Колеса

Зеленая волна

Экологические технологии на коммерческом транспорте

На пятерку

Конструкторы-производственники все силы бросили на ближайшую цель – выполнение норм Евро 5, которые уже не за горами. И сегодня задача автопроизводителей – разработка технологий для приведения своих двигателей к требуемой экологичности. Иначе в Европе все шлагбаумы окажутся закрыты. Только как добиться нужного результата?

Для моторов легковых машин достичь норм Евро 4 и Евро 5 удалось достаточно оперативно и без применения дополнительных систем. Совершенствование впрыска топлива и технологий катализаторов позволило максимально полностью сжигать смесь в цилиндрах, а что не догорело – эффективно доокислить в катализаторе. Но для больших дизелей грузовиков и автобусов этого оказывается недостаточно – чище Евро 3 сделать выхлоп не удается. Между тем, по сравнению с Евро 3, нормы Евро 4 и Евро 5 подразумевают снижение на 80% выброса сажи и на 60% оксидов азота. Перед автопроизводителями встала серьезная задача.

И ее решение было найдено – причем даже два. Один вариант – это технология EGR (Exhaust Gas Recirculation) – система рециркуляции отработавших газов. Суть ее в том, что часть выхлопных газов забирается из системы выпуска, охлаждается и снова подается в камеры сгорания цилиндров. Другой вариант – технология SCR (Selective Catalytic Reduction) – система избирательной каталитической нейтрализации. Здесь используется специальный реагент AdBlue на основе дистиллированной воды и мочевины, который через форсунку впрыскивается в выхлопную систему. В катализаторе он вступает в реакцию с выхлопными газами, в результате чего оксиды азота распадаются и на выходе получается свободный (безвредный) азот и вода. Управляется система электроникой, которая контролирует токсичность выхлопных газов, их температуру, обороты двигателя и условия движения автомобиля, рассчитывая количество подаваемого реагента.

У каждой из систем присутствуют свои недостатки. Главным минусом технологии SCR считается появление в автомобиле еще одного расходного материала. Причем расходуется AdBlue достаточно активно – в среднем 0.5 - 1 литр на 10 литров топлива, вследствие чего придется возить с собой еще один заправочный бак емкостью около 100 литров. Кроме того, реагент придется покупать, и где – тоже вопрос, ибо даже в Евросоюзе еще не развита инфраструктура заправки AdBlue. Подобных проблем не испытывает технология ЕGR, однако тут возникают технические сложности. Происходит отбор мощности двигателя  для охлаждения и обратной закачки выхлопа. Несколько сокращается интервал между сменами моторного масла. Немного выше расход топлива, и двигатель с ЕGR оказывается более требователен к его качеству.

В оценках обеих систем и выборе между ними европейские автопроизводители оказались практически единодушны. Технологию SCR взяли на вооружение DAF, Daimler Chrysler, Iveco, Renault и Volvo. Систему же ЕGR выбрала только Scania. Однако с SCR шведы работать тоже не прекратили, и на самых своих мощных двигателях Scania применит как раз эту технологию.

По мнению многих европейских аналитиков именно посредством SCR  будет реализовано вхождение Евросоюза в «зеленые» нормы Евро 5. При массовом производстве цена на реагент AdBlue не будет высокой, а для организации инфраструктуры достаточно установить на уже существующих АЗС емкости для реагента и оборудование для его заправки.

Но существуют и мнения, что перспективность системы SCR не только в технической стороне. А есть еще и политическая, где SCR находит отклик у чиновников Евросоюза.  Ведь реагент AdBlue и оборудование для заправки нужно будет массово производить – а это значит развитие новых производств, создание новых рабочих мест. И многие эксперты говорят, что это сочетание «экология плюс экономика» способно сильно стимулировать тему «перейдем на Евро 5 с AdBlue».

Кстати, и в целом европейские чиновники почти не скрывают, что в нормах по экологии, безопасности, шумности и т.д. кроме прямой их пользы есть еще и польза политэкономическая –  цивилизованное лоббирование своего производителя.

В будущее

Пока одни конструкторы добывают «хлеб насущный», другие торят дороги в грядущее. Раз уж «озеленение» дизеля идет с таким скрипом, то почему бы не попробовать что-то другое? Тем более, что нефтетопливо все дороже, а поставщики «черного золота» все капризнее и ненадежнее. Вообще-то, поиски альтернатив дизелю-бензину серьезно начинаются уже  с 70-х годов ХХ века, но сегодня они, с общим развитием техники, как будто получают шансы.

Пожалуй, единственной сколько-нибудь реальной заменой дизелю и бензину стало газовое топливо. Тема начала серьезно разрабатываться и внедряться с 60-х годов, и на сегодня газовые машины, хоть и в относительно небольшом числе, эксплуатируются везде. В смысле экологии природный газ показал себя очень неплохо – природные свойства метана вкупе с современными технологиями впрыска позволяют создавать практически безвредные моторы, которые легко вписываются в те же нормы Евро 5. Тем более, что для перехода на газ двигатели большой переделки не требуют - на метан достаточно просто конвертировать те же дизельные моторы.

Для «дальнобойных» тяжелых грузовиков газ, конечно, мало подходит – прежде всего потому, что тут нужно специально создавать новую большую сеть заправок. Но для локальных перевозок в черте крупных городов, газовые машины вполне могут быть освоены. К чему, собственно, постепенно движется Западная Европа, где все больше общественного транспорта переводят на газ.
Однако отметим, что это – «инициатива сверху». Во многих европейских странах для газовых машин предусмотрены налоговые льготы. В некоторых городах движение крупного дизельного транспорта по центру либо совсем запрещено, либо облагается дополнительным сбором.

Еще одна оживающая сегодня тема – гибридные силовые установки (дизель + электродвигатель). Такие машины в свое время строили многие компании. И даже отечественный автопром – с 1947 по 1949 год у нас серийно выпускался гибридный автобус ЗИС-154.  Сейчас у гибридов «вторая молодость»: снова многие производители предложили рынку такие машины – грузовики и автобусы.

Достоинства гибридов – в возможности оптимизировать работу дизеля: на режимах нагрузок и наибольших выбросов (например, при трогании с места) использовать безвредный электродвигатель. Но пока минусы – большее число агрегатов, большая масса, большая цена – тормозят развитие, и его тоже надо стимулировать «свыше».

Относительно недавней попыткой вдохнуть новую жизнь в бензиновые и дизельные моторы стала идея заправлять каким-либо другим горючим. Кроме газа таковым может стать рапсовое масло и этанол – удобные жидкие энергоносители, под которые несложно конвертировать моторы. Но с первым сразу получилась незадача: подсчитали, что для перевода всех дизелей Европы на рапсовое масло нужно полностью засеять рапсом две ее территории. После подобных подсчетов опустили руки и по другую сторону Атлантики – в США, где для свих дизелей мечтали использовать масло из бобов сои. Правда, в Европе рапсовое масло совсем не бросили: сейчас оно используется как «экологическая» добавка к дизтопливу – такое горючее продается под маркой «биодизельное топливо». И понятно, что его кто-то производит – платит налоги и создает рабочие места.

Похожим образом обстоит дело и с этанолом – гидролизным этиловым спиртом, про перспективы  использования которого много говорят уже несколько лет. Однако как топливо он дороже солярки, а расход его в полтора раза больше. Но тут снова в дело вступает «инициатива сверху». Перевозчику предлагается подсчитать, что ему выгоднее: платить налоги на дизель или ездить на этаноле. И в виде пробы, такие машины уже выходят на линию – например по центру Стокгольма скоро будут ходить 13 этаноловых автобусов Scania.

И, наконец, «последний писк» конструктива – машины на топливных элементах. Вкратце напомним, что принцип их основан на том, что при соединении кислорода и водорода получается электрический ток и вода.  Тут уж вообще никакого сгорания, только экологически чистое электричество! В сфере коммерческого транспорта уже создано несколько опытных машин (например, автобус DaimlerChrysler), но пока что это экспериментальная, необкатанная и очень дорогая технология.

Кстати, по поводу перспектив машин на топливных элементах мнения экспертов разделились практически на два противоположных лагеря. Одни говорят, что это не более чем «игра производителей с властями», поскольку первые за вкладывание средств в разработку экологически чистых автомобилей получают льготы по налогам. Другие же, напротив, утверждают, что уже накоплен реальный опыт и в недалеком будущем всех ждет настоящий технический прорыв, и машины на топливных элементах всех классов станут распространяться весьма активно. Как говорится, будущее покажет.