Концепт магистрального тягача Nikola One на водородных топливных элементах

Наполеоновский стартап

Грузовик Nikola One грозит устроить революцию в сегменте дальнемагистральных перевозок на целом континенте. И тут в имени что-то даже пересекается русским царём Николаем I, устроившим реформы и создавшим один из самых блистательных и роскошных дворов в Европе. Что-то похожее задумали в американской Юте.

Генеральный директор Тревор Милтон (Trevor Milton), представляя 1 декабря 2016 года концепцию Nikola One c нулевым уровнем выбросов, заявил, что компания NMC уже получила заказы почти на $ 4 млрд. На автомобильном рынке остаются два сегмента, которые пока не охвачены электрификацией – это внедорожники и магистральные тягачи. Во многом это связано с тем, что для их батарейных систем требуется вдвое бóльшая отдача, чем, например, для обычной легковушки или 10-тонного автобуса. Поэтому, разрабатывая дальнобойный трак, в Nikola Motor Co. решили пойти по пути гибридизации, использовав водородные топливные элементы. Фактически это и предрешило дальнейшую стратегию по выходу на рынок и определило задание на сам завод, который придётся строить с нуля.

Строительство промышленных корпусов по производству магистрального тягача 8 класса грузоподъёмности начнётся уже во второй половине 2017 году и планируется завершить через 3–4 года. Сроки реализации программы могут зависеть не только от заказов крупных флит-парков, но и от государственной поддержки.

Серийные тягачи Nikola One, по планам фирмы, увидят свет уже в 2020 году, и к этому времени должно быть создано как минимум 56 водородных станций для заправки автомобилей. В компании заявляют, что готовы оборудовать в США и южной Канаде 364 водородных АЗС. Пока же компания намерена в 2018–2019 годах начать выкуп земель для своих зарядных водородных станций. Покрытие должно обеспечивать заправку машины на всём протяжении «от океана до океана», и поэтому в качестве партнёра была выбрана компания Ryder System, которая будет обеспечивать аренду, управление флит-парками, дистрибуцию и техническое обслуживание. Сейчас Ryder System уже имеет 800 пунктов обслуживания клиентов в Северной Америке и это позволяет судить о размахе предприятия. Но в чём же суть бизнеса?

Hydrogenii парадокса друг

Вообще-то поначалу разработчики рассчитывали сделать гибридный тягач с Li-Ion аккумуляторными батареями и довеском в виде газовой турбины. По крайней мере, так концепцию описывали в апреле 2016 года. Но в сущности это мало что меняло – по этому пути может пойти любой автопроизводитель, и тогда прорыв закончился бы конкурентной битвой. На примере компьютерных фирм нужно было как-то привязать свою машину и транспорт конкурентов к своей системе, и она должна стать эталоном в отрасли.

Поэтому в процессе целеполагания доктрина бизнеса начала кардинально меняться. Во-первых, водород до сих пор не является общеупотребимым в транспортной отрасли лишь по историческому недоразумению. У него высокий КПД по сравнению с газовой турбиной и ДВС. Более того, в США большинство водорода получают из природного газа в процессе ректификации.

Nikola Motor Co., чтобы не входить в газовый рынок, предлагает свою концепцию получения H₂. Одна солнечная 100-мегаваттная плантация, состоящая из миллиарда электрических фотоэлементов, позволит добывать водород методом электролиза, после чего его будут доставлять сразу на несколько пунктов заправки. Постройка водородной заправочной станции с инфраструктурой стоят не менее $ 2 млн.

Первые прикидки обескуражили даже самих создателей. Замена газового двигателя на водородные топливные элементы позволила облегчить тягач на 900 кг по сравнению с дизельным аналогом, что дало увеличение полезной грузоподъёмности почти на тонну. Побочной выгодой от применения литиевых батарей, встроенных между балками рамы, стало понижение центра тяжести почти на 1 метр, что снижает риск опрокидывания.

С другой стороны, возникли опасения по поводу безопасности заправки автомобиля водородом, но это не требует больших мер предосторожности, нежели с КПГ или СПГ-газом, если он хранится правильно. К тому же отходом топливного элемента являются водяной пар и тепло, что заставляет предусмотреть грядущие проблемы, как это было со смартфоном Samsung Galaxy 7.

Так что предупреждение «Hydrogen Electric» с химическим обозначением свободного водорода H₂, нанесённое на борта тягача не выглядит как хвастовство, а скорее предупредительной табличкой. Так на волне начала использования газодизелей в СССР на баллоны наносили надписи «ГАЗ МЕТАН».

Впрочем, вариант с газовым грузовиком не забыт и, видимо, будет использоваться в некоторых странах.

Починка электроначинки

Заменив топливным водородным элементом газовую турбину, оказалось, что тягач при помощи аккумуляторов может обеспечивать пробег от 800 до 1200 миль. А это уже 1300–1930 км в зависимости от темпа движения, загрузки и ёмкости АКБ! Попутно в процессе НИОКР выяснилось, что использование электрического преобразователя от водородного элемента не мешает использовать дублирующий электропривод. Поэтому электросхему пришлось перенастроить и на подзарядку от внешней сети. Так, конструкция Nikola позволит дозарядку АКБ до приемлемого уровня всего за 15 минут.

Благодаря электрической трансмиссии, скорость реакции на дисковых тормозных механизмах улучшается в 10–15 раз, что позволяет регулировать усилие почти мгновенно и сократить тормозной путь. Электромеханический привод рулевого управления снабжён системой векторизации крутящего момента, что позволяет регулировать скорость каждого колеса.

Максимальная ёмкость батареи, разрабатываемой специально для тягача, составит 320 кВт∙ч, что соответствует трём АКБ Tesla Model S P90D. Параметры выдаваемой мощности впечатляют: силовая установка позволяет генерировать 1013 л.с. с крутящим моментом 2712 Н∙м. Тяговооружённости хватает для удержания скорости 105 км / ч с полной нагрузкой 36 т (80 тыс. фунтов) на уклоне 6 %. К этому важно добавить, что электропривод осуществляется индивидуально на все колёса.

Выходная полезная мощность водородных топливных элементов составляет 300 кВт. При потреблении 4,6 кг свободного водорода на 100 км при запасе в 100 кг автомобиль в условиях хайвэя способен преодолеть только по самым скромным прикидкам 1900 км. И потребление по расходам будет эквивалентно 15,4 миль на галлон дизельного топлива (15,27 л / 100 км), что в 2 раза меньше, чем потребляют обычные полстеллары с турбодизелем Detroit Diesel, Cummins или Caterpillar. В случае полного расхода водорода или отказа топливных ячеек, тягач может проехать 160 км лишь на одной аккумуляторной тяге.

Кстати, касательно топлива. Цена машины составляет $ 375 000, но зато в программу лизинга на 72 месяца или 1 млн миль (1,6 млн км) включена бесплатная заправка тягача, что сделает дорогостоящее вложение в бизнес весьма заманчивой перспективой.

Ryder System – партнёр этой программы – уже объявила, что арендная плата будет составлять от $ 5000 и $ 7000, в зависимости от варианта.

Так, например, Джей Англия, генеральный директор Pride Transport Inc. из Солт-Лейк-Сити (Юта) располагает парком их 5 моделей тягачей и уже планирует использовать механизм лизинга с полным спектром услуг от Ryder System.

Гипертрак, что не так?

Надо отметить, что положенная в основу грузовика экономичность восходит к 1990-м, когда при Дж. Буше-старшем была выбрана доктрина на создание сверхэкономичного легкового гиперкара. Чуть позже, на волне бешеных цен на баррель нефти начала раскручиваться идея создания грузовых гипертраков. Но потуги ограничились лишь развозными электрофургонами и гибридизацией легкового автопарка. Хотя, надо заметить, что фирмы США идут на небольшие хитрости по сокращению расхода топлива.

В погоне за снижением топлива стайлинг Nikola One для США слишком радикален. Непривычный дизайн нового полстеллара чистотой облика и косынками вчернь тонированных окон напоминает космические шаттлы, отсылая зрителя к технозодчеству 40-летней давности.

Nikola One сильно отличается от традиционных 10-колёсных американских «чопперов» с полированными бамперами и трубами, экстерьер которых не вяжется с аэродинамикой и напоминает хромированный кирпич.

Ещё одна находка – возможность впервые отредактировать компоновку кабины, доведя её до самолётного или локомотивного варианта, где вход в салон расположен за водительским сиденьем. И тут возникает вопрос: не проще ли тогда прислонно-сдвижную дверь разместить и справа в угоду безопасности, чтоб уж не сигать из машины прямиком под колёса попутным машинам во время вынужденной остановки.

Кабина обладает микроклиматом уютной квартиры. Вид на дорогу и в стороны с рабочего места открывается практически панорамный и за счёт тонких стоек остаётся мало слепых зон. Автомобиль оснащён 12 камерами панорамного вида, имеет встроенный радар для предотвращения столкновений и смягчения их последствий.

Средства электронной круговой визуализации выводятся на многофункциональный 15-дюймовый сенсорный экран, через который можно контролировать бóльшую часть функций машины. В задней части кабины предусмотрены полутораспальная кровать, телевизор 4K, 4G, Wi-Fi, а также полноразмерный холодильник с морозильником.

Отличия будут и в матчасти тягача. Специально для серийного производства Nikola One компания Meritor разработает раму и мосты.

Не one единым жив Nikola

Милтон в своей презентационной речи упомянул компанию U. S. Xpress из Чаттануга (Теннеси), чьи логотипы несёт на себе прототип машины. Эта компания первой намерена опробовать новый вид 100 % вертикально интегрированного интермодального бизнеса для маршрутизации и оптимизации перевозок с помощью экспедиторской программы Nikola Shipments, отслеживающей груз. Благодаря собственной программной платформе, операторы будут иметь возможность выбирать грузы, предлагаемые транспортными брокерами и оптимизировать транспортировку грузовиком. Кстати, ПО совместимо с приложением Uber, что сильно облегчает работу и делает транспортный бизнес независимым от контроля государства, которое уже пытается завладеть сервисами Google и Facebook для слежения за всем транспортом и гражданами. По крайней мере, так это прозвучало на презентации.

Не имея собственных производственных площадей, первые 5000 грузовиков должны быть построены в партнёрстве с компанией Fitzgerald Glider Kits в Бёрдстауне (Теннесси). Производственные мощности по первому бизнес-плану позволят выпускать до 9000 комплектов, и этого задела должно хватить до 2020 года.

С прицелом на более дешёвую модель Nikola Two компания планирует в 2017 году привлечь ещё 1 млрд долларов на строительство собственного завода производительностью 50 000 автомобилей в год, где будут выпускать и багги Nikola Zero с электроприводом.