Электрогрузовики: прошлое, настоящее и будущее

История возникновения электрического коммерческого транспорта и его современное состояние и перспективы.

Обсуждения Tesla, Nissan и прочих электромобилей можно встретить практически везде, а вот о электрических траках информации немного: сейчас их начинают активно использовать только в некоторых отраслях наиболее развитых стран.

Редакция онлайн-медиа E-cars.tech предлагает вам ознакомиться с историей возникновения этого вида транспорта и мыслями о его перспективах для бизнеса.

Кому-то это может показаться удивительным, но история грузовиков на электрической тяге насчитывает уже больше 100 лет. Первые более или менее массовые грузовые автомобили на электрическом приводе появились в конце XIX века.

До сих пор в музее Генри Форда (Детройт, США) хранится Frederick R. Wood & Son 1900 года, который был приобретен муниципалитетом Нью-Йорка и использовался в качестве первой машины скорой помощи. Внутри него располагаются два электродвигателя, работавшие на постоянном токе.

В качестве источников питания применялись свинцово-кислотные аккумуляторы с 44 накопительными элементами. Это позволяло автомобилю развивать скорость до 10 миль в час (16 км/ч) и проезжать 20–30 миль (32–48 км) на одной зарядке. Аналогичные экземпляры использовались для перевозки грузов.

Примерно тогда же начали появляться и другие производители электрогрузовиков.

Лидерами американского рынка были чикагские компании Woods Motor Vehicle, Walker Electric Trucks, Columbia Electric. В Европе тогда же начала деятельность берлинская фирма Motorfahrzeug- und Motorenfabrik Berlin-Marienfelde (сокращенно — MMB).

Она была основана членами правления компании Daimler-Motoren-Gesellschaft (которая впоследствии была реформирована в концерн Daimler-Benz). В 1901 году на заводе в Берлине был налажен выпуск трех моделей электромобилей с грузоподъемностью 350, 1000 и 1200 килограмм. Первые использовались в коммерческой деятельности, вторые — для транспортировки багажа, а третьи — для почтовых перевозок.

При схожих технических характеристиках (максимальная скорость, грузоподъемность) такие модели обладали рядом преимуществ. Например, они были гораздо более комфортными в использовании по сравнению с бензиновыми и дизельными машинами благодаря практически полному отсутствию вибраций и шума.

Кроме того, в электромобилях не использовались коробки передач, которые и сейчас являются одним из наиболее уязвимых узлов автомашины. Их отсутствие повышало общую надежность транспортного средства.

Пик продаж электромобилей, в том числе и грузовых, пришелся на 1910-е годы.

Так, к 1912 году многие частные дома и производственные объекты были подключены к сети энергоснабжения. Это упростило эксплуатацию таких грузовиков. В итоге спросом пользовались даже электрокары, стоившие в 2 раза дороже бензиновых моделей со схожими характеристиками.

В начале 1920-х годов на первый план вышли автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Причиной этому стали постоянные усовершенствования в конструкции бензиновых и дизельных силовых установок, а также бурный рост нефтепромышленности. При этим из-за технических ограничений электромобили постепенно начали отставать по своим характеристикам от машин с жидкостными двигателями.

Например, они не могли развивать скорость выше 30–32 км/ч. Кроме того, из-за несовершенства используемых на тот момент свинцово-кислотных и железо-никелевых аккумуляторных батарей запас хода был ограничен 50–60 километрами. В условиях бурного развития железнодорожной сети в Европе и США эти показатели делали использование грузовиков с электродвигателями нецелесообразным.

Однако даже в таких условиях электрические грузовики продолжали использоваться. Например, традиционные фургоны, доставлявшие свежее молоко жителям английских городов, часто работали именно на электротяге.

Такой вариант впервые начал использоваться еще в 1901 году, а в качестве базовой модели применялись машины фирмы Brush Electrical Engineering Company (г. Лафборо, графство Лестершир, Англия). Впоследствии на рейсы выходили электрофургоны Electricars (с 1919 года), Graiseley Electric Vehicles (с середины 30-х годов XX века). Существовали и фирмы, которые занимались исключительно разработкой и производством «молочных фургонов».

В других сферах электрогрузовики использовались весьма ограниченно. Большинство фирм, разрабатывавших такие транспортные средства, либо закрылись, либо были поглощены более крупными концернами. Серьезный удар по этой индустрии нанесла Вторая мировая война, которая убедительно доказала превосходство жидкостных двигателей над электрическими силовыми установками того времени.

Ярким доказательством этого служит тот факт, что при разработке машин для боевых действий электропривод не применялся даже в экспериментальных моделях.

После окончания Второй мировой войны электромобили в целом и грузовые модели в частности (за исключением «молочных фургонов») практически не производились в течение долгого времени. Это продолжалось до 60-х годов, когда про технологию вспомнили в связи с реализацией американской лунной программы. После этого появились концепты гражданских аккумуляторных автомобилей.

Однако рост популярности практически не сказался на производстве электрогрузовиков: моторы того времени все еще не могли соперничать с бензиновыми и дизельными силовыми агрегатами по эффективности. В итоге мировые лидеры (такие, как General Electric или Daimler-Benz), по сути, отказались от массового производства грузовых транспортных средств на электрической тяге.

Дело ограничивалось лишь концептами и прототипами, которые, к тому же, зачастую были не чисто электрическими, а гибридными. Но даже количество экспериментальных моделей было невелико. Среди них можно выделить электрические версии грузовиков Mersedes-Benz 1117 и 1517, а также гибридный микроавтобус Mersedes-Benz Vario 814 D.

Ситуация оставалась практически неизменной до конца 90-х годов.

С началом XXI века вновь начал появляться интерес к электрогрузовикам. Это объясняется, во-первых, значительным прогрессом в развитии силовых установок и аккумуляторных батарей и, во-вторых, озабоченностью мирового сообщества проблемами экологии.

Первоначально производители отдавали предпочтение гибридным приводам. Так, в 2005 году японский автогигант Isuzu представил свою первую грузовую модель с гибридной силовой установкой на базе Isuzu Elf.

В 2006 году на рынке появился новый игрок, который специализировался исключительно на разработке и производстве электрогрузовиков — Newton. Тогда же были представлены три модификации. Главное различие между ними — грузоподъемность, которая варьировалась от 2,8 до 7,3 тонны. В качестве накопителей энергии использовались литий-ионные аккумуляторы, которые обеспечивали до 160 км пробега на одной зарядке. Максимальная скорость модели составляла 80 км/ч.

Постепенно практически все крупнейшие мировые производители грузового транспорта начали разрабатывать электрические модификации своих моделей с ДВС. Наравне с автогигантами в этом направлении работают и некоторые частные компании. Пожалуй, наиболее известной фирмой, которая занимается переводом грузовых тягачей на электрический привод, является основанная в 2010 году в городе Орем (штат Юта, США) компания VIA Motors.

В наши дни индустрия грузовых электромобилей переживает второе рождение. Это связано с постоянно ужесточающимися экологическими нормами и поощрением использования транспортных средств, работающих на альтернативных источниках энергии. Развивается инфраструктура, которая позволяет применять электротягачи не только внутри крупных городов, но и на междугородних маршрутах.

Конечно, эта тенденция имеет место в основном в США и странах Западной Европы.

На территории СНГ положение несколько сложнее. Масштабы России не позволяют оперативно и экономически целесообразно (на текущий момент) оборудовать сеть зарядных станций, которая позволяла бы осуществлять грузоперевозки между регионами с использованием исключительно электрических грузовиков.

С другой стороны, использование экологически чистых двигателей более чем оправдано в городских условиях. Современные литий-ионные аккумуляторы позволяют грузовику преодолевать 100–150 километров на одной зарядке батареи. Это значительно больше, чем средний дневной пробег автомобиля, например коммунальной службы.

При этом наиболее важная характеристика служебного транспортного средства — грузоподъемность — не уменьшается благодаря использованию современных электродвигателей и постоянному совершенствованию грузовых шасси.

Перечень крупнейших производителей грузовых электромобилей во многом аналогичен рейтингу в бензиновом и дизельном сегментах рынка. В отрасли лидируют Renault, DAF, MAN, Volvo, Freightliner. Существуют и независимые компании, которые занимаются только разработкой и производством электрогрузовиков; наиболее заметные среди них: eHighway, GGT Electric (США), E-Haul truck, Force One (Швейцария), Terberg и Emoss (Нидерланды).

Предприятия из стран СНГ также постепенно наращивают свои объемы в данном направлении. Одним из первых коммерческих электромобилей российского производства стал цельнометаллический фургон «Газель Next Electro», выпускаемый Горьковским автозаводом в сотрудничестве с московской инжиниринговой компанией Drive Electro.

Еще один пример электрогрузовика — украинская модель «Богдан ERCV27». Производимые на Луцком автомобильном заводе, эти модели поставляются в страны Европейского союза, а заказчиком выступила датская компания Banke Electromotive. Основное предназначение модели — работа с твердыми бытовыми отходами.

Постоянное развитие электрических силовых агрегатов и аккумуляторных батарей делает грузовики на этом типе привода одними из самых перспективных транспортных средств для грузоперевозок. Уже существует ряд компаний, которые занимаются проектированием и производством исключительно электрогрузовиков. В то же время существуют и негативные факторы, затрудняющие развитие этой отрасли.

На данный момент массовое использование электрогрузовиков при дальних перевозках по СНГ не представляется возможным. Дело не только в отсутствии необходимой инфраструктуры даже на основных магистралях, но и в высокой стоимости этих транспортных средств.

Ситуацию несколько исправляют недорогая эксплуатация и обслуживание, а также поддержка использования электротранспорта со стороны государства. Однако для коммерческой рентабельности этого все еще недостаточно. Большая часть компаний, занимающихся логистикой, предпочитают использовать автомобили с дизельным, бензиновым или в отдельных случаях гибридным приводом.

Соответственно, от этого страдают и производители электрических грузовиков. Низкий спрос на продукцию означает, что и выручка тоже будет низкой. Поэтому приоритет таких гигантов рынка, как BYD, Volvo, General Motors — удешевление производственных процессов. Это касается в основном наиболее важных комплектующих электромобиля — двигателей и аккумуляторных батарей. Разработки в данном направлении ведутся, но пока этого все еще недостаточно.

Несколько лучше дела обстоят в сегменте малого коммерческого транспорта. По данным РБК, этот вид занимает около 47% от общего количества грузовых автомобилей. При этом за период с 2017 по 2019 год этот сегмент показывал стабильно увеличивающиеся темпы роста с 12 до 17%. Казалось бы, количество электрогрузовиков малого класса также должно увеличиваться.

Но и здесь не все так гладко. Дело в том, что более 2/3 продаж новых машин в этом сегменте составляет продукция российских производителей — ГАЗ («Газель Next») и УАЗ («УАЗ Профи»). При этом электрическая модификация есть только у нижегородской модели, но и она производится не слишком активно.

В США и Евросоюзе дела обстоят совершенно иначе. Зарядные станции распространены практически повсеместно, что делает эксплуатацию коммерческого электротранспорта (в том числе и малых форм, вроде пикапов) гораздо более выгодной и удобной.

Поэтому ожидается, что экологически чистые Ford F-150, Tesla Cybertruck, Rivian R1T и Hummer pickup (все они уже доступны по предзаказу) будут пользоваться неплохим спросом. Например, уже в течение двух дней после официальной презентации Tesla Cybertruck компания-производитель получила 146 тысяч предварительных заказов. Однако пока на дорогах общего пользования электропикапы нового поколения появляются только при ходовых испытаниях.

Их использование будет вполне оправданным с коммерческой точки зрения: например, Rivian R1T с аккумулятором на 180 кВт.ч выдает более 600 километров пробега. Это позволит эффективно применять электромобиль для тех или иных бизнес-целей. Полноценный выход на рынок этой модели ожидается в 2020 году, однако из-за пандемии COVID-19 он может быть отложен на 2021 год. Тогда же ожидается и появление первых экземпляров Hummer pickup и Nikola Badger (главного конкурента Cybertruck).

Недостатки электрогрузовиков, по сути, идентичны минусам, присущим легковым электрокарам. Именно они и оказывают негативное влияние на динамику развития этой отрасли. В первую очередь речь идет, конечно, об ограниченной емкости аккумуляторных батарей. Этот фактор делает эксплуатацию электрических грузовых автомобилей весьма сложной, особенно на межрегиональных направлениях.

У использующихся в настоящее время литий-ионных батарей есть собственные недостатки, которые ограничивают рентабельность использования в электрогрузовиках:

Еще один недостаток литий-ионных источников энергии, весьма актуальный в наших климатических условиях — резкое снижение производительности при температурах ниже нуля. Этот эффект знаком практически каждому: аналогичное явление наблюдается и при использовании мобильных телефонов на морозе.

Аккумулятор разряжается намного быстрее, и в случае с транспортным средством это может привести к вынужденной остановке. Если до зарядной станции достаточно далеко, то выход из ситуации найти будет крайне сложно.

Поэтому на современном этапе развития электрические грузовые автомобили используются в городских условиях. Длительности хода на одной зарядке вполне хватает для выполнения ежедневных задач коммунальных служб, компаний по внутригородской доставке различных грузов или (в случае с автобусами на электрическом шасси) перевозке пассажиров.

Весомый фактор, который затрудняет популяризацию электрогрузовиков, — их дороговизна. В первую очередь она обусловлена высокой стоимостью аккумуляторов большой емкости. К еще большему повышению цен может привести рост спроса на кобальт — необходимый для производства литиевых батарей компонент.

К тому же более 55% мировых запасов этого металла находится на территории Демократической Республики Конго. Из-за крайне нестабильной политической ситуации в этой стране добыча и экспорт кобальта серьезно осложняются.

Негативный эффект от высоких цен несколько смягчается за счет экономичной эксплуатации таких машин, однако розничная стоимость грузовиков все еще остается неподъемной для многих предприятий.

Естественно, крупные производители электрокаров вкладывают немалые финансы в технические средства, которые позволили бы решить перечисленные выше проблемы. В то же время ни один технологический прорыв не может произойти мгновенно, и внедрение новых разработок в массовое производство происходит несколько медленнее, чем хотелось бы.

Самая главная проблема современных электрических грузовых автомашин — недостаточная емкость аккумуляторов. Сегодня в этих транспортных средствах используются в основном литий-ионные батареи, которые обеспечивают до 200–250 километров пробега. При этом полная зарядка такого аккумулятора занимает от 4 до 8 часов. Сочетание этих двух факторов делает невыгодной эксплуатацию электрических тягачей на дальних маршрутах.

Разработки, которые помогут решить эту проблему, ведутся в двух основных направлениях:

Первый путь подразумевает переход с обычных литий-ионных на литий-титанатные батареи. Их главное преимущество — возможность сверхбыстрой (не более 20–30 минут) зарядки. Это делает целесообразным применение электротягачей на междугородних направлениях при наличии соответствующей инфраструктуры. К тому же водители-дальнобойщики при таких условиях будут вынуждены отдыхать, что в итоге повысит безопасность движения.

Одна из передовых разработок в области литий-титанатовых батарей — технология Super Charge Ion Battery (SCiB), которая предложена японской компанией Toshiba. Она уже используется при производстве легких грузовиков (категория «кей-кар») Mitsubishi MiniCab MiEV. Эта модель вышла на внутренний рынок Японии в 2011 году и пользуется относительно высоким спросом среди частных компаний.

Для потенциальных покупателей из России и стран СНГ немаловажным является еще одно преимущество литий-титанатовых накопителей — морозоустойчивость. Они способны выдерживать сильные морозы (до −40 ˚C), практически не теряя собственный ресурс.

Второе перспективное направление разработок, которое может повысить рентабельность грузового электротранспорта, — использование сменных аккумуляторов.

Это решение было предложено израильской компанией Better Place. Основная идея заключалась в создании плотной сети станций замены накопителей электричества: предполагалось, что только в Израиле их будет построено около 150 тысяч. К сожалению, на сегодняшний день эта весьма интересная и перспективная технология не реализована: в 2013 году Better Place прошла процедуру банкротства.

В любом случае развитие технологий, уровень экологических проблем и международное законодательство позволит рано или поздно перейти к практически полному доминированию «зеленого» транспорта в сфере грузоперевозок. Еще в большей степени это касается обслуживания городской инфраструктуры.

Мы надеемся, что вам понравилась наша обзорная статья и с удовольствием продолжим публикации на эту тему при наличии положительных отзывов. Ну а за всеми главными новостями мира электротранспорта вы можете следить с помощью нашего Telegram-канала.

#электрогрузовик #грузовик