ענקים ידידותיים גדולים- חלק ב'

בחלקה הראשון של כתבה זו דובר על מנועי תאי דלק. ראינו כיצד מרצדס וטויוטה פועלות בתחום זה בפלח השוק של משאיות ואוטובוסים. בחלקה השני נסקור פעילות של יצרנים נוספים, מהמובילים בעולם, בתחום זה.

כמה מילים לפני המשך הסקירה. המעבר ההמוני לרכב חשמלי נעשה מציאותי. הרגולטור (בעיקר האירופי) מכתיב זיהום אוויר ממוצע נמוך במיוחד, וליצרנים אין ברירה אלא למכור דגמים חשמליים בכמויות גדולות. גם ליצרני המשאיות והאוטובוסים אין ברירה. יותר ויותר ערים מכתיבות אזורים של "אפס זיהום אוויר", כך שאוטובוס מזהם או משאית חלוקה שמונעת בדיזל, לא יוכלו להיכנס אליהם.

הסוללה החשמלית היא ספק האנרגיה של הרכב החשמלי. למרות השיפורים הרבים שנעשו בה בשנים האחרונות, היא עדיין עקב אכילס של ההנעה החשמלית, מכיוון שקיבולת הטעינה של מצברי ליתיום-יון אינה עונה על הצרכים. לפיכך הסוללות מתרוקנות מהר וזמן הטעינה עד שאפשר לחזור לעבוד ארוך למדי. המשקל של המשאית והעבודה היומית המאומצת (בעיקר בתובלה כבדה או ארוכה) מגבילים את טווח הנסיעה ולא מתאימים לרוב המשאיות החשמליות. זאת הסיבה שחברות תובלה לא ירכשו משאית חשמלית טהורה שנטענת בחניה ממקור חשמלי, אלא אם כן הן עוסקות במשימות חלוקה קצרות או בתפעול עירוני.

בימים אלה שוקדים מרבית יצרני המשאיות על דגמים חדשים המבוססים על הנעה באמצעות תאי דלק. המנוע מוזן במימן לצורך הפקת אנרגיה חשמלית נקייה. מקור האנרגיה מבוסס על ריאקציה כימית בין המימן לחמצן כדי ליצור אנרגיה חשמלית נקייה. המימן ידידותי לסביבה והפליטה נקייה, נטולת CO2 (ו-CO), ואינה גורמת להתחממות כדור הארץ. מצד אחר, המימן, שאומנם נמצא בשפע באוויר, במים ובסוגי דלק למיניהם, מצריך לשם הפרדתו אנרגיה רבה. נקודות תורפה אחרות הן אחסונו, הקמת נקודות תדלוק ובטיחות הרכב המונע במימן.

באירופה נערכים לתקינת תאי הדלק

גם הרגולטורים נערכים למהפכה הקרבה. מועצת השוק האירופי אישרה, בתמיכת הפרלמנט האירופי, דירקטיבה שתכליתה להקל את מבחני האב-טיפוס של כלי רכב המונעים במימן. על פי הדירקטיבה יינתנו הקלות מסוימות במבחני אב-טיפוס לדגמי רכב שיונעו במימן, והם יאושרו לשימוש בתהליך קצר. האיתות הברור בצעד זה הוא כלפי תעשיית הרכב. ליצרנים ניתן תמריץ לפתח ולאשר דגמים כאלה. ההקלות נוגעות בעיקר לבעיות הקשורות למימן כמקור דלק להנעת הרכב. בעיות התדלוק והאחסון שלו עדיין לא נפתרו במלואן, וחסרה תקינה מתאימה כדי להתמודד עם הסוגיות האלו.

הקלה נוספת היא בהליך הביורוקרטי. כיום, אם דגם רכב קיבל אישור אב-טיפוס במדינה אחת, הדבר אינו מבטיח שיוכל להירשם במדינה אחרת. מעבר לכך, כל מדינה יכולה ליצור דרישות סף משלה כדי להנפיק את אישור האב-טיפוס. הדבר עלול להרתיע את יצרני הרכב, שחוששים מקשיים בשיווק של כלי רכב המונעים במימן בשל חדשנותם והערכה שגויה של בטיחותם. תהליך כזה יעכב את ההשקה ויעלה את ההוצאות הקשורות לבחינה, לבדיקה ולמתן פתרונות לסבך האישורים הביורוקרטיים.

הדירקטיבה של מועצת השוק האירופי מגדירה בבירור שכל רכב שקיבל אישור אב-טיפוס לייצור ושיווק של הרכב במדינות הגוש האירופי, בטוח לפחות כמו דגם רכב המונע בהנעה קונבנציונלית (בנזין או דיזל). בבדיקה של אנשי מועצת השוק האירופי נמצא, כי יישום פרוצדורה פשוטה לבחינת אב טיפוס של רכב המונע במימן עשויה לחסוך ליצרני הרכב עד 124 מיליון אירו, לרכבים שייוצרו עד שנת 2025.

שיתוף פעולה בין קנוורת' לטויוטה

שיתוף פעולה מעניין נרקם לאחרונה בין טויוטה מוטורס (צפון אמריקה) לקנוורת'. הפרויקט מומן בחלקו על ידי סוכנות הרגולציה הסביבתית של קליפורניה. משאיות ראשונות צפויות לעלות לכביש בעוד חודשים ספורים. שתי החברות מייצרות עשר משאיות שפיתחה טויוטה, דגם Kenworth T680, המופעלות על ידי מנועי תאי-דלק ומיועדות לשימוש בדרום קליפורניה.

קנוורת' מספקת את השלדה - T680, את תא הנהג, מערכת העברת כוח חשמלית ומערכות הילוכים וקירור, ומכינה את המשאית הכבדה לשילוב מנוע תאי דלק. טויוטה מספקת את מנועי תאי הדלק, מכלי מימן, סוללות איזון עומס ורכיבים אחרים הנחוצים להעברת המתח הגבוה למנועים מלבד מערכת הבקרה החשמלית המורכבת.

עד כה ייצר מפעל ההרכבה של קנוורת' בוושינגטון ארבעה כלי רכב חשמליים עם תאי דלק מימן. המשאית החמישית נמצאת בייצור, כך דיווחה חברת קירקלנד, חברה בת של פאק-קאר (החברה האם של משאיות קנוורת' ודאף).

המשאית החשמלית הראשונה עם תאי דלק תיכנס בקרוב לפעילות תובלה לוגיסטית של חברת Toyota Logistics Services בנמלי לוס אנג'לס. לוח הזמנים קצר. עשר המשאיות צפויות להיכנס עד תחילת 2021 לפעילות של ארבע חברות: UPS, Toyota Logistics, TTSI ו-Southern Counties Express. כדי לענות על צרכי הלקוחות ביישומי תובלה, טווח הנסיעה של המשאיות יהיה יותר מ-480 קילומטרים בתנאי הפעלה רגילים.

יונדאי חושפת משאית תאי דלק

קונצרן יונדאי חשף לאחרונה משאית כבדה מדגם HDC-6. בקרבה פועל מנוע תאי דלק המוזן במימן, והיא משולבת עם נתמך. במקור פיתחה יצרנית הרכב הדרום קוריאנית את מנוע תאי הדלק לדגמי הרכב הפרטיים (טוסון והנקסו). המעבר לרכב כבד מסמן את יעדיה בתחום התובלה הירוקה. תאי דלק הם טכנולוגיה מצוינת למשאיות כבדות מכיוון שהם מותאמים לטווח נסיעה ארוך ולעומס גבוה, וזמן התדלוק קצר לעומת סוללת ליתיום-יון.

ליונדאי יש מיזם משותף עם H2 Energy לספק 1,600 משאיות תאי דלק כבדות לשוק השוויצרי. השוק בארצות הברית הוא השלב החשוב הבא באסטרטגיית תאי הדלק שלה. בעת חשיפת הדגם המחישה יונדאי כיצד לדעתה השילוב של תומך-נתמך ייצור תובלת מטענים נקייה בארצות הברית.

העיצוב של המשאית נפטון נוצר בהשראת הרכבות של "ארט דקו" שפעלו בין השנים 1936 ל-1959. כמו שאותן רכבות ייצגו את טכנולוגיית התחבורה המובילה באותה תקופה, יונדאי מאמינה שנפטון מייצגת התקדמות טכנולוגית. גרורים כבדים המיועדים למשאית נפטון אפשרו ליונדאי להגדיר מחדש את הארכיטקטורה הקלסית של המשאית.

צוות העיצוב של כלי רכב מסחריים ביונדאי החל למעשה את התכנון מחדש לגמרי, כדי להתמקד בפונקציונליות החדשה, תוך שינוי כל הסטנדרטים הקיימים. צוות התכנון נדרש לבסס את הסטיילינג על פונקציונליות. מנוע תאי הדלק - הרכיב שיוצר כוח חשמלי ממימן - מצריך קירור רב. עקב כך נדרש להרחיב את הגריל הקדמי של המשאית לכל רוחב החזית של הרכב כדי לספק זרימת אוויר מרבית. התפיסה התכנונית של הגריל משלבת בין השאר צעדים לשיפור האווירודינמיקה, שתורמת להפחתת תצרוכת הדלק. יש ידיות לדלתות, מצלמות מחליפות את מראות הצד ועוד. ביונדאי טוענים שהמיקום של תא הנהג מעל המנוע תורם ליעילות אווירודינמית ולארגונומיה משופרת. לדוגמה, לתא הנהג יש רצפה שטוחה וקונספט של שדה ראייה פתוח, ליצירת סביבה רגועה.

בגוף המשאית יש מקום לעד שמונה מכלי מימן. לעת עתה יונדאי זקוקה לכמה תאי דלק גדולים כדי למשוך מטען כולל של 36 טונות. החברה מפתחת טכנולוגיה חזקה יותר, אך הדבר עשוי להימשך חמש שנים נוספות.

אחד המכשולים לרכבי מימן הוא היעדר תחנות תדלוק. חברת ניקולה מוטור מתכננת להקים רשת משלה. יונדאי מעוניינת לעבוד עם חברות אחרות כדי לסייע בפיתוח תשתית לתדלוק במימן בארצות הברית.

ניקולה ובוש: משאית תאי דלק חזקה וחסכונית

משאית ניקולה איתנו כבר ארבע שנים, לפחות ברמת התודעה. הון הושקע במפעל ובפיתוח, ועדיין אין משאיות בשטח. מדובר במשאית תובלה עם 1,000 כוחות סוס, מומנט של 270 קג"מ, טווח נסיעה מינימלי של 1,300 ק"מ בין תדלוק לתדלוק, חצי מהעלות התפעולית של משאית דיזל קונבנציונלית ובלי פליטת אוויר מזהמת. מנכ"ל ניקולה, טרבור מילטון, מסר שהרבה חברות תובלה קפצו על המציאה, למרות תג מחיר הרכישה הגבוה. לדוגמה, חברת Anheuser Busch הזמינה כ-800 משאיות, וכמות גדולה הזמינו חברות משלוחים גדולות בארצות הברית. לדבריו, הוזמנו משאיות בכמות שמגיעה לשמונה שנות ייצור של המשאית החדשה ומרבית הרכישות הן בליסינג תפעולי לשבע שנים. ניקולה, בשיתוף פעולה עם בוש, מציעה את ניקולה1, ניקולה2 וניקולה3. למשאיות מנועי תאי-דלק עם מערכת בקרה מתוחכמת וסוללת ליתיום חזקה בקיבולת של 320 קוט"ש.

היתרון של ניקולה הוא בתחום התובלה הכבדה. יש לה טווח נסיעה גדול, משקל עצמי נמוך ועלויות תפעוליות נמוכות. החברה גם יוזמת הקמה של אלפי תחנות תדלוק במימן שיכסו את ארצות הברית מחוף לחוף, ולשם כך מנסה לגייס 1.25 מיליארד דולר. כ-300 מיליון דולר מתוך זה כבר גויסו.

לבוש יש קבלות בתחום ההנעה החשמלית, עם דגש בבנייה מודולרית המאפשרת התאמה של ההנעה החשמלית לכל רכב, בכלל זה משאיות תובלה. המשמעות היא שאפשר לקצר מאוד את זמני הפיתוח והייצור, ולהביא לשוק מוצר מפתיע. מפתיע מאוד.

מבחינת חברת התובלה, חשובה במיוחד עלות ההפעלה השוטפת. מדובר בהפחתה של 50% בהשוואה למשאית דיזל קונבנציונלית. איך העלויות התפעוליות כה נמוכות? הסיבות הן זמינות המימן באטמוספרה (בהשוואה לסולר) ואגירת אנרגיה בעת שהנהג בולם או נמצא בירידה ומאט את המשאית (לרוב עם בלם מנוע). האנרגיה הזאת משמשת לאחר מכן להנעה אקטיבית תורמת של המשאית, ובד בבד מפחיתה מאוד את הבלאי של מערכת הבלימה, שנכנסת לפעולה בדרך כלל בעת בלימת חירום. המנוע החשמלי עובד רק כשנדרש. במילים אחרות, כל ההנעה בסרק של מנוע הדיזל אינה נחוצה. מדובר בשעות רבות שבהן מנוע הדיזל נמצא ב"עמדת המתנה", שבה אינו מבצע עבודה אפקטיבית.

ההנעה באמצעות מימן מאפשרת לחסוך עד 70% מדרישות האנרגיה בהשוואה למנוע דיזל. להנעה חשמלית ניצולת מדהימה של 95%, כלומר אין כמעט הפסדי אנרגיה. החיסכון העצום באנרגיה מושג גם הודות למבנה האווירודינמי של המשאית ולמשקלה העצמי הנמוך. בניקולה מדווחים על "דיאטה" של יותר מ-900 ק"ג בהשוואה למשאית דיזל מקבילה. כל זאת למרות שמצבר הליתיום מוסיף למשקל העצמי.

נתונים תפעוליים נוספים שמספקת ניקולה מלמדים על מהירות טיפוס במעלה ההר (6% שיפוע) של 104 קמ"ש, מהיר בהרבה ממשאית בעלת מנוע דיזל קונבנציונלי חזק. מערכת העברת כוח חשמלית בעלת מומנט חזק מאפשרת האצה מ-0 למהירות של 96 קמ"ש בתוך 30 שניות בלבד - מחצית הזמן שנדרש למשאית דיזל חדשה במשקל דומה. בניקולה טוענים שתצרוכת הדלק של המשאית החדשה היא קצת יותר ממחצית מתצרוכת הדלק של משאית דיזל מקבילה.

הודות לשיתוף הפעולה עם בוש, בלב המשאית מותקנת מערכת העברה כוח ייחודית. המומחיות של בוש עם הסרן האלקטרוני, eAxle, איפשרה לניקולה לפתח מערכת העברת כוח מודולרית, חסונה וחסכונית. הסרן האלקטרוני EAxle הוא פלטפורמה מודולרית להרחבה, עם מנוע, אלקטרוניקה ויחידת כוח המשולבים ביחידה קומפקטית אחת. המבנה המודולרי מתאים לכל סוגי הרכב, החל במכוניות נוסעים קטנות וכלה במשאיות. eAxle ישתמש בטכנולוגיית המנוע החשמלי המוכח ובטכנולוגיית SMG (Separate Motor Generator, גנרטור למנועים נפרדים), אף היא מבית בוש. את eAxles יהיה אפשר לזווג עם מערכת תא דלק מעוצבת אישית, גם היא מפותחת בשיתוף פעולה של הצוות ההנדסי של ניקולה ובוש, כדי לספק טווחי נסיעה גדולים בין תדלוקים.

מערכת הבקרה המשוכללת של המשאית מפותחת על בסיס תוכנות הרכב של בוש ועל בסיס פתרונות חומרה למיניהם. משאית ניקולה נועדה להשיג ביצועים מובילים במחיר תחרותי במונחים של בעלות. ההשוואה היא, כמובן, למשאית קונבנציונלית, בעלת מערכת העברת כוח המבוססת על מנוע דיזל והנעה קונבנציונלית.