Какво е електрически път?
Електрически път, е-път, електрическа магистрала или електрическа пътна система (ERS) е система, която позволява пренос на енергия между автомобила и пътя, по който се движи. Електрическите пътища са класифицирани в три категории в зависимост от това как се извършва зареждането:
- Въздушна контактна мрежа: При този тип зареждане енергията се предава непрекъснато от въздушните линии към превозното средство чрез пантограф. Захранването от въздушна контактна мрежа е най-подходящо за камиони и автобуси, които са достатъчно високи, за да достигнат до електрическите линии. Освен това работи по-добре с автомобили, които пътуват по предварително зададен път, така че да могат да останат непрекъснато свързани към електропроводите.
- Кондуктивен пренос на енергия от пътя: Тази технология е подобна на въздушната контактна мрежа с изключение на това, че вместо чрез пантограф, енергията се предава към превозното средство чрез релси, вградени във или разположени върху пътната настилка. Технологията включва бордово механично рамо, което се свързва с електрозахранването.
- Индуктивен пренос от пътя: Тук преносът на енергия се извършва между намотки, вградени в пътя, и намотки в автомобила без никакви проводници. Енергията от мрежата се преобразува във високочестотна променлива мощност, за да се създаде магнитно поле, което след това се улавя от намотките под автомобила, за да се произведе напрежение.
Когато лек автомобил или камион се движат по път, оборудван с някоя от тези технологии, енергията ще отива директно към задвижващата система или ще се използва за зареждане на бордовите акумулатори. Но след като превозното средство премине на нормален път, то ще превключи към електрически или хибриден двигател или двигател с вътрешно горене.
Използването на електрически пътища днес е доста ограничено, въпреки че текат някои пилотни проекти в сътрудничество с производители на автомобили, изследователски институти, правителства и енергийни компании. Един такъв проект вече се изпълнява в Лунд, Швеция, а в Италия правителството планира да инсталира 6-километрова електрическа магистрала в северната част на страната. В Калифорния се провежда демонстрационен проект близо до пристанищата на Лос Анджелис и Лонг Бийч.
Електрически пътища: претегляне на плюсовете и минусите
Електрическите пътища са полезни, доколкото осигуряват по-чиста алтернатива на двигателя с вътрешно горене – особено ако използваната енергия идва от възобновяем източник, като вятъра или слънцето. Когато захранването е от въздушна контактна мрежа, електрическите пътища също са доста ефективни. Компанията Elways AB например съобщава за 85 – 95% ефективност на сегментирано контактно решение за леки автомобили и камиони, което сега се тества като част от проекта eRoadArlanda.
Но с това горе-долу се изчерпват всички предимства на електрическите пътни системи. Въпреки че почти всички алтернативи на дизела далеч не са масови, много от тях са стигнали много напред от ERS. Днес няма много данни от реалния живот в подкрепа на неговата надеждност и с изключение на пантографа (който е на 100 години) всички други видове зареждане са нови, недоразвити технологии.
Електрическите магистрали са и скъпи: инсталирането на инфраструктурата за зареждане означава значителни инвестиции в изграждане на пътища, инсталиране на електропроводи и тяхното поддържане. Те също така имат потенциала да причинят продължително прекъсване на съществуващия транспортен поток, докато инфраструктурата се модернизира. Според оценката от едно проучване инсталирането на динамична индуктивна система ще отнеме 3 седмици за 100 метра, а една система на въздушна контактна мрежа може да отнеме 1 месец за инсталиране на 10 километра. Прекъсването може да бъде сведено до минимум, ако изграждането на ERS съвпадне с планираните работи по поддръжката, но това реално би ограничило бързината, с която технологията може да бъде разгърната.
Сложността на ERS също означава, че много участници, включително правителства, общини, доставчици на електроенергия и транспортни компании, ще трябва да работят заедно. Това ще изисква и известно трансгранично сътрудничество на места като ЕС, където камионите, пътуващи в региона, ще трябва да бъдат преоборудвани със същата технология, за да използват пътищата. В процес на разработване са стандарти за зареждане, така че всеки тип превозно средство да може да използва електрически пътища.
Може ли помощта да дойде от електроавтомобилите?
Един от основните аргументи за електрическите пътища е ролята, която биха могли да имат за намаляване на безпокойството за пробега, което е налице при шофирането на електрически камион. Битува мнението, че електромобилите могат да пътуват на по-дълги разстояния и да използват по-малки акумулатори, ако се използват електрически пътища за предаване на енергия директно към задвижването на превозното средство или за зареждане на бордовия акумулатор. Това звучи като практично решение, но бързо отпада при по-внимателно разглеждане.
Първото предизвикателство е оперативната съвместимост, което означава, че електрическата пътна система би трябвало да може да осигури енергия на всеки вид превозно средство. Днес не съществуват стандарти и системна архитектура за пренос на енергия от мрежата към ERS за множество превозни средства. Второто предизвикателство идва от подобренията в пробега на акумулаторите за електрически камиони, които могат бързо да направят зареждането от ERS излишно. Факт е, че днес напълно зареден електрически камион може да измине 300 километра, което покрива приблизително 40% от цялата транспортна дейност в ЕС. Очаква се тази гама да се подобри в близко бъдеще чрез подобрения на литиево-йонните акумулатори, откриване на нови материали за клетките, по-добри системи за управление на акумулаторите и технологии за охлаждане. Възлагат се големи надежди и на твърдотелните акумулатори, които биха могли да увеличат пробега с едно зареждане до 1600 километра.
Третото предизвикателство са статичните или включващи се към електрическата мрежа системи за зареждане, които са единствената система с установени световни стандарти и доказана технология. Броят на станциите за зареждане с включване към електрическата мрежа бързо нараства; към 2019 г. има повече от 170 000 станции за зареждане в Европа и над 68 000 в Съединените щати. Въпреки че по-голямата част от тази инфраструктура е за леки автомобили, е важно да се отбележи, че технологията в електроразпределителите е комбинирана система за зареждане (CSS), която може да се използва както за леки автомобили, така и за камиони. Консорциум от производители на камиони вече работи заедно за увеличаване на капацитета за зареждане чрез CSS на един до три мегавата, така че съществуващата инфраструктура да може да поддържа търговски превозни средства. Правителствата по света също планират разширяване на мрежите и стандартизиране на технологията за зареждане на CSS. Няма толкова ясни директиви на правителствата, що се отнася до ERS.
Не на последно място, използването на пътища за зареждане на електроавтомобили изглежда доста малко вероятно предвид възхода на алтернативи, като водородните горивни клетки. Имаше много шум около водорода, особено в областта на транспорта за трудни задачи и дълги разстояния, където той може да се използва за удължаване на пробега на електрическите камиони. Водородът има редица предимства, като например кратък и лесен процес на зареждане и висока енергийна плътност. Един камион може да измине до 800 километра само с 80 килограма водород! Това би било достатъчно за повечето задачи на дълги разстояния и при достатъчно развита инфраструктура за зареждане с водород няма да има нужда от зареждане на камиона по време на път.
Някои възможни случаи на употреба
Всичко това означава ли, че няма място за електрически пътища в бъдещето на транспорта? Не съвсем. Системите ERS биха могли да бъдат приложени за конкретни маршрути или затворени системи в ограничени зони, където електрифицирането на пътища и използването на камиони биха били добра алтернатива. Те биха могли да са подходящо решение и за автономни камиони, извършващи транспортни операции от един до друг разпределителен център.
Поглед отблизо към алтернативните горива
Предвид всички трудности с ERS, смятам, че отрасълът трябва да търси по-осъществими опции, като електромобилност, водородни, био-LNG и някои биогорива, като например HVO, за декарбонизиране на транспорта. За да помогна на превозвачите да разберат по-добре алтернативните горива, съставих ръководство, което разглежда предимствата и недостатъците на всеки източник на гориво. Ръководството включва и контролен списък с всички неща, за които собствениците на транспортни средства трябва да помислят, преди да инвестират в камион с алтернативно задвижване.
