Baterijų energijos sunkvežimiai: žali transporto būdai ateityje

Pereinama prie akumuliatorinių energijos sunkvežimių komerciniame krovinių vežime

Iš dyzelino į elektrą: sunkvežimių variklių pereinamasis laikotarpis

Krovinių vežimo verslas pamažu atsitraukia nuo dyzelinių sunkvežimių ir linksta į baterijomis varomus alternatyvius sprendimus, nes taršos normos darosi griežtesnės, o elektrinė technologija tobulėja. Šiuo metu sunkiojoje transporto srityje esame tam tikrame kryžkelėje. Pramonės analitikai teigia, kad iki 2030 m. apie 20 % visų naujų komercinių automobilių pardavimų visame pasaulyje galėtų sudaryti elektriniai modeliai, o daugelis logistikos įmonių jau dabar siekia visiškai nebelikti emisijų. Tik praėjusiais metais buvo beveik 30 tūkstančių sunkvežimių aukštosios įtampos sistemomis, kurie buvo dvigubai daugiau nei prieš metus, pagal naujausius pramonės duomenis. Tokia technologija labai padeda veiklai vietose, tokiose kaip kasyklos ir uostai, kur kiekviena prarasta minutė veikia pelną. Vandenilio kuro elementai ir biodegalos vis dar yra kažkur pasiekiamos galimybės, tačiau baterijos užėmė pirmaujančią poziciją, nes jos greitai didinamos ir veikia su dauguma esamų infrastruktūrų, nereikalaudamos milžiniškų pertvarkymų.

Kaip baterijų technologijos pažangos leidžia elektrifikuoti krovinių vežimą

Naujausios kartos baterijomis varomi sunkvežimiai naudoja litio jonų elementus, kurių energijos tankis siekia apie 350 Wh vienam kg. Ši pažanga reiškia, kad šie transporto priemonės gali nuvažiuoti apytiksliai 400 mylių vienu įkrovimu regioniniam pristatymui. Naujausių termoreguliavimo sistemų patobulinimai padarė įmanoma pasiekti 80 procentų įkrovimo mažiau nei per 40 minučių. Toks greitas įkrovimas labai sumažina laukimo laiką, veikiant tarp valstijų. Tai, kas daro šiuos pasiekimus tokiais svarbiais, yra tai, kaip jie sprendžia ilgai trunkančias problemas su elektriniais sunkvežimiais. Anksčiau ribotas nuvažiavimo atstumas ir sumažėjęs krovinio talpumas darė perėjimą nuo dyzelino nepraktišku. Tačiau dabar elektriniai modeliai tampa rimtais varžovais net sunkiose rinkose, tokiomis kaip šaltos grandinės vežimai, kur temperatūros kontrolės reikalavimai sudėtingina situaciją.

Vedantys parkų operatoriai, priimančys baterijų energijos sunkvežimius

Daugiau nei pusė stambių logistikos įmonių šiuo metu planuoja, kad iki šio dešimtmečio pabaigos bent trečdalis jų sunkvežimių važinės elektra. Įmonės, kurios perėjo anksti, pastebėjo apie 18–22 procentų taupymą techninio aptarnavimo sąnaudose, palyginti su tradiciniais dyzeliniais varikliais. Atliekų surinkimo paslaugos ir miesto pristatymo veikla dažniausiai yra pažangiausios šioje srityje, pasinaudodamos degalinių įkrovimo stotimis naktį arba po darbo valandų bei naudodamos tuos puikius rekuperacinius stabdžius, kurie padeda pratęsti baterijos veikimo trukmę. Kas leidžia visam šiam mechanizmui taip gerai veikti? Pastovi dienos ir nakties telematikos sistemų jungtis leidžia protingai koreguoti energijos sunaudojimą skirtingose maršrutų atkarpose, užtikrindama, kad niekas neeikvotų veltui.

Gamyklinių gamintojų inovacijos greitina elektros sunkvežimių rinkos plėtrą

Gamybos sektorius pristato elektrinius šase, kurie yra specialiai sukurti vežimui, su modulinėmis baterijų sistemomis, leidžiančiomis lengvai atnaujinti technologijas ateityje. Naujesni rinkoje esantys sunkvežimiai turi 800 voltų įkrovimo sistemas ir po dvi variklius, generuojančius apie 605 arklio galių, kas nedaug nušoka nuo standartinių „Class 8“ dyzelinių variklių. Įdomu dėl šių naujesnių konstrukcijų tai, kad jos siekia pagerinti vairuotojų darbo sąlygas – patobulinta sėdėjimo pozicija ir geresnis oro srautas aplink transporto priemonės korpusą. Ši dėmesio detalėms praktiškai padeda sutaupyti apie 12–15 procentų energijos, palyginti su senesnio tipo kabinais, kuriuos matydavome jau daugelį metų.

Priderinti krovinių vežimą elektros trauka prie korporacinių tvarumo tikslų

Verslai, kurie pereina prie baterijomis varomų sunkvežimių, jaučia tiesioginių šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo mažėjimą apie 40–60 procentų, kas padeda jiems pasiekti Paryžiaus klimato susitarime nustatytus tikslus. Beveik 8 iš 10 įmonių iš didžiausiųjų „Fortune 500“ transporto sektoriuje jau pradėjo siekti vadovų atlyginimus su tam tikrais elektrinių sunkvežimių naudojimo tikslais. Šie sunkieji automobiliai vis labiau tampa esminiais daugelio įmonių planų komponentais siekiant pasiekti anglies neutralumą. Valstybės vyriausybės taip pat įsitraukia, kad pagreitintų procesą. Paimkime Kaliforniją – jų Aukšto taršos mažinimo programa (HVIP) praėjusiais metais skirta beveik 914 milijonų dolerių konkrečiai sunkiasvoriams elektros transporto priemonėms išvesti į valstijos kelius.

Baterijų energijos sunkvežimių aplinkosauginiai pranašumai: mažinamas išmetamumas ir pagerinama efektyvumas

Nulinės emisijos veikla: lyginamas dyzelinių ir elektrinių sunkvežimių poveikis aplinkai

Elektra varomi sunkvežimiai visiškai pašalina tuos erzinančius išmetamųjų dujų išmetimus, kuriuos sukelia tradiciniai dyzeliniai modeliai ir kurie išmeta kenksmingus azoto oksidus (NOx) bei smulkiąsias daleles, galinčias sukelti įvairias kvėpavimo problemas. Tyrimai iš tikrųjų nustatė kažką pribloškiančio – atliekant pristatymus miestuose, dyzeliniai krovininiai sunkvežimiai išmeta apie 27 kartus daugiau CO2 kiekvieną mylią lyginant su elektriniais analogais. Ir pažvelkime į tai iš kitos pusės: jei įmonės regioniniuose logistikos tinkluose pakeistų tik 100 000 dyzelinių sunkvežimių elektriniais, kasmet mes galėtume užkirsti kelią apie 8,7 milijono tonų šiltnamio efektą sukeliančių dujų patekimui į mūsų atmosferą. Tai jau yra didžiulis aplinkosauginis pranašumas.

Šiltnamio efektą sukeliančių dujų mažinimas regioniniame vežime naudojant elektrines transporto priemones

Dideli sunkieji automobiliai gali sudaryti tik apie 4 % visų keliuose esančių automobilių, tačiau jie atsakingi už visą ketvirtadalį transporto išmetamų teršalų. Kai įmonės pereina prie baterijomis varomų sunkvežimių ir juos įkrauna naudodamos švarius energijos šaltinius, 2023 metų tyrimai rodo, kad šie elektriniai milžinai sumažina bendrąjį anglies pėdsaką apie 63 % lyginant su tradiciniais dyzeliniais varikliais. Kai kurios įmonės, kurios jau pradėjo naudoti elektrinius sunkvežimius vietinėje vežimo veikloje, taip pat pasiekė įspūdingų rezultatų. Vienas regioninis platintojas po dviejų metų su visiškai elektrine flote pranešė apie emisijų sumažėjimą maždaug 40 %. Šie skaičiai yra gan stulbinantys, jei pagalvojame apie tai, kas vyksta visoje pramonės šakoje.

Baterijomis maitinamų sunkvežimių aukštesnis energijos naudojimo efektyvumas palyginti su tradiciniais modeliais

Elektriniai automobiliai sugeba apie 78 % elektros energijos iš tinklo paversti į tikrąją galia, perduodamą ratams, kas ženkliai pranašesnis rodiklis lyginant su tradiciniais dyzeliniais varikliais, kurie apie trečdali savo kuro energijos tiesiog praranda šilumos pavidalu. Kalbant apie baterijomis varomus sunkvežimius, šie faktiškai reikalauja apie 37 % mažiau energijos kiekvienam tonui vežti autostradomis. Be to, nereikia pamiršti rekuperacinių stabdžių, kurie miesto eismo sąlygomis, kai sunkvežimiai nuolat sustoja ir vėl pajuda, gali grąžinti atgal apie 20 % sunaudotos energijos. Visa ši papildoma efektyvumas reiškia, kad vežėjai galėtų sutaupyti apie aštuoniolika tūkstančių dolerių per metus tik kurui vienam pristatymo sunkvežimui, dirbančiam paskutiniojo mylios maršrute, kai pristatymai atliekami tiesiai pas klientus.

Baterijų technologijos proveržiai, gerinantys našumą ir patikimumą

Ličio jonų ir naujos kartos cheminės sudėtys sunkiasvoriams taikymams

Šiuolaikiniai baterijų energijos sunkvežimiai remiasi litio jonų technologija dėl jos patvirtintos energijos tankio (300–500 Wh/L) ir ilgaamžiškumo ciklo (2000+ ciklų). Naujausi pasiekimai pristato kietojo būvio elektrolitus ir natrio jonų alternatyvas, kurios žada padidintą saugą ir sumažintą priklausomybę nuo retų mineralų, tokių kaip kobaltas.

Baterijų energijos sunkvežimių nuvažiuojamo atstumo ir talpos didinimas

Inovacijos katodo architektūroje ir elementų sukrovime nuo 2022 m. padidino komercinių sunkvežimių nuvažiuojamą atstumą 40 %, o kai kurie prototipai vienu įkrovimu įveikia daugiau nei 800 km. Dabartinės aukšto nikelio NMC formulės suteikia talpą virš 350 Wh/kg, leidžiant vežti didesnę krovinio masę, neprarandant efektyvumo.

Greitas įkrovimas, galimas dėl pažangios šilumos valdymo sistemų

Kitos kartos šilumos reguliavimo sistemos sumažino nuolatinės srovės greito įkrovimo laiką iki 45 minučių, kad būtų pasiekta 80 % talpos – tai 50 % geresnis rodiklis nei 2020 m. etaloniniai duomenys. Fazės pokyčių medžiagos ir skysčiais aušinami paketai palaiko optimalią temperatūrą greitai įkraunant, minimaliai rizikuojant susidėvėjimu.

Ar baterijų inovacijos lenkia realias eksploatacines reikmes?

Kol laboratorijoje išbandytos elementų sėkmingai pasiekia teorinį nuvažiuojamą atstumą iki 1 000 mylių, realūs veiksniai, tokie kaip našumas šaltu oru (veikimas esant –20 °C) ir įkrovimo infrastruktūros trūkumai, riboja praktinį priėmimą. Tačiau 78 % parkų operatorių 2024 m. pramonės apklausoje patvirtino, kad baterijų pažangos atitinka jų 2030 m. dekarbonizacijos tikslus.

Iššūkių įveikimas: infrastruktūros, nuvažiuojamo atstumo ir kainos kliūtys

Įkrovimo infrastruktūros trūkumai diegiant sunkiąją elektrinę transporto techniką

Baterijomis varomų sunkvežimių išvedimas į kelius labai priklauso nuo didelės 80 procentų spragos užpildymo aukštos galios įkrovimo stotelių tinkle, reikalingame sunkiasvoriams transporto priemonėms, pagal Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos praėjusiais metais atliktus tyrimus. Miestai pasiekia tam tikrų pažangos, tačiau svarbiausiose krovinių vežimo trasose mes vis dar neturime tinkamų, nuosekliai išdėstytų įkrovimo tinklų, kas gana stipriai trukdo pažangai. Tikrovė yra tokia, kad tiek komunaliniai tiek vyriausybės institutai privalo labiau pasistengti atnaujindami elektros tinklus. Šie elektriniai pusiau sunkvežimiai įkrovimo metu maksimaliai reikalauja nuo 350 iki 1 000 kilovatų, o tai kažkas, ko dabartinė infrastruktūra dar nėra pasiruošusi.

Didelio nuotolio elektrinių sunkvežimių eksploatacijos nerimo mažinimas

Šiandien baterijomis varomi sunkvežimiai paprastai gali nuvažiuoti apie 250–300 mylių, kol reikės įkrauti, nors tai nepakankama ilgiems kelionėms per šalį. Dėl to matome, kad didžiosios šios srities kompanijos pagrindiniuose greitkeliuose kiekvienas 150 mylių įrengia baterijų keitimo stotis. Šis metodas labai sumažina laukimo laiką – maždaug 70 procentų mažiau nei greito įkrovimo, teigia „Pike Research“ praeitų metų duomenimis. O dar geriau – naujausios maršrutų planavimo programinės įrangos priemonės nuolat tampa vis protingesnės. Jos nustato, kur geriausia sustoti energijai papildyti, remdamasi ne tik esamomis kelių sąlygomis, bet ir vežamo krovinio svoriu bei netgi kelio reljefo pokyčiais skirtinguose ruožuose.

Aukštų išlaidų pradžioje subalansavimas su ilgalaikėmis bendromis savininkystės išlaidomis

Baterijomis varomi sunkvežimiai tikrai kainuoja daugiau iš pradžių nei jų dyzeliniai atitikmenys, paprastai nuo 150 tūkst. iki 350 tūkst. dolerių daugiau, kaip teigia parko valdytojai. Tačiau pažvelgus į bendrą vaizdą, dauguma operatorių po trejų metų sutaupo apie 45 % eksploatacijos išlaidų, kaip 2024 m. nurodė „Calstart“. Kodėl? Na, baterijų įkrovimas kainuoja tik apie 18 centų mylią, palyginti su beveik 46 centais už dyzelinį kurą. Be to, reikia žymiai mažiau techninės priežiūros, kadangi elektros varikliai turi maždaug pusę judančių dalių. O ir neverta pamiršti pinigų, gaunamų iš vyriausybės programų – įmonės gali uždirbti nuo septynių tūkstančių iki penkiolikos tūkstančių dolerių kasmet per įvairias valstijų ir federalines skatinimo programas. Didelės prekių vežimo įmonės mums sako, kad šie sunkvežimiai pradeda atsipirkti apie 100 000 mylių žymą, kas nėra taip jau blogai, atsižvelgiant, kad kai kurios trasos pasiekia šį atstumą per mažiau nei aštuoniolika mėnesių. Taip pat pradedame matyti naujus verslo modelius, kai įmonės nuomojasi baterijas atskirai nuo paties sunkvežimio pirkimo, kas padeda gerokai sumažinti pradines investicijas.

Ekonominiai skatinamieji ir politinė parama, skatinantys baterijų elektrinių sunkvežimių naudojimą

Bendros nuosavybės kaina: kuras, techninė priežiūra ir vyriausybės skatinamieji

Pereinant prie baterijomis varomų sunkvežimių, operatoriai sutaupo apie 40 % kuro išlaidų ir sumažina techninės priežiūros sąnaudas maždaug 30 %, rodo 2023 m. pranešimai iš pramonės. Vyriausybės taip pat padeda šiam perėjimui. JAV Infliacijos sumažinimo aktas siūlo mokesčių nuolaidas, vertas iki 40 tūkst. JAV dolerių už kiekvieną įsigytą elektrinį sunkiasvorį sunkvežimį, o Europos šalys skiria baudas įmonėms, kurių parkai neatitinka CO2 standartų. Dėka tokių skatinamųjų priemonių dauguma vežimų bendrovių gali atsipirkti papildomas lėšas, išleistas baterijoms, vos per tris iki penkerius metus, nepaisant pradinės kainos, kurios yra aukštesnės nei tradicinių dyzelinių modelių.

Politikos reglamentai, formuojantys elektrinių sunkvežimių diegimo ateitį

Penkiolika JAV valstijų įvedė griežtesnius išmetamųjų teršalų standartus, kurie reikalauja, kad visi nuo 2035 metų parduodami sunkvežimiai neturėtų išmetamųjų teršalų. Tuo tarpu Europoje ES iniciatyva „Pristatymas 55“ susieja transporto dekarbonizacijos pastangas tiesiogiai su įmonių anglies kreditų programomis. Kinijoje jų VI fazės reglamentai privertė elektrinių sunkvežimių registracijas miesto pristatymo paslaugose padidėti 52 % lyginant su vien praėjusiais metais. Tokio pobūdžio reglamentai nėra tik aplinkosauginiai reikalavimai – jie taip pat kelia realų spaudimą verslo subjektams atitikti besivystančius ESG (Aplinkos, Socialinės ir Valdymo) standartus. Pavyzdžiui, stambios logistikos bendrovės susiduria su sudėtinga padėtimi tarp laikymosi reikalavimų sąnaudų ir akcininkų lūkesčių, kai vyksta šis pereinamasis laikotarpis link žalesnių veiklos būdų.

Atsinaujinančios energijos integravimas su elektrinių sunkvežimių įkrovimo tinklais

Vedantys operatoriai dienos metu saulės energija įkraunamus automobilius derina su naktiniais vėjo energijos šaltinių tiekiamais tinklais, dėl ko transporto parko išmetamieji teršalai sumažėja 78 % lyginant su mišriais energijos šaltiniais. Šis sinergijos efektas sumažina energijos sąnaudas 22 %, tuo pačiu patenkindamas „švaraus įkrovimo“ reikalavimus naujose valstijų lygio elektromobilių infrastruktūros dotacijose.

DUK apie baterijų energijos sunkvežimius

Kodėl logistikos bendrovės pereina prie baterijų energijos sunkvežimių?

Daugelis logistikos bendrovių perėjo prie baterijų energijos sunkvežimių siekdamos pasiekti be išmetamųjų teršalų parkų ir atitikti griežtesnius aplinkosaugos reikalavimus. Baterijomis varomi sunkvežimiai siūlo pranašumus, tokiais kaip sumažintos kuro ir techninės priežiūros išlaidos, taip pat padeda pasiekti korporacinius tvarumo tikslus.

Su kokiais iššūkiais susiduria parkų operatoriai, priimdami elektrinius sunkvežimius?

Parko operatoriai susiduria su iššūkiais, tokiomis kaip nepakankama įkrovimo infrastruktūra, ribotas nuvažiuojamas atstumas ilgų distancijų reisams ir dideli pradinės kainos palyginti su dyzeliniais sunkvežimiais. Tačiau baterijų technologijos pažangos, vyriausybės skatinamieji mokesčiai ir atsirandančios verslo modeliai postūmiui šalina šias kliūtis.

Kaip baterinės energijos sunkvežimiai prisideda prie emisijų mažinimo?

Baterinės energijos sunkvežimiai pašalina išmetamųjų dujų išmetimą ir žymiai sumažina CO2 emisijas palyginti su tradiciniais dyzeliniais modeliais. Jie yra būtini transporto emisijoms mažinti, kurias sunkieji sunkvežimiai prisideda netolygiai didelę dalį, nepaisant mažos bendro automobilių skaičiaus dalies.

Kokia inovacijų vaidmuo perėjant prie elektrinių sunkvežimių?

Inovacijos atlieka svarbų vaidmenį, teikdamos pasiekimus baterijų technologijoje, tokiais kaip greitesni įkrovimo sistemos, padidintas nuvažiavimo diapazonas dėl patobulintų katodų konstrukcijų ir didesnis efektyvumas dėl telematikos sistemų. Šios inovacijos leidžia plačiau priimti elektro sunkvežimius nepaisant operacinių iššūkių.

Kaip baterinės energijos sunkvežimiai atitinka korporatyvinius tvarumo tikslus?

Pereinant prie elektrinių sunkvežimių verslams pavyksta žymiai sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijas, taip palaant tvarumo tikslus, nustatytus tarptautinių susitarimų, tokių kaip Paryžiaus klimato susitarimas. Vis dažniau korporacijos sieja vadovų kompensacijas su tvarumo tikslų pasiekimu.