Экология грузоперевозок: грузовики на новых источниках энергии

Дизельный двигатель десятилетиями был неприкасаемым узлом в грузовиках, карьерной и строительной технике. Менялись приводы оборудования, совершенствовались КПП, но сердцем машины оставался ДВС. Однако сегодня его доминированию брошен серьезный вызов. Рост цен на топливо, давление со стороны экологов, законодательные ограничения по уровню шума заставляют искать альтернативы.

Причины отказа от дизельного двигателя

Переход на новые виды топлива — это не просто модный тренд. Во-первых, грузовики один из крупнейших источников вредных выбросов углекислого газа (CO2), оксидов азота (NOx) и твердых частиц, что наносит вред окружающей среде и здоровью человека.

Во-вторых, волатильность цен на нефть и зависимость от ископаемых ресурсов делают дизельное топливо фактором риска, поскольку потребителям включая транспортные компаний сложно прогнозировать себестоимость. Наконец, законодательные ограничения по уровню шума в городах создают сложности для владельцев машин с дизельным двигателем.

Производители грузовиков, строительной и коммунальной техники уже давно ищут пути решения данного вопроса. Однако не всё зависит только от них. Потребителю необходима транспортная инфраструктура, которую не в силах создать одна компания, даже самая крупная. Поэтому отказ от ДВС затягивается, да и единого решения для всей отрасли пока тоже не найдено.

Наиболее актуальным является электрический аккумуляторный привод. Он решает сразу все обозначенные проблемы. Однако есть у этого решения свои минусы, которые препятствуют его широкому распространению. Поэтому существует несколько альтернативных вариантов, которые развиваются параллельно.

Альтернативные виды топлива

Ещё на заре автомобилестроения, до активного использования нефтепродуктов предлагались различные варианты топлива. Двигатели могли работать на производных арахисового, растительного и пальмового масла. Из них производили биодизель и добавляли в его в обычное топливо.

Биотопливо

Существуют различные виды такого топлива, а наибольшей популярностью пользуется гидрированное растительное масло (HVO) и топливо из отработанных жиров (FAME). Они существенно снижают выброс углекислого газа (CO2), но имеют высокую стоимость производства и ограниченность сырьевой базы. А это не решает вторую проблему дизельного топлива – волатильность цен. Причём стоимость биотоплива колеблется даже больше, поскольку на его доступность влияет спрос на пищевом рынке.

Ещё одной разновидностью биотоплива является биогаз, получаемый из органических отходов. После очистки он может использоваться в газомоторной технике как в сжатом, так и в сжиженном виде. Это позволяет решать сразу два экологических вопроса – утилизацию метана на свалках и полигонах бытовых отходов, а также снижение выбросов от транспортных средство и спецтехники. Однако этот вариант также имеет ограниченный объём. Кроме того, для использования такого газа в качестве топлива он должен пройти дорогостоящую очистку, что негативно сказывается на его себестоимости.

Газомоторное топливо

Наиболее распространённой альтернативой дизелю в России в 2025 году является газовое топливо. Изначально оно применялось в легковых автомобилях и лёгком коммерческом транспорте.

Существуют три разновидности газового топлива: нефтяной попутный газ (углеводородный), сжатый (компримированный) и сжиженный природный газ. Причём «первопроходцем» и обладателем наиболее развитой сети заправочных станция обладает сжиженный углеводородный газ (СУГ) – точнее смесь двух газов: пропана и бутана.

Именно СУГ начал первым набирать популярность у автовладельцев. Причём решал он в первую очередь финансовую задачу, поскольку его стоимость была значительно ниже бензина и солярки. Правда для его использования необходимо устанавливаться специальное газобаллонное оборудование, что несколько снижало экономический эффект.

Пропан-бутановую смесь стали активно применять в лёгком коммерческом транспорте, в основном на ГАЗелях. Однако СУГ является сопутствующим газом нефтедобычи. Поэтому хотя он и экологичнее бензина и дизтоплива, но всё же имеет некоторый уровень выбросов углекислого газа. Кроме того, он тяжелее воздуха и имеет свойство скапливаться, что приводит к взрывоопасным ситуациям. Именно поэтому автопроизводители не спешили внедрять его в свою продуктовую линейку.

Вместо этого начали использовать компримированный газ – сжатый под давлением 200-250 бар метан. Натуральный газ дешевле пропана, а при утечках он быстро выветривается на открытом воздухе, поскольку легче воздуха. Однако для его хранения используются специальные баллоны, которые снижают грузоподъёмность автомобиля. Поэтому он не получил широкого использования в грузоперевозках.

Тем не менее поиск альтернативных вариантов привёл к появлению машин на сжиженном природном газе. Технология позволяет хранить метан при температуре -162 С в специальных криогенных баках. Это позволило увеличить запас топлива не повышая вес ёмкостей. Путём сжижения объём газа уменьшается примерно в 600 раз, что обеспечивает запас хода до 1500 км.

Правда у такой технологии есть свои минусы. В частности, необходимо инвестировать в создание инфраструктуры и использовать более сложное оборудование. К тому же сам процесс заправки требует соблюдения строгих мер безопасности.

Самый большой минус использования газомоторной техники – это присутствие углекислого газа в продуктах горения, хоть и в меньших объёмах чем у бензина и дизельного топлива. Поэтому применение это технологии является лишь переходной ступенью на этапе снижения выбросов парниковых газов.

Водород – топливо будущего

«Граалем» декарбонизации транспорта считается водород. В результате его горения может образовываться незначительное количество оксида азота, но в основном это вода, Поэтому технология использования водорода как топлива (HICE) очень заманчива. К тому же, он является потенциально возобновляемым источником энергии, поскольку может быть получен путём электролиза воды.

К сожалению, водород обладает высокой взрывоопасностью, а также низкой плотностью энергии. Кроме того, существуют сложности в его производстве, транспортировки и хранения. Технология пока не отработана и требует изучения и финансовых вливаний.

Гораздо более перспективным считается применение водорода в качестве топливных элементов (FCEV) для электрического привода. Это позволяет избавиться от двигателя внутреннего сгорания, что снижает не только экологическую нагрузку, но и шум от работы техники. Благодаря высокому КПД такое решение позволяет значительно увеличить запас хода, а сам процесс заправки занимает всего 10-15 минут.

Однако отсутствие достаточных производственных мощностей и заправочной инфраструктуры мешает развитию этого направления. К тому же, себестоимость подобной техники слишком высока на текущий момент. Именно поэтому водород называют топливом будущего. А в настоящем водородные электромобили уступают конкуренцию гибридной (HEV/PHEV) и аккумуляторной (BEV) технике.

Электромоторы заменят ДВС

Электрификация техники является самой перспективной технологией, направленной на решение сразу нескольких ключевых проблем: забота об окружающей среде и снижения уровня шума. Причём как уже упоминалось, есть несколько направлений развития электротранспорта. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы.

Гибридная (HEV/PHEV) техника сочетает преимущества ДВС и электромоторов. Они способны перемещаться на электрической тяге в городе, снижая уровень шума и выбросов. При этом в случае дальних загородных поездок могут использовать ископаемое топливо для движения или заряда аккумуляторных батарей.

Также существует технология подключаемых машин. Они используют пантограф для зарядки аккумуляторов от контактной электросети. Это как правило техника, которая передвигается по определённому маршруту. Кроме того, технология подключения к электросети применяется в грузоподъёмных механизмах и землеройной технике, которые работают на ограниченном строительном участке.

Однако наибольшую популярность набирают аккумуляторные транспортные средства (BEV), которые используют для работы энергию, хранящуюся на борту. Нулевые локальные выбросы, тихая работа, высокий крутящий момент – всё это выглядит очень привлекательно. Вот только серьёзными минусами на этом пути являются низкая удельная ёмкость батарей, сложности с их утилизацией и длительное время зарядки. Есть ещё и более высокая начальная цена техники, но специалисты считают это временным явлением.

Тенденции и перспективы

Сейчас в России в качестве альтернативного топлива в первую очередь используется метан или пропан-бутановая смесь. Это вызвано значительными запасами природного газа и наличием технологий по его сжатию и сжижению. Однако в перспективе пяти-семи лет мировая тенденция использования электрической техники также может возобладать. Особенно учитывая развитие инфраструктуры зарядных станций.

В тоже время, есть высокие шансы водорода стать самой массовой альтернативой традиционным видам топлива. Правда это, как отмечают аналитики, отдалённое будущее. Сначала необходимо решить вопрос инфраструктуры и производственных мощностей по его выработке.

Одно не вызывает сомнений – единого решения пока не существует. Выбор технологии зависит от многих факторов. Хотя, судя по темпам внедрения аккумуляторной техники в Китае, они выбор уже сделали.