Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Заместитель генерального директора по прогнозированию отрасли и стратегии ФГУП «НАМИ» Исполнительный директор Технологической Платформы «Экологически чистый транспорт «Зеленый автомобиль» Эйдинов Анатолий Алексеевич Москва 27 ноября 2012 года Предпосылки для распространения электрических транспортных средств Ужесточение экологических нормативных требований Осведомлённость и озабоченность общественности о состоянии окружающей среды – особенно в крупных мегаполисах Сокращение запасов и рост цен на углеводородное топливо Препятствия на пути распространения электрических транспортных средств Высокая стоимость аккумуляторных батарей Низкая долговечность и надёжность аккумуляторных батарей Малый запас энергии, необходимость обеспечения быстрой зарядки По данным BCG, при подсчёте вредных выбросов в атмосферу по полному циклу «От нефтяной вышки до колеса», электромобиль имеет лишь 40-60% преимущество перед автомобилем с ДВС. По прогнозу развития технологий ДВС, к 2020-му году это преимущество должно сократиться до 30-50%. 2 Транспорт и экология города 36% Автобусы 90 % 46 % Грузовые 21 % Легковые Вклад автотранспорта в загрязнение воздуха Негативное воздействие - Шум (ущерб исключается) - тормозная пыль - вредные выбросы (ущерб исключается) Легковые Автобусы Грузовые 3 Внедрение электрического транспорта на территорию Российской Федерации Внедрение легкового электрического транспорта в России существенно затруднено многократной разницей стоимости между электромобилем и автомобилем с ДВС одного класса. Для успешного и экономически обоснованного внедрения электротранспорта на начальном этапе необходимо: Выделить схемы, позволяющие ограничить запас хода и вместе с тем уменьшить: - стоимость АТС; - массу; - объём, занимаемый батареями. Это возможно на транспортных средствах, двигающихся по заранее определённым маршрутам в крупных мегаполисах, т.е. в первую очередь: - общественный транспорт; - коммунальная техника; - лёгкие коммерческие автомобили. 4 Внедрение электрического транспорта на территорию Российской Федерации Тенденция – «облагораживание» исторических центров крупных городов России Электробусы с ограниченным запасом хода Через центры проходит большое количество троллейбусных и трамвайных маршрутов, контактная сеть которых портит облик города. Ёмкость АКБ, необходимая для проезда через центр города, ещё меньше чем для прохождения целого маршрута. Наличие тяговой АКБ в троллейбусе так же позволит объехать аварии или неправильно припаркованные автомобили на остатке маршрута. 5 Дорожная карта GM 6 Дорожная карта JAMA (Ассоциация японских производителей) Года Автотранспортные средства (АТС) с КЭУ (гибрид) Т А Б 2010 2015 2020 2030 Новые модели КЭУ АТС с КЭУ Электромобили (ЭМ) Электромобили Электромобили высокотехнологического исполнения ЭМ с зарядкой ЭМ с зарядкой ЭМ высокотехнологичного исполнения(с зарядкой) АТС с Топливным элементом (ТЭ) Био-топлива АТС с чистой дизельной установкой Интеллектуальные транспортные системы (ИТС) Перспектив ные Liионные Био-бензин ТЭ Водородный био дизель Развитие ТЭ Биотопливо АТС с чист, дизель Водородный биодизель Этапы реализации ИТС Автоматизированные транспортные потоки 7 Обобщенное мнение частного сектора по перспективе транспортной энергетике Автомобили 2020 г. 2030 г. 80% и более 60 ÷ 70% Другие типы автомобилей около 30% 30 ÷ 40% Автомобили с КЭУ (гибриды) 10 ÷ 1 5% 20 ÷ 30% Электромобили. электромобили с подзарядкой 5 ÷ 10% 1 0 ÷ 20% Электромобили на топливных элементах (ЭХГ) минимум 1% Чистые дизельные автомобили минимум около 5% Обычные автомобили Обобщенное мнение государственного сектора по транспортной энергетике Автомобили 2020 г. 2030 г. Обычные автомобили 50 ÷ 80% 30 ÷ 50% Другие типы автомобилей 20 ÷ 50% 50 ÷ 70% Автомобили с КЭУ (гибриды) 20 ÷ 30% 30 ÷ 40% Электромобили, электромобили с подзарядкой 15 ÷ 20% 20 ÷ 30% Электромобили на топливных элементах (ЭХГ) около 1 % около 3% Чистые дизельные автомобили около 1 % 5% ÷ 10% 8 Дорожная карта фирмы «Бош» Бензин HCCI Электромобиль с расширенным запасом хода Дизель Бензин Альтернативные топлива Альтернативные топлива Дизель КЭУ (Гибрид) КЭУ (Гибрид) Электромобиль с расширенным запасом хода 1997 Сегодня Электромобиль на тяговом источнике тока Электромобиль (тяговый источник тока), топливные элементы Электромобиль на топливных элементах будущее 9 Дорожные карты в Европе, Китае и США определены 2000 г. 2010 г. 2020 г. 2030 г. 130 95 TBD Выбросы СО2 g/km 2040 г. Снижение веса и мощности автомобилей Инновации в ДВС и трансмиссии (бензин/ДТ/газ/альтернативные источники/Н2) ИНФРАСТРУКТУРА Прототипы Ниша Электромобили Производство автомобилей на топливных элементах Массовое производство электромобилей Полный гибрид Микро/средний гибрид - Старт массового производства 10 Доли продаж легковых автомобилей с различными силовыми установками на четырех рынках мира в 2020 году (%) Западная Европа Северная Америка Япония Китай Всего в 2020 (%) Сценарии: 1 Сценарий 1: Замедленный Сжатый природный газ КЭУ (Гибрид) 2 Сценарий 2: Устойчивый Электромобили Дизельные ДВС 3 Сценарий 3: Ускоренный Электромобили с увеличенным запасом хода Бензиновые ДВС 11 Технологическая платформа Германии по электромобилям ИКТ и инфраструктура Технология зарядки Сетевая интеграция Интерфейс энергии Интерфейс трафика Возобновляемые источники энергии Приводная техника E-машины Системы привода Управляющая электроника Технология производства Утилизация Дисковые компоненты Материалы аккумулятора Облегчение конструкции Материалы и компоненты Облегчение конструкции Разнообразие материалов Системные облегчения конструкции Технологические процессы компоновка ЛА BEV PHEV REEV Грузовик Энергопитание Аккумулятор Развитие сот и материалов Новые концепции батарей Концепции безопасности Моделирование и анализ Технологии процессов Системные услуги Интермодальные транспортные услуги Услуги энергетического сектора Мобильные услуги Роуминг 12 Внедрение электрического транспорта на территорию Российской Федерации До сих пор предпринималось множество разрозненных попыток внедрения электротранспорта различными единичными организациями. Однако столь серьёзный шаг невозможно сделать только усилиями одной, двух или трёх организаций. Для этого необходимо совмещение и синхронизация усилий: Бизнес (потребители) Производители Инфраструктура Государство Технологическая платформа позволяет прийти к общему пониманию целей, задач и требований к составляющим проекта и получить взаимную поддержку!!! 13 Число автомобилей с КЭУ и электромобилей (ЭМ) Число транспортных средств в парке, тыс. шт., США 900 800 700 600 КЭУ 500 ЭМ 400 300 200 100 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Число транспортных средств в парке, тыс. шт., Япония 450 400 350 300 250 КЭУ ЭМ 200 150 100 50 0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 14 Типоразмерный ряд транспортных средств с экологическими энергоустановками Электромобили (ЭМ) Тип базовой модели ИЖ-2717222 (ВиС-2345) грузопассажирский Тип прив-да колес задний Полная масса автомобиля, кг. Fiat-Doblo фургон грузопассажирский БРОНТО грузовая IVECO DAILY платформа Ford Transit, автобус ПАЗ-3237 автобус передний 1750 Масса перевозимого груза, кг/ число пассажиров Габаритные размеры, мм: -длина ВиС-2348 грузовой 300 ЛиАЗ-5292 автобус Тяговая модул. секция автопоезда Электротранспор т. Троллейбусы ТрОЛЗА-5265 задний 1930 3300 1750 350 13+1 сидяч. мест 400 10250 1800 3500 16000 55/17+1 сидяч. мест 106/ 24+1 сидяч. мест 1500 100/ 18 сидяч. мест 4400 4430 4500 5540 4400 7885 11990 1200 11700 -ширина -высота 1677 1740 1650 1650 1700 1700 1760 1885 1677 1800 2505 2815 2500 2880 1700 1700 2500 3410 Колесная база, мм 2700 2460 2700 3300 2424 2700-3000 3200 3650 2100 Колея, мм, передних/задних колес 1300/1370 1400 1300/1770 1700/1560 1365 1940/1690 2100/1826 1400 2050/1840 Максимальная скорость, км/ч 80 80 70 60 95 75 75 60 – 70 Запас хода по циклу, км 100 – 130 80 – 115 80 – 100 150 – 200 до 220 до 250 до 250 Маневр без конт. сети, 800 м 6,0 7,5 10,0 12,0 – 15,0 13,0 15,0 15,0 7,5 10,0 – 12,0 Только на горизонтальном участке Только на горизонталь15 ном участке Время разгона до 30 км/ч, с Преодолеваемый подъем на участке длиной 150 м, %. 19,0 10,0 – 12,0 10,0 – 12,0 10,0 – 12,0 10,0 – 12,0 Типоразмерный ряд транспортных средств с экологическими энергоустановками Электромобили (ЭМ) Продолжение таблицы Тип базовой модели Fiat-Doblo фургон грузопассажирский Ford Transit, Iveco Daily, автобус БРОНТО грузовая платформа ПАЗ-3237 автобус ЛиАЗ-5292 автобус Тяговая модульная секция автопоезда Электротранспорт. Троллейбусы ТрОЛЗА-5265 Li-Ion Li-Ion Li-Ion Li-Ion Li-Ion Li-Ion Li-Ion Li-Ion 240 (480) 480 480 480 480 480 480 560 30 140 30 140 40 200 50 240 270 1340 510 2540 110 550 5 25 Электропривод - тип тягового электродвигателя - номинальная мощность, кВт - частота вращения (макс.), мин-1 - масса, кг бесконтактный переменного тока. бесконтакт. переменного тока. бесконт. перемен. тока. бесконт. перемен. тока. бескон. перемен. тока. бесконт. перемен. тока бесконтакт. переменного тока. бесконтактный переменного тока. 11 15 22 15 30×2 55×2 22 Тип силового преобразователя напряжения. - масса, кг 3 фазный инвертор напряжения (ИН) Аккумуляторная батарея: - наименование, тип - номинальное напряжение, В - запас электроэнергии, кВт∙ч - масса, кг ИЖ-2717222 (ВиС-2345) грузопассажирский ВиС-2348 грузовой 37×2 3000 35 10 3000 45 3000 65 3 фазный ИН 3 фазный ИН 10 10 3000 45 3000 100×2 3000 165×2 3000 65 3 фазный ИН 3 фазный ИН 3 фазный ИН 3 фазный ИН 3 фазный ИН 10 20 35 10 25 3000 120×2 16 Типоразмерный ряд транспортных средств с экологическими энергоустановками Автомобили с комбинированными энергоустановками (КЭУ) Тип базовой модели "Соболь" фургон; автобус "Газель" фургон задний Тип привода колес Полная масса автомобиля, кг. 2800 Масса перевозимого груза, кг/ число пассажиров 650/ 6+1 сидяч. мест Габаритные размеры, мм: - длина - ширина - высота Колесная база, мм Колея, мм, передних/задних колес Макс. скорость, км/ч Запас хода по циклу, км Контрольный расход топливо в городском режиме, л/100 км Модель, тип, число и располож.ие цилиндров Рабочий объем, л Мощность дв., кВт (л.с.) при мин-1 Крутящий момент, н.м. (кгс) при мин-1 "Максус" фургон; автобус «Валдай" фургон "Бычок"фургон передний 3500 3200 фургон, 2800 автобус ПАЗ-3237 автобус ЛиАЗ-5292 автобус задний 7300 6950 10250 1800 106/ 24+1 сидяч. мест 1100 900/ 9+1 сидяч. мест 2900 2400 55/ 17+1 сидяч. мест 4940 2075 2200 5400 2075 2900 4920 1900 2070 6090 2100 2245 6600 2210 2800 7885 2505 2815 11990 2500 2880 2760 2760 3100 3310 3650 3650 2100 1700/1700 1700/1560 1734/1734 1740/1702 1820/1690 1940/1690 2100/1826 120 115 125 95 95 95 75 до 150 до 250 до 250-300 до 220 до 250 6-7 7,5 6,8-7,0 13,0 15,0 до 350 8,5 10,0 ЗМЗ-40522; Бензин Р4 Дизель Р4 ММ 3-245.12; Дизель Р4 Сummins ISBe; Дизель Р4 САТ 3126E; Дизель Р6 2,5 2,5 4,25 3,92 7,2 103,0 (140)/5200 66,2 (90)/ 3800 90(122)/2400 314(32)/2250 110(149,5) /2500 172(234)/2200 200,0 (20,4)/ 4500 300/1800 350(35)/1500 350(35)/1500 550(57)/1500 895(92)/1440 17 Типоразмерный ряд транспортных средств с экологическими энергоустановками Автомобили с комбинированными энергоустановками (КЭУ) Продолжение таблицы Тип базовой модели "Соболь" фургон; автобус "Газель" фургон "Максус" фургон; автобус «Валдай" фургон "Бычок" фургон ПАЗ-3237 автобус ЛиАЗ-5292 автобус Последовательная структура Схема решения по КЭУ Электропривод: - тип тягового синхронный генератора бесконтактный - номинальная мощность 30 - номинальное 380/220 напряжение, В 3000 - частота вращения, мин100 - масса, кг синхронный бесконтактный. 30 380/220 3000 100 синхронный бесконтактный. 30 380/220 3000 100 синхронный синхронный синхронный бесконтактный. бесконтактный. бесконтактный. 37 37 60 380/220 380/220 380/220 3000 3000 3000 120 120 120 синхронный бесконтактный. 110 380/220 3000 120 - Тип тягового электродвигателя - номинальная мощность, кВт -частота вращения (макс.), мин-1 - масса, кг бесконтактный переменного тока. 30 3000 100 бесконтактный переменного тока. 30 3000 100 бесконтактный переменного тока. 30 3000 100 бесконтактный переменного тока. 37 3000 120 бесконтактный переменного тока. 37 3000 120 бесконтактный переменного тока. 30×2 3000 100×2 бесконтактный переменного тока. 55×2 3000 165×2 Li-Ion Li-Ion Li-Ion Li-Ion Li-Ion Li-Ion Li-Ion 480 15 70 480 15 70 480 15 70 480 30 140 480 30 140 480 40 200 480 65 330 МПСУ 3 фазный ИН 10 МПСУ 3 фазный ИН 10 МПСУ 3 фазный ИН 10 МПСУ 3 фазный ИН 12 МПСУ 3 фазный ИН 12 МПСУ 3 фазный ИН 20 МПСУ 3 фазный ИН 35 - Аккумуляторная батарея - наименование, тип - номинальное напряжение, В - Запас энергии, кВт∙ч - масса, кг. -система регулирования, тип - силовой преоб-тель, - масса, кг. 18 Прогноз развития энергетических установок для автотранспорта 19 Диаграммы для разных батарей (чистые ЭМ, гибридные с подзарядкой, чистые гибриды) Пиковая мощность Вт/кг Удельная мощность Ватт - час/кг 20 Технические параметры различных типов батарей 21 Развитие технических параметров тяговых батарей (ТАБ), фирмы «Бош» 22 Прогноз развития электротранспорта и рынка литий-ионных аккумуляторов Тыс. шт. 2009 ● 2011 2013 2015 Количество электротранспорта Рынок литий-ионовых аккумуляторов 2017 2020 годы 23 Матрица комплексной конструктивной безопасности электрического транспортного средства Риски Элементы конструкции транспортного средства Тормозная система Рулевое управление, подвески, шины Внешнее и внутреннее оборудование, оказывающее травмирующее воздействие на водителя, пассажиров и других участников дорожного движения Экспертная оценка влияния конструкции транспортного средства на риски причинения вреда Риск совершения ДТП Риск причинения вреда Риск Риск Риск угона Риск и фатального исхода Окружающей среде возгорания и возникновени поражения в его результате продуктами выбросов и скорость я электротоком износа, шумовым горения электропомех воздействием ОВ ОВ ОВ С М М М М Н Н С М С С Н М Н С Элементы конструкции, ока-зывающие влияние на воз-можность эвакуации водите-ля и пассажиров после ДТП Материал интерьера, система топливоподачи, определя-ющие возможность возго-рания и скорость горения Обзорность внешнего и внутреннего пространства для водителя Приборы, измерение, регистрация и ограничение скорости транспортного средства В М С Н М Н В В В Н Н С В М М М М М В Н М С С Н Устройства освещения и световой сигнализации Системы питания, сгорания топлива и нейтрализации отработавших газов В Н С С Н Н М/Н М/Н М/С С/М М М/Н Н/С М М С М С Н Н Н Н Н В Двигатель, глушитель, пане-ли кузова (кабины), шины, оказывающие шумовое воздействие на водителя и окружающую среду Аккумуляторная батарея силовой установки Примечание: Оценки степени влияния конструкции электрических транспортных средств на риски причинения вреда: ОВ - особо высокая, В- высокая, С - средняя, Н - низкая, 24 М - малая. Оценка в числителе - для электромобилей, в знаменателе - для транспортных средств с гибридными установками. Нормативные документы № п/п Наименование Решение 1 Разработка глобальных технических правил по ЭМ ЕС, США и Япония определили срок реализация ГТП в 2014 году 2 Существующие правила ЕЭК ООН по АТС с КЭУ и ЭМ №100, №101, №49, №87, №10, №13 3 Разработаны Технический регламент по безопасности конструкции АТС; ГОСТ по активной и пассивной безопасности ЭМ; ГОСТ по автобусам с КЭУ «Общие технические требования»; СТП – сертификационные испытания ЭМ, по шуму, по энерго- пожаро- взрыво- безопасности 25 Инфраструктура АТС с ДВС АТС с КЭУ АТС с КЭУ и подзарядкой ЭМ с расширенным запасом хода ЭМ с ТАБ ЭМ с ЭКГ на топливных элементах водород - воздух Инфраструктура обеспечения эксплуатации электрического транспорта определяется типом транспорта и технологическим циклом его работы. • Автобусы с КЭУ и электробусы (зарядные устройства в депо и на конечных станциях) • Грузовой ЭМ и грузовик с КЭУ (зарядные устройства в парке) • Легкий коммерческий транспорт (зарядные устройства в парке и на конечных пунктах) 26 Необходимость консолидации в рамках Технологической платформы «Зеленый автомобиль» Производители автомобилей и зарядных устройств Энергокомпании Государственная поддержка и льготы НОВАЯ ОТРАСЛЬ Создание новой отрасли требует системно-программного подхода! Потребители 27 Заместитель генерального директора по прогнозированию отрасли и стратегии ФГУП «НАМИ» Исполнительный директор Технологической Платформы «Экологически чистый транспорт «Зеленый автомобиль» Эйдинов Анатолий Алексеевич Спасибо за внимание! Приглашаем к сотрудничеству! Контактный телефон: (499) 456 30 61, E-mail: greencar@nami.ru, www.nami.ru Адрес: 125438, г. Москва, ул. Автомоторная, дом 2. 28