Что такое Экологический транспорт

Существует большое количество видов транспорта, который можно отнести к наиболее безвредным для природы и здоровья человека средствам передвижения.

Весь экотранспорт можно условно разделить на несколько типов:

• электрический;
• водородный;
• биотопливный, независимый от ископаемых энергоносителей;
• велотранспорт.

Этот перечень далеко не полный.

Под термином экотранспорт стоит понимать такие средства передвижения, которые минимизируют влияние человека (оно, как правило, всегда неблагоприятное) на окружающую среду.

Транспортные средства, работающие на электроэнергии, не ограничиваются только легковыми электромобилями. Это еще и поезда, аэропланы, самолеты, морские суда, мотоциклы, скутеры и т. д.

Существуют крупногабаритные электрические машины и малогабаритные.

К крупногабаритным относят:

• автобусы;
• трамваи;
• поезда метрополитена;
• троллейбусы;
• локомотивы.

Такие виды транспорта являются, как правило, общественными и принадлежат частным или государственным предприятиям.

К малогабаритым транспортным средствам относятся:

• велосипеды на батареях малой мощности или с электромотором малой мощности (существуют велосипеды с солнечными панелями, которые автоматически складываются, когда движение прекращается);
• электромобили;
• небольшие грузовики (light trucks);
• маленькие электромобили для использования в пригородах (neighborhood electric vehicles);
• мотоциклы;
• скутеры;
• разнообразные по вместимости пассажирские гольф кары (англ. golf carts, используются в коттеджных поселках, пансионатах, гостиницах, гошльф-клубах, в аэропортах и любых местах, где необходимо экологическое средство передвижения);
• маленькие машины на батареях для утренней доставки свежего молока (англ. milk floats, распространены в некоторых европейских странах);
• форклифты (англ. forklifts, это вилочные погрузчики в крупных торговых сетях и другая складская техника), и проч.

Главное отличие электромобилей от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания состоит в возможности использовать разные источники энергии.

То есть процессы выработки электроэнергии могут быть самыми разнообразными, от сжигания ископаемого топлива на теплоэлектроцентралях, использования атомной энергии и возобновляемых энергоносителей до различного рода батарей. Главная задача - создать соответствующую инфраструктуру заправляющих станций.

Эксплуатация автотранспорта с двигателем внутреннего сгорания требует не только наличия разветвленной сети заправочных станций, внутреннее устройство машины строго привязано к виду топлива, будь то бензин, дизель или природный газ.

Подача электричества может осуществляться непрерывно и тут же использоваться, или может храниться в специальном отсеке, содержаться в аккумулированном виде в батареях и суперконденсаторах.

Электромобили могут использовать гибридные источники питания, где электричество получается при сгорании дизельного топлива и бензина.

В любом случае, электромобили с гибридным двигателем имеют менее сильное воздействие на окружающую среду, чем традиционные автомобили. К гибридным двигателям, в частности, относятся системы перезаряжаемых аккумуляторов (rechargeable electricity storage system или RESS).

Еще одно устройство для аккумулирования энергии для дальнейшего использования называется топливные ячейки (в английском - fuel cells). Эти системы устанавливаются в качестве аварийного источника энергоснабжения или основного электрогенератора.

Для обеспечения работы электромобилей существуют специальные батареи, различные по своему химическому составу, которые имеют ряд преимуществ и недостатков.

Главным недостатком всех батарей является снижение их эффективности при низких температурах - необходимо затрачивать энергию на прогревание электролитов как минимум до 270 градусов Цельсия, как например натриевые батарейки (их еще называют "зебра").

Батареи "зебра" (технологию изготовления этих аккумуляторов называют "горячая соль") имеет достаточно неплохие показатели сопротивления потерь, энергетическая емкость, то есть количество энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях, составляет 120 Вт ч \кг.

"Зебр" хватает на несколько тысяч зарядных циклов, они не содержат токсичных химических элементов.

Кислотно-свинцовые батарейки при запуске автомобиля могут издавать неприятный запах серы, однако при включении вентилятора в салоне неприятных запахов можно избежать.

Такие аккумуляторные батарейки имеют низкую стоимость, но и номинальная энергетическая плотность устройств значительно ниже аналогичного показателя бензина и составляет 30-40 Вт ч \кг.

Энергетическая эффективность также невысока и составляет 70-75%. Как и все батареи, этот вид аккумуляторных устройств оказывает влияние на окружающую среду при их создании, использовании и повторном применении.

Однако технология создания кислотно-свинцовых батарей значительно усовершенствована частной компанией Firefly Energy, в результате увеличился срок службы устройств, слегка увеличилась номинальная емкость, однако значительно увеличилось номинальное напряжение.

Кислотно-свинцовые батареи применялись в таких электромобилях, как EV1 и RAV4EV.

Никель-метал гидридные (NiMH) батареи имеют низкую эффективность зарядки/разрядки (особенно в зимний период), которая составляет 60-70%, но у них хорошая номинальная емкость, составляющая 30-80 Вт*ч/кг.

Эти аккумуляторные устройства имеют достаточно продолжительный срок службы, они хорошо зарекомендовали себя в электромобиле марки RAV4EV, который прошел более 160 тыс. км.

Между тем, никель-метал гидридные батареи имеют высокий саморазряд (потеря емкости в отсутствие внешнего потребителя тока) и сложный цикл зарядки.

Ионно-литиевые батареи имеют значительную емкость - 200 Вт*ч/кг, хорошее номинальное напряжение и высокую эффективность зарядки/разрядки (от 80 до 90%).

Однако при высокой энергоотдаче ионно-литиевые батареи имеют непродолжительный срок службы. Зато они абсолютно не токсичны и не имеют расположенности к воспламенению при повреждениях или неудачной зарядке.

Технологии производства ионно-литиевых аккумуляторов постоянно совершенствуются, в результате срок эксплуатации батарей становится более продолжительным, процесс зарядки становится менее продолжительным, а использование и рециркуляция - более дружелюбными по отношению к окружающей среде.

К примеру, использование соли фосфорной кислоты в литиевых батареях обеспечивает срок эксплуатации более чем в 10 лет и более чем 7 тыс. циклов зарядки.

В лабораториях компании LG Chem пытаются с помощью марганца увеличить сорок использования литиевых батарей до 40 лет.

Совершенствованием литиевых батарей занимается концерн Fuji Heavy Industries Ltd. (FHI, этой компания в частности развивает автомобильную марку Subaru); эти аккумуляторы использовались в прототипе электромобиля Subaru G4e, а также в модели Stella.

Разновидности литиевых батарей применяет в своих электромобилях Mitsubishi (модель i-MiEV находится в серийном производстве).

Также в качестве аккумуляторов в электромобилях используют электрические двухслойные конденсаторы.

Одним из наиболее оптимальных решений является использование электромобилей, заряжаемых электроэнергией, получаемой напрямую от солнца.

В США недавно начали создавать станции по зарядке таких автомобилей. Пока солнечные АЗС можно создавать только в регионах с большим количеством солнечных дней в году.

Существует также несколько экспериментальных моделей автомобилей и даже самолетов, движение которых обеспечивается за счет энергии солнца, собираемой солнечными панелями, установленными на обшивке машин.

Выход технологии на рынок свидетельствует о больших перспективах заправочной инфраструктуры на основе возобновляемых источников энергии.

По сравнению с солнечными заправками большее распространение получили сети, развиваемые калифорнийской компанией Project Better Place - станции, где электромобили запитываются из обычной розетки, построены в израиле, Дании, на Гавайях.

Заправочную инфраструктуру для электромобилей создает американская Coulomb Technologies: компания создала в США сотни быстровозводимых заправочных станций. Существуют и другие компании, которые реализуют проекты по строительству заправочной инфраструктуры для электромобилей.

Важно понимать, что процесс зарядки аккумуляторных батарей занимает несколько часов.

Однако можно использовать обычные одноразовые батарейки, которые не надо заряжать - на их замену требуется не больше двух минут.

Основным недостатком электромобилей является неразвитая заправочная инфраструктура.

Среди достоинств электромобилей можно назвать отсутствие выбросов вредных веществ , включая СО2, в местах использования данного транспорта, а также стоимость зарядки.

К примеру, компания GM Volt сделала стоимость зарядки электромобиля менее 2 центов на одну милю.

На сегодняшний день все основные автомобилестроительные концерны, такие как Daimler AG, Toyota Motor Corp., General Motors Corp., Renault SA, Peugeot-Citroen, VW and Mitsubishi Corp. пытаются разработать и вывести в серийное производство электромобили нового поколения.

Водород считают самой чистой альтернативой нефтяному углеводородному топливу, применяемому в двигателях внутреннего сгорания.

При работе на водороде машина выделяет водяной пар с небольшими примесями (образующийся при горении оксид азота сводятся к минимуму в трех полосных катализаторах).

Первый в мире серийный водородный автомобиль был создан автомобилестроительным концерном ВМW.

О разработке модели ВМW Нуdrogen 7 было объявлено в 2007г. - эта машина стала результатом двадцати восьми лет упорной работы над водородными технологиями.

Седан ВМW Нуdrogen 7 имеет гибридный двигатель V12 рабочим объемом 5972 см3 (260 л.c.), позволяющий набирать с места 100 км/ч за 9,5 сек. и развивать максимум 230 км/ч.

Его системы регулирования фаз газораспределения VALVETRONIC и управления распредвалами DoppelVANOS оптимизирует процесс сгорания водорода. В смеси с воздухом он сгорает в 10 раз быстрее бензина. Электронные «мозги» обеспечивают постоянство мощности двигателя вне зависимости от вида топлива.

Для бензина впрыск непосредственный, водородная смесь приготовляется во впускном коллекторе.

Помимо форсунок, в гибридный двигатель интегрированы газовые впускные клапаны распылительного типа. Они - больше форсунок по размеру, поэтому высота мотора увеличилась, и на капоте появился дополнительный выступ.

Автомобиль имеет обширную систему охлаждения силового агрегата, на крыше располагается люк для клапанов, отводящих избыточное давление паров водорода из криобака.

Разработчики ВМW Нуdrogen 7 предпочли хранить водород в автомобиле в сжиженном виде, потому что при одинаковом объеме резервуара количество энергии, содержащейся в жидком водороде на 75% выше, чем в газообразном. Соответственно запас хода автомобиля увеличивается.

При полной заправке ВМW Hуdrogen 7 способен проехать на бензине 500 км, на водороде — 200 км. Жидкая фаза обеспечивается при температурах ниже —253°С.

Низкотемпературный бак Hydrogen 7 вмещает до 8 кг (примерно 170 л) водорода.

Бак расположен над задней осью автомобиля и подвешен на конструкциях из углепластика (СFK) с низкой теплопроводностью.

По сути это термос ХХI века: если вместо водорода заправить его горячим кофе, он остынет только через 80 суток.

Между двумя стенками из нержавеющей стали находятся вакуум и отражающие пленки из алюминия и стекловолокна - слой толщиной 30 мм дает изоляционный эффект, как шуба из 17 м пенопласта.

Заправка жидким водородом осуществляется через отдельную горловину. От водителя требуется лишь открыть ее лючок с помощью кнопки на передней панели, установить селектор автоматической коробки передач в положение «P» и подвести заправочный шланг к горловине.

Затем установленная электроника инициирует работу множества систем по герметичной стыковке заправочного узла (BMW совместно с фирмами Linde и Walther разработала стандарт для всего мира) и проверке выполнения длинного перечня условий.

При отсутствии хотя бы одного условия заправка не начинается. Процесс заправки занимает не более 8 мин. Если водородный бак пуст или после продолжительной стоянки автомобиль нагрелся, возможна теплая заправка.

Однако потребуется гораздо больше времени для охлаждения бака до рабочей температуры. Проводить ее разрешается только персоналу заправочной станции.

Техническое обслуживание ВМW Hydrogen 7 должен проходить каждые три месяца, и настоятельно не рекомендуется держать его в тесных закрытых боксах, в больших многоэтажных стоянках можно, но ограниченное время.

ВМW Hydrogen 7 единственный в мире водородный седан класса «F», элегантный, экологически безопасный автомобиль. Он является роскошью в прямом смысле слова: его эксплуатация считается очень дорогой даже для богатых европейских стран.

Модель прошла предсерийную подготовку по обязательной в ВМW технологии создания продукта Рroduсtentstehungsprozess (РЕР) и получила допуск к эксплуатации в соответствии со стандартом D/ЕDЕ (Германия/ЕЭК).

Тем не менее, в свободной продаже этого автомобиля не будет. Все экземпляры ВМW Hydrogen 7 на условиях лизинга передаются в пользование избранному кругу потребителей для дальнейшего изучения и совершенствования технологий хранения, впрыска и заправки водорода по программе CleanEnergy.

Водородный автомобиль нового поколения

В 2009г. в Великобритании проектной мастерской Alan Docking Racing разработан первый доступный широкой общественности водородный автомобиль Riversimple Urban Car (RUC). Серийный выпуск автомобиля начнется в 2013г.

Создатели двухместной Riversimple поставили перед собой две задачи: максимально снизить вес авто и обеспечить предельную энергоэффективность.

Габариты Riversimple сопоставимы со Smart, однако весит водородный автомобиль нового поколения только 350 кг.

Достичь такого легкого веса удалось за счет применения композитных материалов при создании кузова и благодаря предельному снижению массы всей начинки.

КПД топливных элементов Riversimple составляет 50%, что вдвое выше, чем у бензинового двигателя внутреннего сгорания.

Этот водородный автомобиль способен пройти более 300-320 км, использовав всего 1 кг жидкого водорода, предельный запас хода может достигать 386 км.

Максимальная скорость RUC достигает 80 км/ч, разгон с 0 до 48 км/ч происходит за 5,5 сек.

Хранится водород на борту в криогенном баке при температуре минус 252 градуса по Цельсию, как в BMW Hydrogen 7 и в переделанном на водород хэтче Toyota Prius.

Специалисты Alan Docking Racing поставили в RUC блок топливных элементов, развивающий всего 6 кВт. Меньшая мощность означает меньшее количество драгметаллов (в качестве катализаторов).

Электричество от водородных ячеек поступает в 4 мотор-колеса. Размещение электродвигателей непосредственно в ступицах позволило исключить потери в трансмиссии.

Кроме того, все четыре колеса начинают возвращать электричество в бортовую сеть при торможении, в то время как в большинстве существующих гибридов и электромобилей этим полезным делом занята только одна ось (привод на все колёса в таких машинах встречается нечасто), а вторая тормозит как обычно.

Результат существенен: при рекуперации у RUC возвращается обратно до 50-60% энергии несущегося автомобиля и запасается в блоке суперконденсаторов.

Этот блок весит он всего 21 кг, но при этом может впитывать поток до 30 кВт при торможении и отдавать моторам мощность до 15 кВт в течение 10 секунд при разгоне.

Таким образом, во время ускорения 75-80% необходимой энергии поступает из суперконденсаторов, а топливные элементы подают энергию при равномерном движении.

Свою схему перераспределения электричества британцы назвали Network electric. Здесь энергия может перетекать от топливных ячеек к колёсам и суперконденсаторам, а также от колёс к конденсаторам и в обратную сторону.

Водород для Riversimple производится из метана, опосредованный выброс СО2 нового автомобиля составит 30 г/км. Британцы также планируют получать водород за счёт энергии возобновляемых источников (солнца и ветра), в этом случае выброс СО2 составит только 3 г/км.

Уже в 2011г. компания намерена выдать частным пользователям (в ряде маленьких городов) первую партию RUC в лизинг за 200 фунтов ($326) в месяц.

В стоимость аренды войдёт обеспечение топливом (заправочные станции с жидким водородом будут открыты в Питерборо, Вустере или Оксфорде). Бизнес будет построен исключительно на аренде, продаваться RUC в принципе не будут.

В 2013г. британцы планируют выпускать до 10 тыс. водородных автомобилей в год.

При этом об их продаже речи не идёт. Riversimple принципиально хочет построить бизнес на аренде.

Если учесть, на какую сумму сжигает малолитражный двигатель бензина и прибавить амортизацию (сколько теряет в стоимости авто при эксплуатации) может оказаться, что автомобиль нового поколения не так уж и расточителен для владельца. Это удивительно, поскольку речь идёт о топливных элементах.

Выносливость RUC такова, что его расчётный срок службы составляет 20 лет (техобслуживание — раз в год).

Договор аренды будет заключаться на 3 года с возможностью по истечении срока замены машины на новую или продления соглашения. Также предполагается, что многие авто из парка компании сменят за несколько лет нескольких хозяев, уже бравшееся в лизинг авто повторно будет выставлено по сниженной цене.

Существуют и другие модели водородных автомобилей.

Японский автоконцерн Honda разработал комфортабельный седан Honda FCX Clarity весом 1,6 тонны. Топливные элементы Clarity развивают 100 кВт, столько же потребляет электромотор.

На одной заправке Clarity может пройти больше 400 км, только баллоны японской машины вмещают 3,92 кг водорода.

Clarity поставлена на конвейер, однако выпуск седана ограничен.

Существует концепт Sequel на топливных элементах. Этот кроссовер проезжает 483 км на 8 кг водорода.

Другая Honda FCX — предшественник Clarity — меньше по размерам и по идеологии гораздо ближе к RUC. Этот FCX первой среди всех водородных машин попал в руки простой семье, пройдя годовое испытание.

Рекорд экономичной езды Honda FCX составляет 426 км на одной заправке, каковая составляла 3,75 кг водорода.

У водородных технологий есть свои критики.

В Великобритании подсчитали: чтобы полностью перевести автомобили королевства на водород, всю береговую линию по периметру надо покрыть ветряками или построить больше сотни АЭС.

Так или иначе, запасы водорода колоссальны, Вселенная состоит из водорода на 70%.

Существует теория российского геолога В. Ларина о том, что внутренние сферы земли состоят из металлогидридов.

Некоторые металлы как губки поглощают водород и при нагреве отдают. Водород обильно выделяют вулканы и тектонические разломы, поэтому надо лишь пробурить скважину в месте, где земная кора потоньше.

Однако массовый переход человечества на водородное топливо ввиду неизбежных утечек при бурении скважин может стать гибельным: в теории отечественного ученого В. Сыворотникова говорится, что озоновый слой атмосферы разрушается как раз из-за водородной дегазации Земли.

Езда на велосипеде - достаточно распространенное явление во многих странах: это и спорт, и форма приятного времяпрепровождения, и одно из наиболее "дружелюбных" по отношению к природе транспортных средств.

Велосипеды долговечны, не загрязняют окружающую среду, способствуют уменьшению транспортных заторов, не создают шумового загрязнения (особенно ценное качество в исторических частях городов), их дешевле и легче парковать, в отличие от громоздких автомобилей, они имеют высокую маневренность, на них можно проехать где угодно (нет специальных требований по ширине проезжей части).

Существуют двухколесные, трехколесные (рикши), четырехколесные велосипеды.

Разработана специальная модель велосипеда для мам - Zigo. Это комфортный, безопасный, стильный и недорогой транспорт, который можно трансформировать из трехколесного велосипеда с удобной кабинкой для ребенка в двухколесный. Существует несколько моделей семейного велосипеда Zigo.

Огромное количество велосипедов приспособлено для перевозки продуктов и прочих небольших грузов, в некоторых странах на велосипеды пытались пересадить даже сотрудников органов правопорядка.

В целом, с тех пор, как в 19 веке изобрели велосипед, его внешний вид менялся множество раз, сегодня около миллиарда людей по всему миру предпочитают велосипед другим видам транспорта.

В некоторых странах езда на велосипеде имеет законодательную поддержку. Во многих странах велосипеды пользуются популярностью, потому что это удобно.

У велосипедной езды как способа передвижения есть свои критики.

Велосипед не защищает от плохой погоды, на нем сложно подвозить кого бы то ни было, для передвижения нужно прикладывать физические усилия, при высоких подъемах или в жаркую погоду человек начинает потеть и, что хуже всего, не имеет практически никакой защиты при возможных авариях.

Чтобы защитить велосипедистов, была выдвинута идея создания изолированной или отделенной от основного транспортного потока дорожной инфраструктуры.

Отчасти эта идея возникла из-за того, что велосипеды долго не признавались полноценным транспортным средством.

В ходе транспортных реформ во многих европейских странах было принято решение создавать отдельные дорожки для велосипедистов. Считалось, что "отгороженные" пространства для передвижения дадут велосипедистам осознание риска и это каким-то образом повлияет на безопасность движения.

Однако при таком подходе количество несчастных случаев на дороге с участием велосипедистов только возросло. В результате, система изолированной велотранспортной инфраструктуры была признана неэффективной.

В разных странах дорожное движение организуется по-своему, к примеру, в некоторых государствах велосипедисты имеют преимущество перед водителями автотранспорта, а где-то напротив, велосипедисты должны уступать дорогу первыми.

До сих пор специалисты ищут возможности минимизировать риски возникновения несчастных случаев на дороге с участием велосипедистов.

Эти решения варьируются от создания специальной маркировки на дорожном полотне (как для общественного транспорта) и принуждения уступать автотранспорту на любых поворотах и перекрестках, до требований спешиваться и становиться пешеходом на каждой транспортной развязке.

Так или иначе, использование велосипеда как транспортного средства в повседневной жизни стало общепринятым явлением во многих городах.

Общественный транспорт обеспечивает равный доступ всех к различным средствам передвижения по самым разнообразным маршрутам.

Это подземная система метрополитена, троллейбусы, легкое наземное метро, пригородные электропоезда, автобусы, маршрутные такси, монорельсовые железные дороги, водные такси и другие виды транспорта.

Общественный транспорт оказывает более щадящее влияние на окружающую среду, чем индивидуальный.

Согласно исследованиям, проведенным Бруклинским институтом (США) в 2002г., перевозка определенного количества пассажиров публичными видами транспорта требует половину объема топлива, которое затрачивается на перевозку того же количества людей за то же время индивидуальным транспортом, включая внедорожники и другие вместительные автомобили с повышенной проходимостью.

К тому же было установлено, что частные автомобили выделяют на 95% больше угарного газа, на 92% летучих органических соединений и в два раза больше СО2 и оксида азота, нежели общественный транспорт.

В Великобритании население страны убеждали использовать дизельные поезда. Однако в ходе исследования, проведенного Ланкастерским университетом в 2004г. выяснилось, что решение переориентировать людей, предпочитающих осуществлять поездки внутри страны на частных автомобилях или на самолетах, на дизельные поезда было ошибочным.

Современные легковые дизельные машины расходуют топлива на одно пассажирское место на 11.5 литров меньше, нежели поезда.

Эта ситуация характерна для Великобритании, в каждой стране должны проводиться собственные исследования по вопросу снижения топливных расходов на одно человеко-место.

http://gm-volt.com/2009/07/24/chevy-volt-will-continue-to-operate-even-after-battery-drops-below-50-capacity/

http://www.autoracer.ru/news/news_351.html

http://www.membrana.ru/articles/technic/2009/06/17/195000.html

http://www.membrana.ru/articles/technic/2009/06/15/191000.html

http://www.membrana.ru/articles/technic/2009/06/25/184400.html

http://myzigo.com/products.php

http://en.wikipedia.org/wiki/Cycleways

http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_vehicle

http://en.wikipedia.org/wiki/Public_transport

http://en.wikipedia.org/wiki/Community_bicycle_program

http://en.wikipedia.org/wiki/Cycling

Копирайтер: Прохорова Оксана