Новый виток потребления: ЕС запрещает двигатели внутреннего сгорания

Новый виток потребления: ЕС запрещает двигатели внутреннего сгорания

Звучит фантастически и утопически, но Евросоюз на полном серьёзе решил окончательно отказаться от двигателей внутреннего сгорания. Впрочем, такая норма если и окажется возможной, то только для личного автотранспорта.

Промышленность требует сроков

Революция в автоиндустрии ЕС: миллионы работников сменят квалификацию

Девять стран Евросоюза обратились к руководству Еврокомиссии с настойчивой просьбой очень чётко и конкретно обозначить дату, с момента которой в сообществе станет запрещено торговать бензиновыми и дизельными автомобилями. Эта просьба спровоцирована постоянными новыми требованиями в ЕС к снижению выбросов CO2. Бизнес, в первую очередь автомобилестроение, хочет чётко понимать, где та красная черта, после которой двигатели внутреннего сгорания станут в принципе историей. И соответствующе подготовиться.

Считается, что именно отрасль автомобилестроения, вернее, продукция, которая выпускается, ответственна за четверть всех выбросов диоксида углерода. Огласить чёткую дату попросили Дания и Нидерланды, а их поддержали Австрия, Бельгия, Греция, Ирландия, Литва, Люксембург и Мальта.

ЕК просят определить поэтапное снижение производства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания и график перехода отрасли на сборку транспортных средств, нейтральных к климату.

«Отсылая чёткие сигналы со стороны законодателей, мы должны подтолкнуть переход транспорта к экологическим решениям, таким образом создавая для сектора условия по поддержке перехода к транспортным средствам, не загрязняющим окружающую среду», — поясняет министр по проблемам климата и энергетики Дании Дан Йёргенсен.

Сплошь электрокары — до 2030 года

Главным документом должен стать новый свод стандартов выбросов диоксида углеродов в автомобильной отрасли. Главной целью названо снижение парникового эффекта на 55% до 2030 года и полностью нейтрализация влияния на экологию экономической деятельности человека к 2050 году. До этого декларировалась цель сократить последствия парникового эффекта на 40%. Значительное ужесточение условий и стало поводом для обращения девяти стран в ЕК.

По словам госсекретаря Нидерландов, ответственную за развитие инфраструктуры Стьенте ван Велдховен, если действительно реализовать поставленные задачи, то, учитывая срок эксплуатации легковых автомобилей в ЕС, полностью прекратить производить транспорт с двигателями внутреннего сгорания необходимо уже к 2030 году. Тогда к 2050 году такие машины будут раритетами, пишет Bloomberg.

Бизнес Евросоюза: этот год был гораздо хуже, чем 2008

Тем временем большинство автопроизводителей уже готовятся к полному переходу на сборку исключительно электромобилей. Volkswagen декларирует, что к 2030 году 70% всех произведённых автомобилей будут передвигаться исключительно на электричестве. В свою очередь, Volvo, Jaguar, Ford of Europe, Bentley и ещё несколько концернов объявили, что к этому сроку в их линейке не останется ни одного легкового транспортного средства с двигателями внутреннего сгорания.

В Великобритании на законодательном уровне до 2030 года собираются запретить торговлю новыми авто с бензиновыми и дизельными двигателями. Как уже ранее писал «Деловой Петербург», в последнем квартале 2020 года впервые в истории ЕС количество продаж электромобилей перевалило за один миллион единиц. При этом популярность транспорта с двигателями внутреннего сгорания упала аж на 37%. Продажи транспортных средств на электроэнергии в последнем квартале 2020 года подросли на 262,8%, а в Германии и вовсе на 500%.

Дешёвых «китайцев» на рынок не пускают

Однако переход на автотранспорт, дружественный окружающей среде, ещё в самом начале пути. В первом квартале этого года доля продаж электромобилей в ЕС составляла 5,7% от продаж всех новых авто.

Главным вызовом остаётся создание инфраструктуры и цена, которая сегодня значительно выше, чем автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. И это несмотря на огромные дотации государств. Конечную стоимость снизить можно, уверены эксперты автоиндустрии. Например, китайский Wuling Hongguang Mini EV — сейчас эта малютка не только самый дешёвый, но и самый покупаемый электромобиль в мире. За счёт населения Китая, разумеется. Но этой марке въезд в ЕС запрещён по причине несоответствия стандартам.

В ЕС местные умельцы её уже переделали. Для того чтобы это транспортное средство стало легальным в Евросоюзе, пришлось внести некоторые изменения. Появился электродвигатель, произведённый в Германии, появился новый аккумулятор, который производят в Польше. А для того чтобы обеспечить безопасность, необходимо было оборудовать подушку безопасности. Её также произвели в Германии. А адаптировали всё литовцы, которые присвоили новому электромобилю имя Nicrob Freze. В честь русского изобретателя, кстати. Фрезе — это фамилия инженера Петра Алексеевича Фрезе, соавтора первого серийного российского автомобиля. Стоить такой автомобиль в ЕС будет 14 тыс. евро, из которых 4 тыс., надеются разработчики, компенсируют государства ЕС, в которых его выставят на продажу. Конечные 10 тыс. евро — очень заманчивая цена для западных европейцев, для которых такие малютки служат экологически чистой альтернативой в городском трафике. Особенно из-за льгот — уже сейчас во многих городах ЕС въезд в центр разрешён только электротранспорту, где-то парковки бесплатные, выделяются отдельные полосы приоритета, которые гарантируют, что не проведёшь драгоценное время в пробках.

Словом, учитывая всё это вместе, перспектива отказа от двигателей внутреннего сгорания в ЕС не выглядит далёкой фантастикой. Оглянуться не успеешь, а электромобиль за короткий срок вытеснит традиционные авто, как в своё время мобильные телефоны — обычные стационарные.

Что будет с ДВС: 3 сценария и особый путь России

Чего ждем

Похоже, весть о введении в 2025 году нового стандарта выбросов Евро‑7 поразила Европу сильнее, чем легализация наркотиков и однополых браков.

Все издания процитировали главу Немецкой ассоциации автомобильной промышленности (VDA) Хильдегарду Мюллер:

«Де-факто это запрет двигателей внутреннего сгорания».

Нормы Евро‑7 как таковые пока не оглашены. Ожидают, что главное изменение — снижение выбросов оксидов азота (NO_x) до 30 мг/км! Это вдвое жестче, чем по нормам Евро‑6: для дизелей — 80 мг/км, для бензиновых моторов — 60 мг/км. И это труднодостижимо — прежде всего, для дизелей. Сейчас в дизельных моторах с оксидами азота сражается сложная и дорогая система впрыска водного раствора мочевины. Кроме того, выбросы не должны будут выходить за обозначенные рамки при температурах от —10 до +40˚ С и на протяжении 15 лет или 240 тысяч километров пробега.

Один из самых распространенных биологических механизмов — молнии. Каждая молния преобразует 7 кг азота в оксид азота, за год таким образом получается 8,6 млн т. Это почти в три раза больше, чем попадает в атмосферу из-за автомобильного транспорта в ЕС.

Нормы Евро‑7 подразумевают прекращение выпуска и продаж машин стандарта Евро‑6 во всех странах Евросоюза. Бензиновые моторы вполне могут выдержать требования Евро‑7, но у дизелей дела плохи. Так что г‑жа Мюллер права лишь отчасти — и возможны несколько вариантов.

Первый сценарий будущего: жесткий

Проблема не в том, что невозможно создать ДВС, отвечающие нормам Евро‑7. Машина с таким двигателем выйдет слишком дорогой. Поэтому с 2025 года все европейские компании выпускают только электромобили. И водородомобили для тех, кому не хочется стоять на зарядных станциях по часу. Сегодняшние машины на водородном топливе могут преодолевать 500–700 км. Правда, у них есть сложности с пуском при минусовых температурах.

Производственные трудности невелики, в линейке большинства мировых фирм уже есть электромобили и целые платформы для будущих электрокаров. Еще одну — Electric-Global Modular Platform — в конце прошлого года представил Hyundai. Volkswagen и без Евро‑7 давно заявил, что к 2026 году завершит работу с ДВС. А Mercedes-Benz год назад рапортовал, что ДВС нового поколения не планирует и сосредоточится на электротяге.

Стимулирующие покупателей электромобилей льготы и поблажки, которые кое-где сейчас действуют, к тому моменту отменят. Раньше надо было суетиться! Стимулировать, скорее всего, начнут скорейший отказ от ДВС — налогами. По­этому европейцы постараются не тянуть с заменой старенького зловонного Фиата или Ситроена.

Непростой задачей поначалу станет обслуживание электромобилей. Великобритания, например, сейчас столкнулась с тем, что только один из двадцати механиков обучен для работы с таким транспортом.

ЧЕЙ КЛАСС ЛУЧШЕ

Российские нормы содержания вредных веществ в выбросах автомобилей узаконены в ТР «О безопасности колесных транспортных средств» (единый норматив для стран-членов ЕАЭС). Все наши экологические классы с первого по шестой — отсылки к Правилам ООН. В России пятый класс действует с 1 января 2016 года. А в Евросоюзе годом ранее вступил в силу Евро‑6.

Что касается топлива, то российские экологические классы для бензина и солярки оговорены в отдельном техническом регламенте (ТР 013/2011) и ГОСТах «Топлива моторные. Бензин неэтилированный» и «Топливо дизельное ЕВРО». Ссылок на Правила ООН здесь нет, и наши топлива по ряду параметров незначительно отличаются от европейских. Экологические же классы (К2, К3, К4, К5) различаются исключительно по содержанию серы. Понятия К6 в наших документах пока нет. Роснефть больше года выпускает ­и продает бензин марки «Евро‑6» с улучшенными экологическими свойствами, но в документации он обозначен как АИ‑95‑К5.

Второй сценарий будущего: мягкий

Производители, сознавая, что на электромобилях весь бизнес не вытянешь, разрабатывают инновационные ДВС. По примеру Мазды, только что показавшей прототипы новой линейки. Появятся новые автоматические коробки передач всех типов. У механики будущего нет — она портит выхлоп.

При сохранении массового производства стоимость новых моторов выйдет приемлемой. Число моделей с ДВС сильно уменьшится, но они и после 2025 года как минимум в форме гибридов останутся в строю наравне с электрическими. Разница в цене исчезнет, а в рекламе прозвучит: «Только машины с ДВС позволяют ехать 1000 км без остановки!»

Вообще, в Евросоюзе продают всего 17,5% новых машин, выпускаемых в мире. Меньше чем в США, меньше чем в Китае. А в большинстве стран еще долго будут царить местные экологические нормы. Так что заводы в Бразилии, Мексике, Индии, Турции и России продолжат миллионами выпускать привычные автомобили. Да и в США с Китаем, скорее всего, тоже.

«Нам придется еще долго полагаться на двигатели внутреннего сгорания».
Канцлер Германии Ангела Меркель, ноябрь 2020 года

КОРОТКОБОЙЩИКИ

Производители грузовиков реагируют на Евро‑7 спокойно. В декабре 2020 года Daimler Trucks, Scania, MAN, Volvo AB, DAF, Iveco и Ford Trucks подписали соглашение о прекращении продаж траков с ДВС… лишь в 2040 году. Хотя многие компании давно продают электрические и водородные грузовики, в том числе магистральные.

В большинстве стран мира быстрый отказ от грузовиков с ДВС невозможен. Сегодня немецкий перевозчик на водороде или электротяге не доберется до Челябинска. Да и до Греции, пожалуй, тоже. Сети соответствующих заправок развиты неравномерно даже в Евросоюзе.

Главные препятствия продвижения водородных грузовиков: дороговизна машин и топлива, низкий ресурс узлов, сложности с перевозкой водорода и его хранением. Даже у лучших электрических образцов мал запас хода — 300–400 км (у камазовского грузовика Moskva — 200 км). Быстрая зарядка занимает час-полтора, медленная — до десяти часов. Заявленные показатели инновационного тягача Tesla Semi (на иллюстрации) намного выше (500–960 км, зарядка до 80% на специальной станции — за полчаса), но почему-то начало его продаж откладывалось уже три раза.

Транспортный сектор обеспечивает примерно 20% от глобального объема выбросов углекислого газа (8 млрд т в год).

Среди всех видов транспорта наибольшую экологическую нагрузку дают автомобили: 30% — грузовые, 45% — пассажирские (включая автобусы и мотоциклы). Для сравнения, на пассажирские и грузовые авиаперевозки приходится менее 12% выбросов, на морские перевозки — 11%, а на железнодорожный транспорт и вовсе 1%

Выбросы взвешенных частиц не только и не столько зависят от типа двигателя и экологического стандарта топлива, сколько от общего состояния автомобиля и дорожной инфраструктуры.

По данным исследований, проведенных в Великобритании и России, на отработавшие газы приходится только 28% выбросов, 7% — на тормозную систему, 12% — на износ шин, а больше всего — 53% — на износ дорожного покрытия

Сценарий российский, реалистичный

Весной 2031 года мэр Москвы торжественно откроет тысячную зарядную станцию в столице. «За десять лет продажи электромобилей в России выросли в десять раз и составили 3530 штук!» — скажет мэр, умолчав о том, что четверть станций в данный момент неработоспособна, а во всей остальной России таких заправок меньше сотни. Затем все сядут на выпущенные в Подмосковье Мерседесы S‑класса с бензиновыми моторами — и разъедутся.

Зимой электромобили с севшими батареями десятками беспомощно стоят в тоннелях и на эстакадах, ожидая мобильную техпомощь (с дизельными генераторами) и усугубляя пробки. Их замерзающих владельцев весело троллят водители Солярисов и Ларгусов.

А если серьезно, то всего год назад приняты поправки в Приложение 1 Технического регламента Евразийского экономического союза, оговаривающие существование в России шестого экологического класса. До того в странах ЕАЭС предусматривали только пять экологических классов, и стало невозможно выдавать ПТС для транспортных средств «с выхлопом Евро‑6», поступающих в продажу. Появление шестого класса не предполагает новых ограничений для машин, продаваемых у нас, или новых требований к топливу — это всего лишь констатация факта, что такие автомобили существуют в природе.

И Евро‑7 в обозримом будущем нам ничем не грозит, поскольку мы движемся с отставанием от Европы на 10–15 лет. Примерно до 2040 года можно не беспокоиться об установке индивидуальной розетки во дворе. И надо крепко подумать, стоит ли нам вообще гнаться за Европой: применительно к Мурманску или Норильску электромобиль выглядит нелепицей сейчас — и за 10–15 лет законы физики вряд ли изменятся.

КАК УЛУЧШИТЬ ДВС?

Способов оптимизации сгорания много, отнюдь не фантастических, и они постепенно воплощаются серийно. Так, компания Mazda реализовала на дизеле 2.2 SkyActiv-D рекордно низкую степень сжатия 14,1:1. Результат: более низкое давление и температура в верхней части поршня, лучшее смешение воздуха и топлива, меньше оксидов азота и сажи на выпуске. На бензиновом SkyActiv-X (2018 год) впервые применено воспламенение от сжатия, что значительно повысило КПД и дало большой выигрыш по экологии.

Многие фирмы работают с переменной степенью сжатия, регулируемыми в широких пределах фазами газораспределения, охлаждением отработанных газов, новыми технологиями впрыска, автоматическим отключением невостребованных цилиндров.

Наконец, самый радикальный подход: технология FreeValve от шведского производителя суперкаров Koenigsegg. Не нужны распредвалы, привод ГРМ, дроссельная заслонка — всем процессом газораспределения занимаются компактные электромагнитные актуаторы. Фазы меняются без ограничений, что позволяет в зависимости от режима использовать несколько выгодных термодинамических циклов помимо стандартного цикла Отто и имитировать изменение степени сжатия. Выбросы теоретически возможны нулевые.

Быстрому созданию «идеального ДВС» препятствуют конкуренция и патентная система. Но в критической для всех ситуации заводы, возможно, найдут общий язык.

ГИБРИДНЫЕ АВТОМОБИЛИ LAND ROVER С ПОДЗАРЯДКОЙ ОТ ЭЛЕКТРОСЕТИ

PHEV — НАШ САМЫЙ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫЙ НА ДАННЫЙ МОМЕНТ СИЛОВОЙ АГРЕГАТ

ЧТО ТАКОЕ PHEV?

Название «Гибридный автомобиль с подзарядкой от электросети» часто сокращают до «Гибрида» или, чтобы отличать его от «Мягкого гибрида», до «PHEV».

МОЩНОСТЬ

Объединяя в себе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, PHEV берет лучшее от обоих для наибольшей эффективности и производительности.

СОВЕРШЕНСТВО

В режиме электромобиля (EV) PHEV движется практически бесшумно, а переключение между бензиновым и электрическим двигателями происходит незаметно для обеспечения оптимальной плавности хода.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Когда его использовать? Все зависит от вас. Вы можете выбрать режим по умолчанию, в котором активны оба двигателя — бензиновый и электрический, или задействовать режим электромобиля (EV), где работает только электродвигатель.

БЕЗУПРЕЧНОСТЬ

Что касается возможностей и производительности — PHEV не допускает компромиссов. Он легко справится с такими важными в условиях бездорожья задачами, как преодоление бродов и глубоких сугробов 1 .

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОЛНОГО ПРИВОДА

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В гибридном автомобиле с подзарядкой от электросети сочетается работа двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя, что оптимизирует ходовые характеристики и обеспечивает эффективное использование топлива.

ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ

Гибридный автомобиль с подзарядкой от электросети оснащается высоковольтной аккумуляторной батареей, которую можно заряжать от внешнего источника питания. Она накапливает достаточно энергии для совершения поездки только на электрической тяге, а также задействуется в гибридном режиме, в котором одновременно активны электродвигатель и ДВС.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ / СИЛОВОЙ АГРЕГАТ

Электродвигатель преобразует энергию из аккумуляторной батареи, обеспечивая быструю передачу крутящего момента на все колеса. Кроме того, он может подзаряжать батарею посредством рекуперативного торможения.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Гибридные автомобили с подзарядкой от электросети обладают небольшим запасом хода в полностью электрическом режиме и позволяют совершать поездки по городу, не расходуя топливо. Автомобиль определяет, как расходовать топливо наиболее эффективно, в соответствии с дорожными условиями. Если требуется больше мощности, можно активировать гибридную систему полного привода, и тогда двигатель внутреннего сгорания будет работать совместно с электродвигателем.

Электрическая система полного привода доступна на Range Rover и Range Rover Sport.

Bioliquids-CHP

Power generation from biomass

• News

Bioliquids-CHP — Power generation from biomass

• РќР° главную
• Контактная информация
• Защита авторских прав
• Логин (english only)

• История вопроса и задачи проекта
• Партнеры по проекту
• Проектные мероприятия и отчеты
• Производство, модификация и смешивание
• Энергоустановка на основе жидкого биото&#1087
  • Дизельные двигатели
  • Газовые микротурбины (ГМТ)
  • Двигатели внешнего сгорания
• Снижение и контроль вредных выбросов
• Маркетинговый потенциал
• Рекламные материалы

Двигатели внешнего сгорания

Двигатель внешнего сгорания представляет собой тепловой двигатель, в котором происходит сжатие (внутренней) рабочей жидкости и ее нагревание за счет сгораниея топлива через стенку двигателя или в теплообменнике. Далее жидкость расширяется и, действуя на механизм двигателя (поршень или турбину), приводит его в движение. Паровые двигатели и двигатели Стирлинга – наиболее известные двигатели внешнего сгорания.

Преимуществом двигателей внешнего сгорания перед двигателями внутреннего сгорания является их совместимость с широким спектром возобновляемых источников энергии и топлива. Они могут использовать тепло от любого источника: биомассы, продуктов, полученных из биомассы, бытовых отходов, ядерных, солнечных, геотермальных источников или экзотермических реакций без горения. В последнем случае двигатели относятся скорее к категории двигателей внешнего нагревания, чем к двигателям внешнего сгорания. Кроме того, важными преимуществами двигателей внешнего сгорания являются: низкий уровень выбросов благодаря непрерывному внешнему сгоранию и низкий уровень шума благодаря удалению отработанных газов продуктов сгорания под высоким давлением.

Перспективными двигателями внешнего сгорания являются двигатели Стирлинга, преобразующие тепловую энергию в механическую энергию поршней совершающих возвратно-поступательное движение. Поршни приводятся в движение благодаря циклическому изменению давления газовой фазы рабочего тела. Высокий теоретический тепловой КПД (КПД Карно), продолжительный эксплуатационный период, меньшее количество подвижных частей – дополнительные преимущества двигателей Стирлинга.

На практике термодинамический цикл двигателей отличается от теоретического цикла из-за потерь на трение, утечек рабочего тела, мертвого пространства и т.д. Широкому применению двигателей Стирлинга препятствуют технические проблемы, особенно балансирование поршней (или рабочего поршня и вытеснителя), двигающихся с фазовым запаздыванием, и уплотнение нагретого поршня.

Двигатели Стирлинга могут быть усовершенствованы, если вытеснитель будет неподвижно соединен с силовым поршнем. В таких двигателях блок «поршень-вытеснитель» приводится в движение вследствие циклического изменения давления рабочего тела под влиянием изменения его температуры и объема в камере двигателя. Такая конструкция двигателя обладает рядом преимуществ перед современным двигателем внешнего (двигатель Стирлинга) и особенно внутреннего сгорания. У такого двигателя только одна движущая часть, нет газовых пружин, поршневых колец и прочих трущихся компонентов, нуждающихся в смазке. Это снимает проблемы балансирования поршней и их уплотнения при высокой температуре и, а также снижает тепловые потери. Более того, в отличие от других видов поршневых двигателей, оба хода поршня являются рабочими.

Компания Encontech (ECT) инициировала разработку принципиально нового двигателя внешнего сгорания работающего по принципу двигателя Стирлинга. Отличительной чертой нового двигателя является совмещение в одном узле функции поршня и вытеснителя. Были разработаны термодинамическая и детальная математическая модели двигателя и численные программы для моделирования его работы (двигателя). С использованием теоретических результатов были определены конструктивные параметры и подготовлены рабочие чертежи. После изготовления деталей двигатель был собран и начаты первые испытания.