תובלה כבדה עם סוללות

הסוללה החשמלית עוברת בחודשים האחרונים מהפכה, ומאפשרת הרבה יותר יישומים למשאית לעומת העבר, בלי להוסיף לה משקל. הדבר קשור לעליית מחירי הדלק ולזיהום האוויר הרב שיוצרים כלי הרכב בעלי ההנעה הקונבנציונלית, ואשר תורמים לעידוד המעבר לשיטות הנעה אלטרנטיביות. העיקרית שבהן היא הנעה חשמלית.

עד לא מכבר הייתה אחידות דעים בענף לגבי ההנעה העתידית: תובלה קלה עם סוללות, ותובלה כבדה עם הנעה בתאי דלק, כשהמנוע מוזן במימן לצורך הפקת אנרגיה חשמלית נקייה. מקור האנרגיה של מנוע תאי הדלק מבוסס על ריאקציה כימית בין המימן לחמצן כדי ליצור אנרגיה חשמלית נקייה. היתרונות של המימן הם בעיקר היותו ידידותי לסביבה ופליטה נקייה, נטולת CO2 (או CO), שאינה גורמת להתחממות כדור הארץ.

השילוב של מקור אנרגיה זמין (מימן) עם היעדר זיהום אוויר גורם לרבים לתלות במנוע הזה את יהבם ולהקדיש לפיתוחו תקציבים ניכרים. מנוע תאי הדלק בטכנולוגיה נקייה זו מבוסס על ריאקציה כימית שנוצרת בין המימן לחמצן. במהלכה משתחרר אלקטרון המאפשר להפיק אנרגיה חשמלית נקייה. הפליטה היחידה של המנוע היא מים נקיים, ללא מזהמים אחרים (Zero-emission mobility).

לא מדובר במשימה קלה. מימן נמצא אומנם בשפע באוויר, במים ובסוגי הדלק למיניהם (כולל דלק המופק מנפט, וכן בגז טבעי), אלא שלשם הפרדתו נדרשת אנרגיה רבה, וכל התהליך אינו משתלם מבחינה כלכלית. נקודות תורפה נוספות קשורות לתדלוק ואחסון של המימן, וכן לבטיחותו של הרכב המונע במימן, המצריכה טכנולוגיה מיוחדת ויקרה.

ככה משתמשים בתאי דלק

פיתוחים חדשים מאפשרים לאחסן את המימן במצב צבירה נוזלי, כשהוא נשמר יציב בטמפרטורת החדר, ונשאר יציב בתנאי אוויר ולחות. עד כה נדרשו אמצעי אחסון מיוחדים ויקרים כדי לשמור עליו במצב נוזלי ולהבטיח שלא ייהפך לגז, כגון קירור עמוק מאוד.

כדי לאגור כמות גדולה של מימן (כמקור אנרגיה שיאפשר נסועה ממושכת בין תדלוקים) נדרש להפוך אותו לנוזל ולשמור אותו במצב צבירה זה. רק בדרך זו אפשר לצבור כמות מספקת של אנרגיה שתמנע צורך בתדלוקים תכופים. הפיתוח הזה מקל מאוד את האחסון הן ברכב והן בתחנות התדלוק, ומאפשר להפחית מאוד את העלויות הכרוכות בהקמת תחנת תדלוק למימן.

אלא שכאן מתעוררת שאלת הביצה והתרנגולת: התשתית הנדרשת לתחנת תדלוק במימן יקרה מאוד, ואילו רכבים הצורכים מימן כמעט ואינם בנמצא. נוסף על כך אף חברת תובלה לא תקנה משאית יקרה כשאין לה בנמצא תשתית תדלוק מתאימה. נחוץ סיוע ממשלתי לתמיכה הן בתחום התשתיות והן בעידוד כספי לעבור לטכנולוגיות העתיד.

למרות העלויות הגבוהות, רבים סברו כי בתחום התובלה הכבדה לא יהיה מנוס מהמעבר לשיטה זו. הסיבה היא שעד לאחרונה קיבולת הטעינה של מצברי ליתיום-יון לא ענה על הצרכים. מבחינה מעשית, הסוללות התרוקנו מהר ונדרש זמן טעינה ארוך למדי עד שהתאפשר לחזור לעבוד.

המשקל הגדול של המשאית ועבודה יום-יומית מאומצת (בעיקר בתובלה כבדה או ארוכה), מגבילים את טווח הנסיעה, ולא מאפשרים למרבית המשאיות לבצע את המטלות הנדרשות מהן. התובלה באמצעות מימן היא פתרון טוב לנושא, אלא שהוא עדיין יקר מאוד.

סקניה: משאית למכרות מונעת בסוללות

כלי רכב חשמליים נעשים נפוצים בכבישים בצפון שוודיה. חברת הכרייה בולידן (Boliden) למשל רכשה לאחרונה משאית סקניה חשמלית שמיועדת למשקל כולל (משאית וגרור) של 74 טונות בעבור תובלה במכרות. המשאית נרכשה כחלק ממחויבותה של בולידן להפחית את פליטת CO2 שלה ב-40 אחוז עד 2030. המשאית תנוע במסלול של 30 ק"מ הלוך ושוב בכבישים ציבוריים, ליד המכרה, בצפון שוודיה.

פרדריק אלארד, ראש מחלקת E-mobility בסקניה, טוען שמבחינה טכנית יש פתרונות חשמליים לחלוטין גם למשאיות כבדות, אבל חיוני שהתשתית תעמוד בקצב כדי לאפשר ליותר לקוחות לעבור לצי משאיות חשמלי.

המשאית החשמלית שנמכרה לבולידן היא חלק מעבודת פיתוח צמודה בין סקניה לבולידן. שיתוף הפעולה פותח את האפשרות להרחיב את התובלה החשמלית של בולידן בהמשך.

הפתרונות הטכניים של המשאית החשמלית מבוססים על הטכנולוגיה הנוכחית בייצור סדרתי, בתוספת רכיבים חזקים יותר. הדבר גורם למשאית החשמלית לעבוד היטב בפעולות קשות. יכולת העמסה גבוהה וטווח נסיעה משופר הם חלק מהפתרונות המיוצרים בסדרה של סקניה.

המשאית שספקה סקניה לבולידן היא חלק מ-REEL (Regional Electrified Logistics). מדובר ביוזמה לאומית של חברות שוודיות מובילות שאיחדו כוחות כדי להאיץ את המעבר לתחבורה כבדה נקייה בכבישי שוודיה. במסגרת היוזמה הוקמו כ-60 מערכי שינוע לוגיסטיים אזוריים במגוון סוגים של משימות נהיגה. REEL מאגדת קוני הובלה, משלחים ומפיצים, הובלות, מפעילי מסופים, מפעילי נקודות טעינה, חברות, רשתות חשמל וספקים של משאיות, ציוד טעינה ומערכות ניהול. רשויות לאומיות ואוניברסיטאות משתתפות אף הן ביוזמה זו.

יישום נוסף מבית סקניה הוא של משאיות חשמליות במכרה LKAB בצפון שוודיה. במכרה ייעשה שימוש ברכינה כבדה של סקניה, ולצידה משאית מנוף חשמלית המותאמת במיוחד לפעולות הכרייה. פיתוח שנעשה עם לקוחות מאפשר לסקניה לבדוק ולהפעיל משאיות חשמליות לחלוטין בסביבה התת-קרקעית והתובענית.

המשאית הכבדה, במשקל כולל של 49 טונות, מיועדת להוביל מוצרים שיוריים. המשאית השנייה מצוידת במנוף ומותאמת להובלת מקדחי פלדה לאסדות קידוח תת-קרקעיות. המשאית החשמלית עם המנוף תוטען במחסן, אך גם טעינה ניידת באתרים תתאפשר למען הגברת הגמישות.

סקניה ו-LKAB פועלות שתיהן בתעשיות שעוברות כעת שינויים ניכרים כדי להגיע לרמת קיימות גבוהה יותר. שתי החברות התעשייתיות המבוססות מתאחדות כדי להפעיל כלי רכב חשמלי במכרות של LKAB - צעד לקראת תחבורה עתידית ובת קיימא בתעשייה זו.

LKAB שואפת להיהפך לאחת מחברות הכרייה בנות קיימא. המסלול לתעשיית ברזל ופלדה בטוחה, ללא פליטת פחמן, מתחיל בעפרות הברזל במכרות, וכעת מורחב גם להובלה. המטרה היא לקבוע סטנדרט חדש לכרייה בת קיימא, שבה לא נעשה שימוש בדלק שמופק מנפט לאורך כל הדרך. "כאשר בודקים כלי רכב חשמליים בעת בחירת משאיות, השיקולים לא נוגעים רק לפריון גבוה יותר, אלא יותר מהכול למכרה בר קיימא ולסביבת עבודה בטוחה", אומר פיטר גוסטסון, מנהל פרויקטים בחברת LKAB.

משאית חשמלית כבדה של וולוו

בחודשים האחרונים קיימה חטיבת המשאיות של וולוו מבחני דרך מקיפים למשאית החשמלית הכבדה שלה. המבחנים כללו יעילות אנרגטית עצמאית למשאית עמוסה לעייפה. זו הייתה המשאית החשמלית וולוו FH Electric, עם מנוע בהספק רציף של 490 קילוואט, מיועדת לשאת נתמך במשקל כולל של 40 טונות.

עיתונאי התובלה הגרמני יאן בורגדורף בדק את המשאית במסלול המשאיות הירוקה - שאורכו 343 ק"מ והוא כולל מגוון כבישים מהירים, שטחים הרריים וכבישים צפופים - המשמש לבדיקת משאיות של יצרנים במגוון רחב של תנאים.

וולוו FH Electric שמרה על מהירות ממוצעת של 80 קמ"ש, שעלתה בקנה אחד עם וולוו FH עם מנוע דיזל וחבילת החיסכון בדלק I-Save. בהתבסס על צריכת אנרגיה של 1.1 קוט"ש/ק"מ בלבד, למשאית החשמלית טווח כולל של 345 ק"מ בטעינה אחת. במבחני המסלול הירוק השתמשה וולוו FH Electric ב-50% פחות אנרגיה מאשר וולוו FH עם מנוע דיזל דומה.

תוצאות הבדיקה מלמדות שאפשר לנסוע עד 500 ק"מ ביום עבודה רגיל, עם עצירה קצרה לטעינה, למשל בשעת המנוחה הנדרשת על פי חוק. "המשאית הזו זריזה, ואפילו זריזה יותר ממשאית דיזל. נהגים יופתעו מאוד מהקלות שלה לנהיגה, עד כמה היא שקטה ועד כמה היא מגיבה. אין רעידות בכלל", אומר יאן בורגדורף.

המפרט הטכני של המשאית:

משקל מורכב ברוטו: 40 טונות.

מהירות ממוצעת: 80 קמ"ש.

צריכת אנרגיה: 1.1 קוט"ש/ק"מ.

קיבולת סוללה: 540 קוט"ש.

הספק תפוקה רציף: 490 קילוואט.

מסלול במבחן: 343 ק"מ.

טווח נסיעה על בסיס טעינה אחת: 345 ק"מ.

אפשר לראות את המשאית החשמלית הכבדה באתר של וולוו:

אם בוולוו עסקינן, הרי שחטיבת המשאיות בצפון אמריקה משיקה כעת גרסה משופרת של וולוו VNR Electric עם טווח נסיעה מוגדל בעד 85% וטעינה מהירה יותר. לדור הראשון של וולוו VNR Electric היה טווח פעולה של עד 240 ק"מ (150 מייל). כעת מושקת גרסה משופרת של המשאית החשמלית מקטגוריה 8* (משאיות במשקל כולל של יותר מ-16 טונות), עם טווח פעולה של עד 440 ק"מ (275 מיילים) ואחסון אנרגיה מוגבר של עד 565kWh.

הביצועים המשופרים נובעים, בין היתר, משיפור תכנון הסוללה ומאפשרות חדשה של חבילת שש סוללות. גם זמן ההטענה של הסוללות הופחת בהרבה. טעינה של 250kW מספקת 80% מקיבולת הסוללה ב-90 דקות לחבילת שש הסוללות, וב-60 דקות לגרסת ארבע הסוללות. הייצור של דגם VNR Electric החל במפעל New River Valley של החברה בווירג'יניה.

רנו: C ELECTRIC ו-T ELECTRIC

גם החברה האחות, רנו משאיות, מרחיבה את מגוון הדגמים החשמליים שלה. בחברה הודיעו לאחרונה על התחלת המכירות לשנת 2023 של שני דגמים חדשים במשקל של עד 44 טונות. מדובר בדגם רנו T E-Tech שמיועד בעיקר לתחבורה אזורית ובדגם רנו C E-Tech שמיועד בעיקר לבנייה ולתעשייה.

בתחילת 2023 רנו תציע את שני הדגמים של התומכים במשקל כולל מורכב (משאית ונתמך) של 44 טונות. בקרבם של שני הדגמים, הנכללים בקטגוריה הכבדה, יותקנו שניים או שלושה מנועים חשמליים המספקים הספק משולב של עד 490 קילוואט (שווה ערך ל-666 כוחות סוס). הם יצוידו גם בתיבת ההילוכים Optidriver.

בשני דגמי המשאיות החדשים יותקנו בין שניים לשישה מארזי סוללות ליתיום-יון בקיבולת של 180 עד 540 קילוואט-שעה. אפשר להטעין את מצברי הרכב במלואם תוך 9.5 שעות באמצעות זרם חילופין (AC) עד 43 קילוואט, או תוך 2.5 שעות על ידי זרם ישר (DC), בהספק של עד 250 קילוואט. משאיות אלו יוכלו לנסוע עד 300 ק"מ בטעינה יחידה ועד 500 ק"מ עם טעינת ביניים מהירה של שעה (250 קילוואט).

אוטובוס חשמלי מאן עם טווח של 550 קילומטרים

24 שעות בשירות, ללא טעינת ביניים וטווח של 550.8 קילומטרים - זו התוצאה המרשימה שהשיגה חטיבת האוטובוסים של מאן בנסיעת מבחן שהתקיימה בגרמניה, בתנאים אמיתיים. נסיעת המבחן בקו MVG 176/X80 בוצעה עם עומס ועצרה בכל תחנת אוטובוס במסלול. בנסיעה השתתף נציג מטעם מכון התקנים הגרמני TÜV SÜD. הנציג אטם את שקע הטעינה באוטובוס לפני היציאה לדרך, והסיר את החותם בסוף היום. מכון התקנים הגרמני העיד על טווח הנסיעה.

דגם Lion City E הוכיח באופן מרשים שהניידות החשמלית יכולה כעת לפעול באופן יומיומי ומהווה אלטרנטיבה ממשית לתחבורה ציבורית שמונעת בדיזל. טווח הנסיעה יאפשר למפעילי התחבורה הציבורית להפעיל כ-99 אחוז מהמסלולים ללא טעינת ביניים, באוטובוס המבוסס על סוללות בלבד. המשמעות היא הטענה של האוטובוסים במסוף התחבורה, ולא צריך להשקיע בטכנולוגיה נוספת לאורך המסלול. לכך יש יתרון חשוב.

אפילו טווחים של "רק" 400 קילומטרים או 300 קילומטרים יכסו 98 ו-89 אחוזים בהתאמה מהמסלולים המופעלים על ידי לקוחות מאן. כך עולה מניתוח של 1,325 מסלולים שבוצעו על ידי מומחים של חברת MAN Transport Solutions כחלק מהייעוץ שלהם בתחום הניידות החשמלית לחברות המפעילות תחבורה ציבורית עירונית. לצד זמינות ואמינות, נושא הטווח משמעותי ביותר.

חטיבת המשאיות של מאן הודיעה אשתקד על תחילת הייצור של משאיות חשמליות כבדות במינכן בתחילת 2024 - כמעט שנה מוקדם מהמתוכנן. ייצור ​​של 200 יחידות ראשונות אמור לצאת לדרך בקרוב לצורך בדיקה מקיפה. מאן גם הציגה לראשונה אב-טיפוס של המשאית החשמלית החדשה.

מאן יצרה את הבסיס למשאיות החשמליות בכמויות תעשייתיות גדולות במרכז MAN eMobility, שנפתח ביוני אשתקד. במתחם זה, בשטח של כ-4,000 מ"ר, העובדים בוחנים את הייצור הסדרתי של משאיות סוללות חשמליות בתנאים אמיתיים ומקבלים הכשרה בטכנולוגיות העתיד. במאן מסרו עם פתיחת המתחם כי עד סוף 2023, כל העובדים המיומנים הרלוונטיים במינכן צריכים להיות מוסמכים לייצור סדרתי של משאיות חשמליות.

כדי ליצור מקום במפעל הראשי במינכן לתחילת ייצור סדרתי של משאיות חשמליות, החברה העבירה חלקים מהייצור לקרקוב שבפולין בתחילת 2022. מאן השקיעה כ-130 מיליון יורו בהרחבת מפעל פולני, במטרה לשלש בערך את כושר הייצור.

במסגרת הפרויקט מאן מפתחת משאית תאי דלק עם השותפים Bosch, Faurecia ו-ZF. משאית זו אמורה להימסר לכמה לקוחות באמצע 2024. החברות BayWa, DB Schenker, GRESS Spedition, Rhenus Logistics ו-Spedition Dettendorfer יבדקו אותה בשימוש תפעולי מעשי במשך כשנה.

משאית מרצדס eActros חשמלית

מרצדס בנץ משאיות חשפה משאית סוללה-חשמלית ראשונה בייצור סדרתי, eActros, בעלת טווח של 250 מייל. משאיות ראשונות כבר יצאו מפס הייצור. הסוללה של דגם הייצור מסדרת eActros מצוידת בשלוש או ארבע ערכות סוללות, כל אחת עם קיבולת אנרגיה של 105 קילוואט לשעה. קיבולת הסוללה המרבית של 420kW/h מאפשרת להגיע לטווחים של עד 400 ק"מ (250 מייל), אומר היצרן.

אנדראס פון וולפלד, ראש מחלקת מכירות במרצדס מסר, שעם טווח של עד 400 ק"מ, משקל רכב ברוטו מותר עם גרור של עד 40 טונות ושני מנועים חשמליים חזקים המספקים ביצועים גבוהים של 400 קילוואט, eActros מצוידת כדי להתמודד באופן מושלם עם העבודה היומית של הלקוחות.

החלק המרכזי הטכנולוגי של המשאית החשמלית הוא יחידת ההנעה - ציר חשמלי קשיח עם שני מנועים חשמליים משולבים ותיבת הילוכים דו-שלבית. שני המנועים המקוררים בנוזלים מייצרים תפוקה רציפה של 330kW וביצועים מעולים של 400kW. אפשר להטעין את ה-eActros עם עד 160Kw, וכאשר היא מחוברת לתחנת טעינה רגילה של 400 A DC, מארזי הסוללות זקוקים לשעה אחת כדי להטעין את הסוללות מרמה של 20% ל-80%.