Технологии снижения выбросов и альтернативные виды топлива для вилочных погрузчиков

Технологии снижения выбросов и альтернативные виды топлива используются с целью экономии энергоресурсов, охраны окружающей среды, соблюдения норм по выбросам. При переходе на них важно учитывать влияние на характеристики вилочных погрузчиков (грузоподъемность, рабочий цикл, производительность) и эксплуатационные затраты.

Сегодня актуальны следующие альтернативные виды топлива и технологии снижения выбросов:

• топливные элементы на основе водорода для электродвигателей;
• сжиженный природный газ (СПГ) для двигателей внутреннего сгорания;
• гибридная технология, объединяющая ДВС с электродвигателями;
• селективная каталитическая нейтрализация (SCR) для дизельных двигателей
• рециркуляция отработавших газов (EGR).

Каждая из этих технологий по-своему повышает топливную эффективность и экологичность, а также решает проблемы, связанные с техобслуживанием и производительностью. Однако ни одна из них не универсальна. Давайте окунемся в подробности, чтобы понять, подходит ли хоть один вариант для вашего предприятия.

Топливные элементы

Водородные топливные элементы — популярный альтернативный источник энергии для вилочных погрузчиков в США, Японии, Южной Корее и странах ЕС. Водородную энергетику также осваивает Китай.

Электрический ток внутри топливных ячеек генерируется в результате химической реакции водорода и кислорода, что устраняет необходимость сжигания топлива для получения энергии. Поскольку побочный продукт реакции — обычная вода, то водородные топливные элементы считаются экологически чистым источником энергии. Такая технология применима для предприятий, использующих вилочные погрузчики I, II, III классов. По сути, мы получаем те же электропогрузчики, только с топливными элементами вместо аккумуляторной батареи.

Преимущества:

• Экономия времени на зарядке АКБ или отсутствие необходимости держать запасные АКБ для замены.
• Электропогрузчики на топливных элементах отличаются в два-три раза большей автономностью, чем аккумуляторные электропогрузчики.
• Заправка водородом занимает 3-10 минут, в зависимости от объема топливного бака.
• Технология наиболее применима для предприятий с большим парком погрузчиков, которые работают в несколько смен. Она позволяет получить рабочую среду с нулевыми выбросами загрязняющих веществ и низким уровнем шума.

Недостатки:

• Главный недостаток — дорогая инфраструктура, требующая значительных первоначальных затрат. Необходимо оборудование для сжатия, хранения, подачи водородного топлива.
• Стоимость топливных элементов для одной машины выше, чем нескольких батарей и зарядного устройства.

Технология топливных элементов лучше подходит предприятиям, использующим не менее 30 вилочных погрузчиков, чтобы распределить расходы на инфраструктуру.

Сжатый природный газ (СПГ)

Сжатый природный газ не новинка в индустрии вилочных погрузчиков, однако это актуальная альтернатива дизельному топливу или бензину.

Преимущества:

• Переход на СПГ устраняет или уменьшает некоторые недостатки традиционных двигателей внутреннего сгорания.
• Этот вид топлива более дешевый, сгорает чище.
• Возможность работать в помещениях, рядом с пищевыми продуктами, медикаментами.

Недостатки:

• Для использования СПГ предприятиям придется потратиться на инфраструктуру.
• Более низкая плотность энергии снижает производительность на 5-15%.
• Автопогрузчики на СПГ требуют больше времени для заправки.
• Газовый баллон сзади кабины ухудшает обзор для оператора.

Сжатый природный газ — экономически оправданное решение, поскольку это доступный источник энергии в нашей стране.

Гибридная технология

В транспортных средствах применяются гибридные технологии двух типов: с последовательной или с параллельной компоновкой.

Последовательная компоновка

Двигатель внутреннего сгорания служит для генерации электричества, а колеса напрямую приводятся в движение электродвигателем. В этом случае не нужна сложная трансмиссия, однако велики потери из-за преобразования энергии сгорания топлива в механическую энергию, а затем в электричество.

Параллельная компоновка

В параллельных схемах электромотор устанавливают между двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией, либо отдельно от них. В первом варианте ДВС и электродвигатель способны вращать колеса как одновременно (при этом их мощность суммируется), так и по отдельности.

Во втором варианте применяются два электромотора, которые не связаны с трансмиссией и ДВС, а находятся на периферии. Первый из них используется в качестве стартера и генератора, а второй вращает колеса и отвечает за рекуперацию энергии при торможении. Двигатель внутреннего сгорания в такой системе служит для генерации электричества или вращает колеса другой оси, если нужен полный привод.

В автомобильной промышленности гибридные технологии направлены на снижение расхода топлива при работе двигателя с малой нагрузкой, например, при стабильной скорости движения по шоссе. Для вилочных погрузчиков более важна работа без замены аккумуляторов. Например, небольшой двигатель внутреннего сгорания может приводить в действие генератор для подзарядки батареи.

Преимущества:

• Повышение энергоэффективности.
• Снижение выбросов.

Недостатки:

• Гибридный погрузчик все еще нуждается в ДВС.
• Техническое обслуживание нескольких типов моторов.

Чтобы пользоваться гибридами, долгосрочные затраты на техобслуживание должны окупаться за счет экономии топлива.

SCR и EGR: системы снижения выбросов дизельных двигателей

В системе селективной каталитической нейтрализации (SCR) используется дизельная выхлопная жидкость (DEF), представляющая собой водный раствор мочевины Она впрыскивается в поток выхлопных газов, который затем смешивается в каталитическом нейтрализаторе, что позволяет нейтрализовать оксиды азота (NOx) до безвредных для атмосферы частиц азота и кислорода.

В зависимости от нагрузки дизельного двигателя расход мочевины составляет от трех до пяти литров на каждые 100 литров дизельного топлива. Вилочные автопогрузчики с селективной каталитической нейтрализацией требуют отдельных баков для DEF и регулярной заправки, что вызывает дополнительные расходы.

В системе рециркуляции отработавших газов (EGR) кислород в камере сгорания разбавляется путем смешивания всасываемого воздуха с охлажденными выхлопными газами. Это снижает пиковую температуру сгорания и образование оксидов азота. Снижение температуры также увеличивает количество твердых частиц, которые затем отфильтровываются с помощью дизельного сажевого фильтра (DPF).

Недостатки:

• Системы SCR и EGR требуют дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы (ULSD), смазочных масел с низким содержанием золы.
• Для SCR требует регулярного пополнения бачка с дизельной выхлопной жидкостью (DEF), что повышаете затраты на эксплуатацию автопогрузчика. Нужно установить дополнительные детали: инжектор, насоса и бачок для DEF.
• Система EGR требует добавления новых деталей в двигатель, т.е. времени и затрат на модернизацию.

Достоинства:

• Более чистый выхлоп, снижается шум работы.
• Затраты на SCR или EGR компенсируются за счет снижения общих эксплуатационных расходов.
• В некоторых случаях операторы ощущают повышение производительности вилочного погрузчика.

В каких погрузчиках применять технологии снижения выбросов

Конечно, вилочные погрузчики с ДВС или тяговыми аккумуляторами все еще остаются экономически эффективными. Однако полезно изучать альтернативы, чтобы снизить эксплуатационные расходы и воздействие на окружающую среду.