ВОЗМОЖНОСТЬ РАЗВИТИЯ ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОБУСОВ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается вопрос возможности подключения зарядных станций электробусов к действующей тяговой сети троллейбуса с целью развития электротранспорта.

Ключевые слова: общественный транспорт, внедрение электробусов, зарядные станции, тяговая подстанция троллейбуса, суперконденсаторные батареи.

В последнее время широко стоит проблема экологии окружающей среды. Одним из источников загрязнения является химическая промышленность. Все более актуальной становится проблема обеспечения охраны окружающей среды от вредного воздействия транспортных средств, в том числе общественного транспорта. Снижение вредного воздействия всех видов общественного транспорта на здоровье человека и окружающую среду достигается за счет перехода на применение транспортных средств, работающих на экологических видах топлива и альтернативных источниках энергии, а так же снижение энергоемкости транспортных средств [4].

Особо остро эта проблема стоит в крупных городах с плотным потоком наземного транспорта. Кроме того, запасы нефти при нынешнем потреблении стремительно иссекают.

Президент Беларуси Александр Лукашенко подписал Указ "О стимулировании использования электромобилей" (Указ № 92 от 12 марта 2020 г.) [3]. Указ предусматривает меры, которые призваны стимулировать спрос на электромобили, создание в стране соответствующей зарядной и сервисной инфраструктуры.

В частности, владельцы электромобилей освобождаются от уплаты пошлины за выдачу разрешения на допуск к участию в дорожном движении. Физическим лицам не придется уплачивать НДС при ввозе в Беларусь электромобилей для личного пользования. При этом у них будет возможность вернуть уплаченную при приобретении электромобиля сумму НДС в пределах 500 базовых величин. Кроме того, владельцы электротранспорта освобождаются до 1 января 2026 года от платы за парковку в специально оборудованных местах на коммунальных автомобильных парковках.

В данной работе рассмотрим возможность внедрения электробусов в городские перевозки.

Общественный транспорт города Гродно (Республика Беларусь) представлен автобусами, работающими на углеводородном топливе, троллейбусами, а так же маршрутными такси. Протяженность маршрутной сети городского пассажирского транспорта – более 1200 км.

Принимая во внимание вышеперечисленные факторы, можно сделать вывод, что в городах с развитой системой общественного транспорта необходимо не только поддерживать существующий уровень электротранспорта, но и активно его развивать. Электрический общественный колесный транспорт (электробусы) способен перевозить значительные объемы пассажиров при минимальном воздействии на окружающую среду. Ожидается, что переход от дизельных автобусов, которые составляют значительную долю автопарка большинства городов мира, к электробусам будет устойчивым решением городских транспортных проблем.

Расширять троллейбусную инфраструктуру можно, но для этого необходимо развивать инфраструктуру. Для постройки этих сооружений требуются значительные капиталовложения. Так же одним из «минусов» троллейбуса является зависимость от контактной сети, при выходе из строя небольшого участка контактной сети, движение полностью парализуется. И даже применение троллейбусов с возможностью автономного хода полностью проблему не решает.

Оптимальным вариантом развития городского электротранспорта может стать применение электробуса, но без развитой инфраструктуры он превращается в проблему. Заряжать электробус можно тремя разными способами: долгой ночной зарядкой, быстрой зарядкой на конечных станциях и экспресс-зарядкой на остановках [1].

Зарядные станции на остановках общественного транспорта требуются, например, электробусам на суперконденсаторах: над павильоном устанавливается контактная площадка или провода, которых автобус касается пантографом. Если суперконденсаторам хватает питания в течение нескольких секунд, то для подзарядки аккумулятора нужны хотя бы минуты. Учитывая, что современные литий-титанатные батареи Toshiba восстанавливают большую часть заряда за пять минут, на маршрутную сеть электробуса достаточно установить всего несколько зарядных станций, которые смогут поддерживать аккумуляторы автобуса заряженными [5].

Установленные зарядные станции можно запитать от действующей тяговой сети троллейбуса, что позволить сэкономить на строительстве контактных сетей.

Основными задачами внедрения электробуса являются:

1. Увеличение электротранспорта на городских маршрутах;
2. Замена автотранспорта, работающего на углеводородном топливе;
3. Снижение вредных выбросов в окружающую среду;
4. Экономия на строительстве новых тяговых подстанций для развития троллейбусной сети;
5. Экономия на строительстве дорогостоящих контактных сетей;
6. Использование незадействованных мощностей тяговой сети троллейбуса.

Для бесперебойного функционирования и удовлетворения требований работы маршрута ввиду ограниченной плотности накопленной энергии суперконденсаторов, необходим быстрый перезаряд. В зарядном устройстве регулируется как выходное напряжение, так и выходной ток. По сути, зарядное устройство преобразует электроэнергию электрической сети в контролируемый постоянный ток [2].

Рассмотрим станцию заряда типа ЗСЭ-500Т производства ЗАО «НПП ЭНЕРГИЯ».

Станция предназначена для зарядки электробуса посредством пантографа, установленного на крыше электробуса.

В состав станции входят основные узлы:

1. шкаф для электрооборудования;
2. контактная группа;
3. электрооборудование;
4. комплект жгутов и кабелей.

В зарядном устройстве установлены: входной разъединитель в пластиковом корпусе, вводной контактор постоянного тока, контура перезаряда, изолированные блоки преобразования мощности, индуктивные накапливающие выходные фильтры постоянного тока, контактора постоянного тока.

Блок модуля преобразования мощности Buck используется для стабилизации входного напряжения питания. Изолированные блоки преобразования мощности используются для передачи постоянного напряжения с выхода, регулируя постоянный ток, пригодный для зарядки. Фильтр используется для поглощения высокочастотной составляющей выходного напряжения, уменьшая при этом помехи.

В режиме зарядки в работу включается зарядная кабина. Она производит зарядку электробуса по алгоритму, заложенному в систему управления, в автоматическом режиме при подключённом пантографе к контактным шинам с контролем выходных параметров тока и напряжения.

Информация о статусе и параметрах зарядки отображается на LCD дисплее зарядной кабины.

В городе Гродно широко развита инфраструктура троллейбуса, а так же имеются незадействованные мощности во время работы троллейбусов. Применение электробусов с суперконденсаторными батареями позволит догрузить тяговые подстанции, сэкономить на строительстве новых дорогостоящих контактных сетей. На рисунке 1 изображена схема подключения зарядной станции к тяговой сети троллейбуса. Значительно увеличится количество и маршрутная сеть электротранспорта, что существенно улучшит экологическую обстановку города с развитой промышленностью.

Рисунок 1. Схема подключения зарядной станции к тяговой сети троллейбуса

С развитием промышленности, совершенствованием суперконденсаторных систем, возможно, будет постепенный отказ не только от автобусов на углеводородном топливе, но и от троллейбуса, а значит и контактной сети.

Контактная сеть загромождает городскую инфраструктуру, требует на строительство больших денежных средств. Обслуживание сетей так же требует и значительных затрат на обслуживание и модернизацию.

Таким образом, применение электробусов с суперконденсаторными батареями позволит догрузить тяговые подстанции, сэкономить на строительстве новых дорогостоящих контактных сетей. Значительно увеличится количество и маршрутная сеть электротранспорта, что существенно улучшит экологическую обстановку города с развитой промышленностью.

Зарядные станции электробуса можно размещать на конечных пунктах, территории отстоя (депо, парк), площадках производства профилактических ремонтов. Это позволит обустроить площадки на любой местности, в том числе и на территории существующих предприятий перевозчиков, таких как: УГП «Гродненское троллейбусное управление», на территории которого находится тяговая подстанция №1, «Автобусный парк г. Гродно» в непосредственной близости от которого расположена тяговая подстанция №6.

Список литературы:

1. Богданов, Н. В. Перспективные направления развития городского нерельсового электрического транспорта / Н.В. Богданов, В.П. Николаев, А.И. Сафонов. – Минск: Ураджай, 1999. – 63 с.
2. Минская урбанистическая платформа // Электробусы в мире и Минске [электронный ресурс]. – 2017. – Режим доступа: http://urbanist.by/electrobus/. (Дата обращения: 13.04.2020).
3. Пресс-служба Президента Республики Беларусь // Указ Президента РБ №92 от 12.03.2020 «О стимулировании использования электромобилей» [электронный ресурс]. – 2020. – Режим доступа: http://president.gov.by/uploads/documents/2020/92uk.pdf. (Дата обращения: 13.04.2020).
4. Шальнова Н. С. Проблемы и перспективы развития пассажирского транспорта // Молодой ученый. – 2011. – №12. Т.1. – С. 61-64. – Режим доступа: https://moluch.ru/archive/35/3976/. (Дата обращения: 18.04.2020).
5. Энерговектор // Это электробус [электронный ресурс]. – 2016. – Режим доступа: http://www.energovector.com/energoznanie-eto-elektrobus.html. (Дата обращения: 14.04.2020).