» накопители, как по габаритам, так и по массе. А среди прочего - это цена приобретения техники. Во-вторых. Да, зарядная мачта (как в Москве) способна зарядить только один электробус. Но по факту необходимое время на пробег 25-30 км всего 15-20 минут. Кстати: 25-30 - сколько это в рейсооборотах на реальном маршруте? И еще о мачте. Ведь у нее всегда будет следующий и еще один следующий электробус... Если в условном расчете рассматривать период 20 часов (из суток мы исключили ночной отстой), то условная пропускная способность одной - 80 единиц. Теперь посмотрите в окно (или представьте себе) автобусный парк, стоянку и те же 80 единиц, 12 и 18 метров, которые нужно подключить одновременно (или почти одновременно). Как она должна выглядеть, и (самое основное!) о каких именно электрических мощностях должная идти речь? В-третьих. Мы помним, что ночной отстой это не просто время стоянки, а время мойки - уборки салонов, время ТО и мелкого ремонта. И только потом... В-четвертых. Понятно, что на любых маршрутах бывают часы спада пассажиропотока, когда технику можно вернуть в парк для ТО, мелкого ремонта, зарядки накопителей. Но в этом случае нужно очень четкое планирование и управление с коррекцией в реальном времени работы подвижного состава и персонала. Правда, остаются случайные воздействия и неожиданные проблемы, посему, как минимум нам нужна эффективная система удаленного мониторинга и диспетчеризации с учетом технического состояния техники и пассажиропотоков...

Просто красивая машинка "в пейзаже"...

Все зеленое, все цветет - это еще и намек на уровень вредных выбросов...

Наш неофициальный источник (изложение на основе перевода автора статьи) уточняет:

■■ выбор «For Depot Charging» мог кого-то удивить. Тем не менее, MAN поясняет, что компания опросила около 200 клиентов по всей Европе и пришла к выводу, что для большинства содержание широкой сети зарядных станций (необходимых при использовании «быстрой зарядки» - А.Са.) невозможно без привлечения средств муниципальных или региональных властей или внешних инвесторов. Однако их капиталовложения неизбежно придется внести в тарифы на перевозку...

■■ аккумуляторные технологии развиваются стремительными темпами. При этом официальные источники (и неофициальные - на уровне свободного обмена мнениями технических специалистов) утверждают и соглашаются с тем, что, даже используя ресурсы лишь официальных дилеров, вполне возможно модернизировать Lion's City E до следующего поколения аккумуляторов. И это притом, то пока мы не можем даже предполагать их габариты и особенности подключения (но вспомните схему общей компоновки, опубликованную выше: блоки АКБ на крыше и под пластиковой защитой - думаю, не проблема для любого хорошего сервисного участка заменить или установить меньшего размера - А.Са.).

■■ ну и как «конфетка» для широкой общественности: зарядка в период «ночного отстоя» позволит перевозчикам использовать интеллектуальное управление зарядкой и получить выгоду от более низких тарифов на электроэнергию, что еще больше повысит экономическую эффективность использования электробусов. И (как вы догадались) минимальный уровень тарифов для пассажиров...

Согласитесь, с приведенными аргументами трудно спорить.
И более того. Возьму на себя смелость их дополнить. Выше были упомянуты «быстрая» и «быстрая - динамическая» технологии зарядки бортовых накопителей электробусов. Но при всех достоинствах и особенностях подвижного состава, их использующего, надеюсь понятно, что нужна внешняя («внепарковая») инфраструктура. А если ее где-то нет, то там нет и вторичного рынка...

Подготовка к тесту: последние штрихи (в буквальном смысле)...

MAN eBus Efficiency Run
...именно такое название получила программа - в вольном переводе «Тест на эффективность», реализованная в мае нынешнего года в окрестностях Мюнхена. О ее итогах далее и пойдет речь, но просто очень хотелось рассказать о самом электробусе, посему опубликованное выше «вступление» получилось великовато (простите). Особо подчеркну, что при подготовке данной публикации автором были использованы:

а/ релизы с официального сайта MAN Truck and Bus;

б/ публикации с сайта www.omnibusrevue.de (уточню особо: один из редакторов тоже управлял электробусом во время теста);

в/ данные TÜV SÜD Auto Service GmbH из отчета «BESTÄTIGUNG: zum MAN eBus Efficiency Runam 18.05.2021» (Nr. 21-00140-CC-GBM-00).

Все документы есть в Сети, разумеется - в открытом доступе. Но далее и для пользы дела рискну привести в основном лишь цифры и факты по документу из пункта «в». Понятно, не упоминая VIN-номер машины и подписи под протоколом. Кстати, это был «Dipl.-Ing. Jonatan Schenk», и ему спасибо за тщательно выполненную работу, но - имя забыли... И так...
ПОЕХАЛИ!
ИЗ ПРОТОКОЛА TÜV SÜD:
■ При разрешенной полной массе в 19,5 тонн, фактический вес MAN Lion's City E (с балластом - о нем ниже) составил 15600 кг. А снаряженная масса - 14560 кг. Без комментариев, хотя вообще-то, ветераны движения (и автопассажирских перевозок) должны помнить, что дизельный Lion's City вообще-то имеет снаряженную массу в 9,5 тонн, а значит могут сами предположить, откуда у именно у электробуса взялись «лишние» 5 тонн. На самом деле - более пяти с половиной, но не будем придираться к новому виду транспорта...

■ Показания одометра на старте: 1278,1 км; передаточное отношение моста 5,12; шины Pirellie-Urban 275/70 R22.5; давление - 8,8 бар «по кругу»..

■ Движение осуществлялось на маршрутах №№176 и Х80 Münchner Verkehrsgesellschaft (MVG, англ. - Munich Transport Company) в окрестностях столицы Баварии. Начальная и конечная точки рейсооборота (его протяженность составила 39,6 км) естественно совпадали и находились в демоцентре MAN Werk München.

■ Начало теста 18.05.2021 - 4:00, окончание 19.05.2021 - 4:00. По пути следования: дорожное покрытие - асфальт; профиль - равнинный (высоты 495-521 метр над уровнем моря); температура воздуха +9..+13 °С, переменная облачность, днем - ветрено, осадки - небольшой дождь (0,19-0,74 л/ кв. метр) лишь утром 18 мая - буквально 3 часа...

■ Во время движения по маршруту, машина останавливалась на всех предусмотренных остановочных пунктах, открывались двери, примерно через 30-60 сек, они закрывались и движение продолжалось. Понятно посадка-высадка пассажиров не производилась. Однако упомянем, что среднее расстояние между остановками составило 1,1 км (по данной цифре и по карте из упомянутого отчета TÜV отнес бы маршрут скорей к ближнему пригороду - но это только мнение автора).
Для имитации присутствия пассажиров в салоне, на части сидений были установлены пластиковые емкости с водой (балласт). Вес каждой - 68 кг (принятый вес пассажира в Германии для стандартных программ испытаний и сертификации). Фотографии салона с этими «пассажирами» мы приводим, но пустые сиденья не должны смущать: это городская машина, которая на маршруте 24 часа. А значит, есть как часы-пик, так и часы спада пассажиропотока. Современные системы оплаты проезда (или мониторинга) легко позволяют определить число перевезенных пассажиров за день. Далее эта цифра делится на 24... В данном случае средняя цифра составила 14 человек. Да, это Мюнхен, но все-таки окраина. А значит скорей всего с 4:00 до 5:00 и с 21-22:00 до окончания теста салон был бы просто пуст...
И Т О Г И
А теперь самое основное за время теста (из протокола):
■■ общий пробег электробуса составил 550,8 км;
■■ среднее потребление энергии составило 66 кВт·ч/ 100 км, из которых 56,5 кВт·ч/ 100 км - на тяговый двигатель;
■■ общее потребление энергии за 24 часа составило 363,3 кВт·ч, из них 52,3 кВт·ч было затрачено на привод вспомогательных агрегатов, включая климатическую установку...
Просто картинка и протокол.
На всякий случай (и из уважения к авторам) -
лишь первая и последняя страницы.
Но все по форме: цифры, подписи, даже "синяя печать"...
НЕМНОГО МАТЕМАТИКИ?
Машина имела 6 накопителей по 80 кВт·ч, а значит, при заряде 100% их суммарная емкость составила паспортные 480 кВт·ч.

Во время теста (а это была имитация работы на маршруте) расход энергии составил 75,7% от начального уровня. В общем случае это позволяет даже на маршрутах большой протяженности (фактически - пригородных) избежать как полного заряда, так и полного разряда накопителей, что положительно сказывается на ресурсе работы батарей.

Вместе с тем (и это важно): расход энергии на привод вспомогательных агрегатов составил порядка 14,5%. Это притом, что климатические условия (они были указаны выше) еще не требовали использования кондиционера или отопителя салона. Понятно, если бы данные агрегаты имели бы электропривод, то это была бы совсем другая цифра...

И еще два момента, хотя и не связанные с тестом в Германии:

■ MAN Lion's City E, показанный на SPb TransportFest, имел дизельный отопитель салона, хотя (и это важно!) вообще-то это вспомогательный агрегат. Так как для обогрева салона также используется тепло от агрегатов электропривода, и только когда его не хватает, например, при сверхнизких температурах окружающего воздуха, он используется. Разумеется - лишь непродолжительное время...

■ Подразделение MAN Truck & BusIberia упоминает итоги опытной эксплуатации MAN Lion's City E в Испании - перевозчик ÖPNV-Betreibers (город Бардахос, в составе автономного сообщества Эстремадура, центр одноименной провинции на границе с Португалией). К сожалению, кроме пресс-релиза в нашем распоряжении больше ничего нет, но как заявлено в отдельные дни машина отрабатывала по 16 часов на регулярном маршруте при дневном максимуме температуры в +35 °С (максимальный пробег составлял до 284 км, остаточный заряд накопителей к конце смены в отчете признан «достаточным»)...
РЕЗЮМИРУЯ...
Данный электробус (и не сомневаюсь - Вы со мной согласитесь), следует считать достойным приобретения для работы на автопассажирских перевозках при суточных пробегах до 300 км в течение всего срока службы батарей. И это не только мнение автора.
Но далее возьму на себя смелость утверждать, что в отличие от случая «пантограф на крыше», для этой машины, пожалуй, можно увидеть даже некие перспективы для вторичного рынка.

Посему: Вам, MAN Lion's City E, добро пожаловать в Россию!