Mercedes-Benz Urban eTruck
Lokalnie bezemisyjna i cicha ciężarówka dystrybucyjna. Mercedes-Benz zaprezentował podczas tegorocznych targów pojazdów użytkowych w Hanowerze elektryczną ciężarówkę Urban eTruck.
Ona wskazuje drogę do bezemisyjnej mobilności w sektorze ciężkich pojazdów do krótkodystansowego transportu dystrybucyjnego. Model bazuje na trzyosiowej ciężkiej ciężarówce dystrybucyjnej Mercedes-Benz o rozstawie osi 4.900 mm. Projektanci Daimler Trucks konwencjonalny zespół napędowy zastąpili elektrycznym, napędzającym koła tylnej osi za pośrednictwem silników elektrycznych zamontowanych bezpośrednio przy piastach kół.
Zaopatrzenie w żywność i inne produkty, wywóz śmieci, dostawa towarów dla przemysłu, handlu i usług, odbiór gotowych wyrobów oraz rosnąca wrażliwość na emisję hałasu i spalin - transport dóbr w miastach i miasteczkach na całym świecie spotyka się z coraz większymi wyzwaniami. Alternatywą dla systematycznego ograniczania emisji spalin w obliczu jeszcze bardziej rygorystycznych przepisów jest mobilność lokalnie bezemisyjna.
Chociaż stosowanie napędów elektrycznych w pojazdach ciężarowych długo wydawało się wykluczone, ciężarówki na prąd zaczynają być opłacalne. To rezultat znacznego rozwoju technologii akumulatorów: w okresie 1997-2025 ich koszty mają zmniejszyć się o 60%. Równocześnie moc ogniw ma wzrosnąć o około 250%. Najnowszym dowodem tego rozwoju jest światowa premiera ciężarówki Urban eTruck.
200 kilometrowy zasięg
Silniki czerpią energię z zestawu akumulatorów składającego się z trzech modułów baterii litowo-jonowych o łącznej pojemności 212 kWh. Daje to zasięg do 200 km - zazwyczaj wystarczający na realizację typowego dziennego planu dostaw. Zależnie od wymagań co do zasięgu, zestaw akumulatorów można modyfikować, dodając lub usuwając baterie.
Pod względem osiągów i ładowności Urban eTruck plasuje się na równi z ciężarówkami napędzanymi jednostkami spalinowymi. Równocześnie nie ma sobie równych w dziedzinie ochrony środowiska i cichej pracy.
Z odpowiednim bilansem masowym
Jednym z kluczowych czynników technicznych odpowiadających za sukces napędu elektrycznego jest rozkład mas - w zastosowaniach komercyjnych pojazdy elektryczne także w tym zakresie nie mogą różnić się od porównywalnych ciężarówek z silnikami Diesla. Urban eTruck nie musi obawiać się porównania ze swoim wysokoprężnym odpowiednikiem. Elektrycznie napędzana oś waży około 1000 kg, a na pozostałe niezbędne komponenty napędu elektrycznego przypada kolejne 900 kg. Najcięższym elementem są akumulatory, które wraz z mocowaniami ważą 2.500 kg. Równoważy to brak tradycyjnej jednostki napędowej, wału napędowego, mechanizmu różnicowego i zbiornika paliwa, na które w sumie przypada około 2.700 kg. Oznacza to, że przyrost masy Urban eTruck w opisywanej konfiguracji względem konwencjonalnej ciężarówki wynosi około 1.700 kg. Ponieważ Komisja Europejska opowiada się za zwiększeniem dopuszczalnej masy całkowitej ciężarówek z napędami alternatywnymi maksymalnie o 1 tonę, mniej więcej zrównoważy to dodatkową masę napędu elektrycznego. W rezultacie dopuszczalna masa całkowita trzyosiowej, sztywnej ciężarówki wzrasta z 25 do 26 ton, co obniży pierwotną dodatkową wagę napędu względem porównywalnego modelu z jednostką spalinową do 700 kg.
Przewaga napędu elektrycznego
Ciężarówki dystrybucyjne to idealni kandydaci do zastosowania napędu elektrycznego, zwłaszcza te użytkowane we flotach. Dostawy - na przykład do miejskich supermarketów - odbywają się we wczesnych godzinach rannych i muszą uwzględniać potrzeby mieszkańców. To samo dotyczy emisji spalin w mocno zanieczyszczonych obszarach miejskich oraz poziomu hałasu. Główna zaleta: trasy są tu stałe albo przynajmniej często planuje się je z wyprzedzeniem.
Za dostawy do centrów handlowych lub sklepów wielkopowierzchniowych, zwłaszcza na terenach miejskich lub podmiejskich, odpowiadają właśnie trzyosiowe ciężarówki. Łączą one wysokie zdolności ładunkowe z relatywnie dużą zwrotnością. Tę samą koncepcję reprezentuje Mercedes-Benz Urban eTruck, bazujący na trzyosiowej ciężarówce dalekobieżnej.
Innowacyjny napęd
Do zalet Urban eTruck należy układ napędowy z elektrycznie napędzaną tylną osią i silnikami zamontowanymi bezpośrednio przy piastach kół. Oś bazuje na konstrukcji ZF AVE 130, a swoje walory udowodniła już jako niskopodłogowa oś portalowa w autobusach Mercedesa z napędem hybrydowym i wodorowym.
Na potrzeby Urban eTruck oś ta została zmodyfikowana. Otrzymała na przykład nową, wyżej zamocowaną obudowę, zapewniającą prześwit ponad 200 mm.
Kolejną charakterystyczną cechą osi wykorzystanej w tym szczególnym przypadku są szerokie pojedyncze opony typu super single w rozmiarze 495/45 R 22.5, zastosowane z uwagi na szerokość ramy podwozia w połączeniu z umiejscowieniem silników elektrycznych bezpośrednio przy piastach kół. Przy okazji ogumienie super single jest lżejsze od konwencjonalnego ogumienia podwójnego, przez co umożliwia zwiększenie ładowności. Maksymalne dopuszczalne obciążenie osi napędowej nie odbiega od normalnego poziomu i wynosi 11,5 tony.
W przypadku osi przedniej i wleczonej zastosowano sprawdzone podzespoły z ciężarówek Mercedes-Benz. Każda z nich ma pojedyncze opony w rozmiarze 315/70 R 22.5. Oś wleczona jest skrętna. Z uwagi na ograniczenie masy pojazd zaopatrzono w aluminiowe koła.
Silniki elektryczne: maksimum momentu przy niskich obrotach
Na potrzeby Urban eTruck oryginalna, niskopodłogowa oś otrzymała chłodzone cieczą, trójfazowe silniki asynchroniczne przy obu kołach. Napięcie znamionowe wynosi 400 V, a moc maksymalna - 2 x 125 kW. Jednostki generują maksymalny moment obrotowy o wartości 2 x 500 Nm. W połączeniu z przekładnią moment obrotowy na kołach osiąga 11.000 Nm.
Kluczową zaletą silników elektrycznych jest ich charakterystyka. Podczas gdy jednostka spalinowa stopniowo, w miarę wzrostu prędkości obrotowej, osiąga coraz większy moment obrotowy, motor elektryczny generuje swój maksymalny moment niemal natychmiast, przy bardzo niskich obrotach. W zakresie dynamiki jazdy Urban eTruck plasuje się więc co najmniej na równi z ciężarówką dysponującą silnikiem wysokoprężnym o podobnej mocy.
Z uwagi na napęd całkowicie elektryczny również dodatkowy osprzęt pojazdu jest sterowany elektrycznie. Dotyczy to kompresora układu hamulcowego, pompy wspomagania oraz sprężarki klimatyzacji.
Akumulatory naładowane w 2-3 godziny
Podstawowa konstrukcja osi napędowej z silnikami przy piastach kół ma szereg zalet. Nie ma już potrzeby przekazywania energii do napędzanej tylnej osi. Przede wszystkim taka konfiguracja zapewnia jednak wystarczającą przestrzeń dla akumulatorów we wnętrzu ramy. Rezultatem jest nie tylko efektywne wykorzystanie przestrzeni, ale i maksymalne bezpieczeństwo - dzięki swojej lokalizacji akumulatory są bowiem najlepiej chronione w czasie ewentualnego wypadku.
Akumulatory można „tankować” wyłącznie za pomocą stacjonarnej stacji ładowania o mocy sięgającej 150 kW, zlokalizowanej w zajezdni floty. Podłączenie do stacji odbywa się za pomocą standaryzowanego, stosowanego w Europie złącza Combined Charging System (CCS) typu 2, które jest kompatybilne z szeroko rozpowszechnioną dziś infrastrukturą. Całkowicie rozładowane akumulatory można naładować „do pełna” w ciągu 2-3 godzin, uwzględniając realną obecnie moc stacji ładowania na poziomie 100 kW.
Akumulatory są ładowane również w trakcie jazdy, podczas hamowania - gdy energia kinetyczna zamienia się w elektryczną. Silniki elektryczne zachowują się wówczas jak generatory i ładują akumulatory. Przy okazji zmniejsza to obciążenie hamulców.
W najbliższych latach Daimler Trucks zamierza systematycznie testować i dalej rozwijać tę rewolucyjną koncepcję techniczną. Seryjna produkcja pojazdu tego rodzaju byłaby możliwa od początku kolejnej dekady.
Tekst: Zbigniew Majerowski
T&M nr 12/2016
<podpisy mogę zrobić do wybranych fotek po złamaniu>
Add comment