Перспективные направления и прогноз применения альтернативной энергетики в сельскохозяйственных тракторах

В условиях необходимости снижения уровня выбросов парниковых газов актуальны исследования по выявлению перспективных концептуальных направлений применения альтернативных видов топлива, накопителей и источников энергии в энергетических установках сельскохозяйственных мобильных средств. Анализ публикаций, патентов и экспертных мнений позволил составить долгосрочный прогноз применения альтернативной энергетики в сельскохозяйственных тракторах. При прогнозировании моделировали два сценария развития: базовый и стагнационный. Базовый сценарий предусматривал реализацию планов по полному исключению выбросов парниковых газов в атмосферу, а стагнационный допускал дальнейшее применение преимущественно традиционных источников энергии. По двум сценариям рассчитаны стоимости энергоносителей, накопителей и основных компонентов для применения альтернативной энергии в тракторах на период 2024-2050 гг. С учетом полученных значений рассчитана прогнозная себестоимость моточаса эксплуатации тракторов тяговых классов 1,4; 3 и 5 на дизельном топливе, рапсовом масле, компримированном природном газе, аккумуляторных батареях и водородных топливных элементах на период до 2050 г. Установлено, что в ближайшем будущем экономически целесообразным может стать использование сельскохозяйственных тракторов тяговых классов 1,4; 3 и 5 с двигателями внутреннего сгорания на газомоторном топливе при условии решения проблем размещения газобаллонного оборудования на борту трактора. Перспективными являются исследования, нацеленные на повышение КПД двигателей внутреннего сгорания и снижение выбросов вредных веществ, развитие инфраструктуры передачи и хранения газомоторного топлива на предприятиях. Кроме того, высокий потенциал применения имеют электрические тракторы, и востребованы исследования по созданию электрических трансмиссий с учетом режимов работы техники, совершенствованию накопителей электрической энергии, систем преобразования и управления, созданию инфраструктуры по их зарядке. Также будут интересны исследования по модернизации систем питания двигателей для работы на чистом биотопливе и очистки выхлопных газов от оксидов азота.

1. Нагорнов С.А., Зазуля А.Н., Голубев И.Г., Болотина М.Н. Мировые тенденции в области использования биодизельного топлива // Техника и оборудование для села. 2023. № 10 (316). С. 2-5. EDN: XJAPQS

2. Овчинников Е.В., Уютов С.Ю., Лавров А.В., Дмитриев К.С. Экономическая оценка экологических показателей трактора, работающего на рапсовом масле // Экология промышленногопроизводства. 2022. № 4 (120). С. 20-25. EDN: DIUHWY

3. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Применение рапсового масла и этанола в дизельном двигателе // Инженерные технологии и системы. 2022. Т. 32, № 3. С. 373-389. EDN: UNPSWX

4. Богачек О.Е., Гинзбург Ю.В., Садыков Я.Р. О новой технике использования КПГ на транспорте и для мелких стационарных потребителей // Транспорт на альтернативном топливе. 2021. № S1. С. 25-30. EDN: JMVHNO

5. Коваленко В.П., Девянин С.Н., Улюкина Е.А., Тодорив А.В. Перспективы эксплуатации сельскохозяйственной техники на сжатом природном газе // Автогазозаправочный комплекс + Альтернативное топливо. 2017. Т. 16, № 7. С. 313-315. EDN: ZFRKMZ

6. Захарин А.В., Лебедев П.А., Павлюк Р.В. и др. Расчет целесообразности и эффективности перевода дизельных энергосредств в газодизельный режим работы // Технический сервис машин. 2023. № 1 (150). С. 57-66. EDN: WWBRYJ

7. Бижаев А.В. Исследование параметров трактора с электроприводом силовым агрегатом // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14, № 4. С. 33-42. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2020-14-4-33-42

8. Лачуга Ю.Ф., Стребков Д.С., Годжаев З.А., Редько И.Я. Электрификация сельскохозяйственных мобильных энергосредств на основе тягово-энергетической концепции развития техники // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Инженерные исследования». 2020. Т. 21, № 4. С. 260-270. https://doi.org/10.22363/2312-8143-2020-21-4-260-270

9. Раков В.А., Литвинов В.И. Анализ экономической эффективности применения гибридного и электрического двигателей в тракторах // Агрозоотехника. 2020. Т. 3, № 3. С. 5. https://doi.org/10.15838/alt.2020.3.3.5

10. Федоткин Р.С., Овчинников Е.В., Крючков В.А., Дмитриев К.С. Обзор современных систем подачи топливной смеси на основе водорода в автотракторные двигатели (обзор) // Экология промышленного производства. 2021. № 3 (115). С. 39-46. EDN: SCKNZH

11. Федотов А.В., Ковалев Д.А. Способы хранения и аккумулирования водорода // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2021. Т. 68, № 3 (44). С. 78-85. EDN: PBQJMC

12. Жданов Д.А., Молдабаев К.Т. Тенденции повышения энергоэффективности: возможности возобновляемой и традиционной энергетики // Актуальные проблемы экономики и права. 2020. Т. 14, № 2. С. 249-265. https://doi.org/10.21202/1993-047X.14.2020.2.249-265

13. Чернышева А.В., Колобков Б.И., Середа В.А. и др. Исследование возможности применения альтернативных сырьевых источников в качестве энергоносителей для ДВС // Наука в центральной России. 2023. № 5 (65). С. 104-111. EDN: JQSDFU

14. Болотина М.Н., Нагорнов С.А., Зазуля А.Н. и др. Экологически чистые источники энергии для привода мобильной сельскохозяйственной техники: Аналитический обзор. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2023. 80 с. EDN: FQXCEM

15. Измайлов А.Ю., Дорохов А.С., Старостин И.А., Ещин А.В. Декарбонизация мобильных энергетических средств, используемых в сельскохозяйственном производстве // Агроинженерия. 2024. Т. 26, № 1. С. 4-10. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2024-1-4-10

16. Шинкарев В.В., Юлусов К.С., Полуэктов Е.К., Манихин А.П. Современные электрохимические накопители электроэнергии // Международный журнал информационных технологий и энергоэффективности. 2023. Т. 8, № 11 (37). С. 96-109. EDN: HSDUNY

17. Катаев Ю.В., Герасимов В.С., Баулин Н.К. Технологии и особенности утилизации литий-ионных аккумуляторных батарей // Технический сервис машин. 2022. № 1 (146). С. 32-38. EDN: OERKFQ

18. Ценч Ю.С., Шаров В.В. Становление отечественной мобильной сельскохозяйственной техники на электротяге // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2024. Т. 18, № 3. С. 4-13. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2024-18-3-4-13

19. Ртищева Н.Е., Пуляев Н.Н., Гузалов А.С. Электрический трактор: особенности конструкции и перспективы развития // Journal of Agriculture and Environment. 2022. № 8 (28). С. 15. https://doi.org/10.23649/jae.2022.28.8.015. EDN: WLGPRU

20. Юферев Л.Ю., Споров А.П., Гусаров В.А., Писарев Д.Ю. Тенденции развития сельскохозяйственной электрифицированной мобильной техники // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2022. Т. 69, № 1 (46). С. 3-8. EDN: SGJMPH