Volvo logotips

Kravas automašīnas

Inside Volvo – Gas
Tech Product

Gāze nākotnes perspektīvā

2017-10-19
Teksts: Niks Taunsends (Nic Townsend) Fotogrāfijas: Ārne Ēdstrems (Arne Edström) un DDR GBG
Pēc jaunā gāzes dzinēja pabeigšanas nākamais uzdevums Volvo Trucks inženieriem bija izstrādāt jaunu spēka pārvadu, kas īsā laikā varētu samazināt CO2 izmešu daudzumu, nodrošināt klientiem to pašu augsto veiktspēju, ko sniedz dīzeļdegvielas lietošana, un kas būtu stabils risinājums nākotnei. Vajadzība pēc risinājuma mudināja izvērtēt dīzeļdegvielas lietojuma principu citā aspektā.
Volvo FH LNG lauku apvidū
Volvo FH LNG un Volvo FM LNG ir pirmās tirdzniecībā pieejamās ar gāzi darbināmas lielas kravnesības kravas automašīnas, kas spēj nodrošināt reģionālajiem un tālajiem smago kravu pārvadājumiem nepieciešamo jaudu.

Arvien pieaugošās bažas par globālo sasilšanu mudina meklēt risinājumus fosilās degvielas aizstāšanai. Daudzās pasaules pilsētās vietējās pašvaldības plāno aizliegt dīzeļdegvielas transportlīdzekļu izmantošanu, dažos gadījumos – pat dažu gadu laikā.

Jautājums ir, kāda būs alternatīva? Kurš degvielas resurss var samazināt CO2 izmešu apjomu, nodrošināt vajadzīgo jaudu un veiktspēju un ir komerciāli stabila izvēle vidējam pārvadājumu uzņēmumam? Volvo Trucks uzskata, ka šīs prasības (vismaz daļēji) spēj apmierināt gāzes izmantošana.

Volvo FH LNG un Volvo FM LNG ir pirmās tirdzniecībā pieejamās ar gāzi darbināmas lielas kravnesības kravas automašīnas, kas spēj nodrošināt reģionālajiem un tālajiem smago kravu pārvadājumiem nepieciešamo jaudu. Abi modeļi, kuri ir pieejami ar 420 Zs vai 460 Zs jaudu, nodrošina to pašu veiktspēju un vadāmību, kas ir raksturīga dīzeļdegvielas kravas automašīnām, un starp uzpildīšanas reizēm var mērot līdz pat 1000 km garu attālumu. 

Faktiski vienīgā būtiskā atšķirība ir degviela – sašķidrinātās dabasgāzes (LNG) izmantošana samazina degvielas izmaksas un CO2 izmešu apjomu. Dabasgāzes izmantošana, kas tuvākajā nākotnē ir stabilāka izvēle lielākajai daļai pārvadājumu uzņēmumu, CO2 izmešu apjomu samazina par 20 procentiem (salīdzinot ar dīzeļdegvielas izmantošanu). Lielas kravnesības kravas automašīnai, kas gadā nobrauc 120 000 km, CO2 izmešu daudzumu iespējams samazināt par gandrīz 18–20 tonnām gadā. Taču vislielākais samazinājums ir iespējams, ja transportlīdzekļa darbināšanai tiek izmantota biogāze – tādā gadījumā CO2 izmešu daudzumu iespējams samazināt par 100 procentiem (transportlīdzekļa izmantošanas laikā). Turklāt, lai gan degvielas patēriņa līmenis ir tāds pats kā Volvo Trucks dīzeļdzinējiem, tas ir par 15–25 % zemāks nekā standarta gāzes dzinējiem. 

„Sašķidrināta dabasgāze ir daudzsološa dīzeļdegvielas alternatīva, jo tās lietošana sniedz ieguvumus apkārtējai videi un uzņēmējdarbībai,” saka Lāšs Mortensons, Volvo Trucks Vides un inovācijas nodaļas direktors. „Dabasgāze visā pasaulē ir pieejama bagātīgā daudzumā, un sašķidrinātās dabasgāzes infrastruktūra aizvien paplašinās.”

Sašķidrinātā dabasgāze nav jaunatklājums. Taču Volvo Trucks ir pirmais ražotājs, kas to izmanto šāda līmeņa jaudas nodrošināšanai ar gāzi darbināmai lielas kravnesības kravas automašīnai. To bija iespējams īstenot, izmantojot Dīzela principu, nevis Oto tehnoloģiju, kas tiek izmantota gāzes dzinējiem. Galvenā atšķirība ir tā, ka Oto dzinējiem tiek izmantota dzirksteļaizdedze, kas savukārt ierobežo jaudu, griezes momentu un uzticamību, turklāt šajos dzinējos biežāk mēdz notikt strauja degmaisījuma sadegšana („klauvēšana”). Dīzela principa dzinējs var nodrošināt lielāku jaudu un griezes momentu, jo tajā degviela tiek iesmidzināta tieši un aizdedzei tiek izmantots karstums un kompresija. 

„Līdz šim problēmu radīja tas, ka gāzi nevar aizdedzināt tikai ar kompresiju – nepieciešams gāzes aizdegšanās ierosinātājs. Šajā dzinējā gāzi sākotnēji aizdedzina dīzeļdegviela, kas savukārt ir aizdedzināta, izmantojot kompresiju,” skaidro Anneli Sopi (Anneli Soppi), Volvo Group Trucks Technology galvenā projektu vadītāja. „Taču, lai šo ideju īstenotu, vajadzēja izdomāt, kā cilindrā iesmidzināt divas atšķirīgas degvielas, jo pievienot divus iesmidzinātājus ir ārkārtīgi sarežģīti.”

Sašķidrināta dabasgāze ir daudzsološa dīzeļdegvielas alternatīva, jo tās lietošana sniedz ieguvumus apkārtējai videi un uzņēmējdarbībai.

Risinājums tika rasts, izmantojot divas koncentriskas sprauslas, kas tieši iesmidzina gan dīzeļdegvielu, gan gāzi. Izmantojot šo unikālo tehnoloģiju, cilindrā pirms gāzes tiek iesmidzināts neliels daudzums dīzeļdegvielas, lai sāktu degšanas procesu. 

„Dīzeļdegviela būtībā ir kā šķidra aizdedzes svece,” stāsta Anneli Sopi. „Dzinējs pamatā tiek darbināts ar gāzi, tā aizstāj 90 procentus dīzeļdegvielas, kas tiek izmantota standarta dīzeļdegvielas dzinējos, tomēr šis dzinējs nodrošina visas dīzeļdzinēja priekšrocības, tostarp lielo jaudu un griezes momentu.”




Vai tas nozīmē, ka dabasgāze ir pārvadājumu nozares nākotnes perspektīva? Par to visbiežāk tiek uzskatīta elektrība, un, lai gan tās izmantošana varētu īstenoties vieglo automašīnu nozarē, elektromobilitātes tehnoloģijas attīstībā ir jāiegulda vēl daudz, lai tā kļūtu par komerciāli stabilu izvēli lielas kravnesības kravas automašīnām, kas veic tālos pārvadājumus. 

„Nozarē dominēs tās degvielas, kuras spēj nodrošināt labu energoefektivitāti un kuru uz vidi atstātā ietekme būs neliela,” saka Lāšs Mortensons, Volvo Trucks Vides un inovāciju nodaļas direktors. „Tiks attīstītas vairāku alternatīvo degvielu lietošanas iespējas, tostarp elektroenerģijas, un katrā darbības jomā tiks izmantota atšķirīga degviela. Līdz brīdim, kad varēsim pilnībā pāriet uz citu degvielu izmantošanu, paies vēl daudzi gadi, un līdz tam dīzeļdegvielas izmantošana būs plaši izplatīta. Taču reģionālo un tālo smago kravu pārvadājumu nozarē sašķidrinātajai dabasgāzei patlaban ir vislielākās izredzes ātri kļūt par visā pasaulē pieejamu dīzeļdegvielas alternatīvu.” 

Tā kā dabasgāzes vietā pastāv iespēja izmantot biogāzi, sašķidrinātā dabasgāze ilgtermiņā var samazināt izmešu apjomu vēl vairāk. „Tālākā pāreja uz biodegvielas lietošanu notiks pakāpeniski, tāpēc sekmīgākās biodegvielas būs tās, kuru izmantošanai pārejas laikā var līdztekus izmantot arī fosilo degvielu,” piebilst Lāšs Mortensons. „Piemēram, dabasgāze ir pieejama rezerves izvēle transportlīdzekļiem, kas tiek darbināti ar biogāzi. Biogāzes izmaksām samazinoties, un pieaugot tās ražošanai un izplatībai, paplašinās biogāzes izmantošanas iespējas. Īsumā – vienkārši mainot degvielas resursu, jūs varēsiet samazināt CO2 izmešu apjomu.”




Šobrīd lielākais šķērslis LNG – gan dabasgāzes, gan biogāzes – izmantošanai ir tās piegādei un uzpildīšanai nepieciešamās infrastruktūras trūkums. Tomēr, pieaugot klimata pārmaiņām pievērstajai uzmanībai, daudzu valstu valdības atbalsta ieguldījumus LNG infrastruktūras attīstībā. Tas nozīmē, ka gāzes piegādātājiem šobrīd paveras milzīgs komerciālais potenciāls pārvadājumu nozares apgādē. 

„Mēs uzskatām, ka dabasgāzei piemīt vislielākais potenciāls īsā laikā samazināt CO2 izmešu apjomu, kā arī nodrošināt ilgtspējīgu risinājumu vismaz nākamajiem 20–30 gadiem,” saka Lāšs Mortensons. „Infrastruktūras trūkums ir problēma, taču tā ir problēma, ar kuru saskaras daudzi. Piemēram, to apzinās arī Eiropas Savienība, un šī jautājuma risināšanai atvēl finansējumu un izstrādā programmas. Tādu kravas automašīnu izstrādāšana kā Volvo FH LNG un Volvo FM LNG arī sekmēs sašķidrinātās dabasgāzes ražošanas pieaugumu, tāpēc potenciāls ir milzīgs. 

Līdz šim problēmu radīja tas, ka gāzi nevar aizdedzināt tikai ar kompresiju – nepieciešams aizdegšanās ierosinātājs.

Tāpēc Volvo FH LNG un Volvo FM LNG modeļi tika konstruēti ilgtspējībai; to izstrādē piedalījās Volvo Trucks inženieri no dažādām uzņēmuma filiālēm visā pasaulē. „Dīzeļdzinēji Volvo Trucks ir labi zināma joma – uzņēmums tos izstrādā un pilnveido jau vairāk nekā 70 gadu. Taču sašķidrinātās dabasgāzes spēka pārvads ir jaunatklājums, un tas nozīmē, ka ir nepieciešams krietns laiks iekšējo zināšanu un lietpratības uzkrāšanai,” saka Matss Fransēns (Mats Franzén), Volvo Trucks Dzinēju nodaļas projektu vadītājs.

Viena no unikālajām šī projekta problēmām bija vajadzība nodrošināt, ka augstspiediena gāzes sistēma tiek pilnībā noslēgta, tāpēc neskaitāmas darba stundas tika veltītas blīvējumu nostiprināšanai, turklāt blīvējumu ilgtermiņa izturība tika stingri pārbaudīta. 

Kopumā jaunie modeļi tika pārbaudīti tādos pašos testos un pārbaudēs, kādos Volvo Trucks pārbauda visus savus dzinējus un transportlīdzekļus, tostarp triecienizturības un izturības testos, reālā vidē gan aukstos, gan siltos laikapstākļos, kā arī lielā augstumā.

„Tas ir bijis darbietilpīgs process, taču tieši tāpēc šo kravas automašīnu veiktspēja ir ļoti augsta,” saka Matss Fransēns. „Tās vadot, nebūs iespējams just atšķirību, vai braucat ar dīzeļdegvielas vai gāzes kravas automašīnu. Tās ļauj samazināt gan degvielas izmaksas, gan CO2 izmešu apjomu, turklāt tām piemīt dīzeļdegvielas transportlīdzekļiem raksturīgā izturība!” 

Volvo FH LNG un Volvo FM LNG

Modeļi: Pieejams gan vilcēja (4x2, 6x2, 6x4), gan kravas automašīnas modelis (4x2, 6x2, 6x4) ar pilnu masu līdz 64 tonnām.
Dzinējs: Volvo G13C Eur 6 dzinējs ar 420 Zs/2100 Nm vai 460 Zs/2300 Nm.
Pārnesumkārba: Volvo I-Shift
Degvielas tvertnes: pieejamas ar 115 kg (275 l), 155 kg (375 l) vai 205 kg (495 l) LNG tvertni 1000 km braukšanas diapazonam, ko papildina arī mazāka dīzeļdegvielas tvertne.
Izplūdes gāzu pēcapstrāde: selektīvais katalītiskais pārveidotājs un cieto daļiņu filtrs

Volvo FH LNG un Volvo FM LNG modeļi tirdzniecībā Eiropā nonāks 2018. gada pirmajā pusgadā.