ECT – Environmental Concept Truck

Czystość środowiska naturalnego odgrywa zasadnicze znaczenie dla przyszłości, jeżeli dobrobyt i dobre zdrowie mają zostać osiągnięte. Z tego powodu na początku lat 90. ubiegłego wieku koncern Volvo Truck Corporation zadecydował, że powstanie stosowny wariant, uwzględniający ten jeden z kluczowych czynników społecznych. Wariant ten nazywał się Environmental Concept Truck (ECT) – „Koncept Prośrodowiskowej Ciężarówki” i miał być zaprojektowany, służąc jako tester pomysłów, które należy włączyć do przyszłych ciężarówek szwedzkiego podmiotu, produkowanych seryjnie i pochodzących z różnych kategorii masowych. Samochód ten oficjalnie ujawniono w 1995 roku i od razu służył jako współczesny demonstrator dla sprawdzania przyszłych technologii.

ECT zasadniczo ukierunkowano na równoczesne osiągnięcie dwóch kluczowych celów. Z jednej strony miał się on charakteryzować zminimalizowanym negatywnym wpływem na środowisko. Przy czym ten wpływ rozpatrywano dość szeroko – nie tylko jako maksymalne wręcz ograniczenie emisji hałasu i substancji szkodliwych, ale i jak najmniejszą uciążliwość dla przyrody po ostatecznym zakończeniu okresu eksploatacji – końcu użytkowego życia, czyli skierowaniu do kasacji. W tym obszarze stawiano więc na maksymalny recycling, czyli to, by jak najwięcej elementów dało się odzyskać czy skierować do ponownego przerobu, w tym przemiału, i potem ponownie wykorzystać. Zarazem prace nad ECT odbywały się w specjalnej organizacji projektowej, mającej pełną swobodę w stworzeniu nie tylko najbardziej ekologicznie wydajnego modelu, ale i modelu do przewozu ładunków najbardziej ekonomicznie eksploatacyjnie efektywnego, jaki kiedykolwiek przygotowano. Była to prosta decyzja skoncentrowania głównych wysiłków na wydajnej dystrybucji w zatłoczonych obszarach miejskich. Dlatego pod względem pozycjonowania ECT powstał właśnie jako wariant specjalnie przeznaczony do klasycznej miejskiej dystrybucji. W związku z tym cechowały go:

• duże przeszklenie kabiny, w tym szyba przednia znacznych rozmiarów;

• automatycznie otwierane drzwi wejściowe oraz niski poziom podłogi wewnątrz kabiny, zdecydowanie ułatwiające wielokrotnie w trakcie dnia powtarzane przez prowadzącego operacje wsiadania i wysiadania;

• koła osi tylnej skręcane przeciwbieżnie w stosunku do kierowanych kół osi przedniej, dla redukcji promienia skrętu, co oznaczało sposobność zawracania na ograniczonej powierzchni czy wymijania przeszkód w postaci aut zaparkowanych na wąskich ulicach;

• napęd hybrydowy, przekładający się na dobre przyspieszenia oraz możliwość oszczędzania i rekuperacji energii wytworzonej na pokładzie.

Jednocześnie, mając tak dużą swobodę w kształtowaniu wyglądu i po części kompletacji przyszłego demonstratora nadano mu – oceniając nawet zagadnienie z dzisiejszej perspektywy – wybitnie ponadczasowe kształty. Przy tym, chociaż oczywiście w klasycznym ruchu miejskim aerodynamika odgrywa drugorzędne znaczenie, lecz twórcy skupili się na zapewnienie jak najniższego współczynnika oporu aerodynamicznego. W efekcie na ścianie czołowej dolna partia – zawierająca pośrodku atrapę wlotu powietrza w kształcie odwróconego trapezu i po bokach po dwa reflektory – została w formie wybrzuszenia mocno wyciągnięta do przodu, jednolita szyba przednia, uzupełniona przez zawierający wycieraczki szeroki pas podszybia kontrastowego koloru czarnego, wyróżnia się dużą powierzchnią, wyobleniem i pochyleniem do tyłu, linia dachu wznosi się patrząc od przodu do tyłu, a automatycznie otwierane drzwi – wyoblone – wybrzuszone u dołu zawierają znacznych rozmiarów szybę, z mocno wznoszącą się górną krawędzią. Do tego bryłę pozbawiono praktycznie jakichkolwiek zbędnych przetłoczeń i zagłębień oraz zastosowano aerodynamiczne nakładki na koła i pełne spoilery boczne, gdyż kompletnie zabudowano nimi partię między osiami i na tylnym zwisie. Ogólnie pojazd wygląda jakby był niemal jednobryłowy, ponieważ kabina dość płynnie łączy się z furgonem ładunkowym.

Konstrukcyjnie zaś wprowadzono aluminiowe panele nadwozia, regulowane zawieszenie, tylne koła sterowe i inne zaawansowane rozwiązania techniczne. Dopuszczalna masa całkowita tego pojazdu wynosiła 15000 kg, a pojemność przestrzeni ładunkowej – zabudowy furgonowej zintegrowanej z kabiną 34m3. Napędzana była oczywiście tylko oś tylna – formuła układu napędowego 4×2.

Generalnie więc eksperymentalna ciężarówka Volvo ECT została zaprojektowana w celu pokazania możliwych sposobów rozwoju samochodów przyszłości. Ponadto, aby uzyskać kombinację zarówno zerowej emisji w wrażliwych środowiskach, jak i możliwości jazdy, wybrano hybrydowy układ napędowy – dokładnie układ równoległy, opracowany wspólnie przez Volvo Aero Turbines oraz ABB Hybrid Systems w Szwecji. Niemniej wybór nie dotyczył tu kombinacji silnika wysokoprężnego z silnikiem elektrycznym, ale turbiny gazowej w połączeniu z silnikiem elektrycznym. W przeciwieństwie bowiem do dzisiejszych hybrydowych ciężarówek, ECT zawierał napędzaną etanolem, montowaną w połowie podwozia turbinę gazową z Volvo Aero Turbine Division, zintegrowaną z szybkim generatorem wytwarzającym prąd elektryczny – komponenty te tworzyły tzw. moduł HSG – turbina + generator. Powyższe miało na celu zminimalizowanie masy i rozmiarów układu napędowego. Tym samym dla zmniejszenia masy tego układu i wykorzystania dowolnego paliwa wybrano turbinę gazową (opracowaną w ramach organizacji Volvo) w połączeniu z silnikiem elektrycznym. W Volvo ECT zainstalowano zatem hybrydową elektrownię, składającą się z turbiny gazowej, generatora i silnika elektrycznego o mocy stałej 94 kW, mocy maksymalnej 142 kW oraz maksymalnym momencie obrotowym aż 2850 Nm. Prąd elektryczny był następnie przechowywany w akumulatorach niklowo-wodorkowych lub dostarczany bezpośrednio do silnika elektrycznego, zamontowanego w tylnej osi i napędzającego tę oś bez potrzeby stosowania skrzyni biegów. Silnik elektryczny zapewniał także ładowanie akumulatora podczas hamowania oraz, ze względu na doskonałą charakterystykę momentu obrotowego, okazywał się bardzo prosty (= efektywny) do napędu kół. W rezultacie, w zależności od warunków jazdy, auto mogło być napędzane energią elektryczną przechowywaną w akumulatorach niklowo-metalowo-wodorkowych lub energią wytwarzaną przez generator. Zasięg w tzw. trybie zeroemisyjnym – przy zerowej emisji substancji szkodliwych wskutek poruszania się wyłącznie przy pomocy silnika elektrycznego – określono na od 15 do 18 mil – do około 25 km. Natomiast poza centrami miast – strefami zeroemisyjnymi za podstawowe źródło napędu służyła turbina gazowa, zasilająca bezpośrednio elektryczny zespół napędowy i ładująca moduł akumulatorów. Turbina ta poruszała się z prędkością obrotową (prędkość obrotowa turbiny) pomiędzy 50000 a 70000 obr/min, co odpowiadało mocy generatora pomiędzy 30 a 110 kW. Niemniej wydajność tej turbiny przy pełnym obciążeniu określono na zaledwie 32%, czyli znacznie poniżej poziomu notowanego wówczas przez nowoczesne jednostki wysokoprężne spełniające normę czystości spalin Euro 2, w przypadku których wydajność dochodziła do 42-46%.

Poza tym wariant ten specjalnie zaprojektowano pod kątem maksymalizacji wydajności – efektywności wykonywanych przez niego operacji. W tym kontekście przede wszystkim postanowiono, że projekt nie powinien ograniczać się do jedynie zerowej emisji, ale musi uwzględniać potrzeby przewozowe, takie jak pokonywana odległość oraz maksymalizacja nośności w każdej części zadania transportowego.

Kolejnymi kluczowymi wyróżnikami były ergonomia i bezpieczeństwo. Stanowisko pracy kierowcy, nawet jak na obecne standardy, prezentowało się niezwykle nowocześnie. Przed kierowcą znajdował się ekran centralnego wyświetlacza zastępujący tradycyjne zegary i kontrolki, w tym prędkościomierz, po prawej stronie zlokalizowano dodatkowy ekran pokazujący wybrane funkcje, a po lewej wyoblony panel z podłużnymi poziomymi przełącznikami. Do tego kierownica była wielofunkcyjna, z obłymi ramionami i przełącznikami na dolnych krótszych częściach ramion, z kolei do sterowania wybranymi funkcjami układu napędowego przeznaczono konsolę po prawej stronie fotela kierowcy. Konsola ta zawierała przełączniki wciskowe i obrotowe. W sferze bezpieczeństwa główną

ambicją stało się natomiast ułatwienie jazdy wąskimi uliczkami i pokonywanie wąskich, krętych zakrętów. Z tego powodu wybrano rozwiązanie przyczyniające się do bardzo dobrych właściwości obsługi – system skrętu przeciwbieżnego obu osi. Ponadto, jak zawsze w pojeździe Volvo, obszar kierowcy cechował się wysokimi poziomami ergonomii i bezpieczeństwa, z niskopoziomową kabiną, z obniżonym poziomem podłogi z powodu braku konwencjonalnego tunelu silnika, szerokimi drzwiami oraz dobrą pełną widocznością we wszystkich kierunkach – do przodu, na boki i do tyłu, w tych ostatnich przypadkach dzięki systemowi kamer telewizyjnych.

Do tego, ponieważ coraz większa część dzisiejszego transportu ładunków w postaci produktów gotowych, przypada na tzw. dobra wrażliwe, ECT otrzymał niezależne przednie zawieszenie, przekładające się na wysoki komfort jazdy, dobrą stabilność oraz tzw. solidne czucie drogi. Elementy te wzmacniało zastosowanie zoptymalizowanego kombinowanego zawieszenia hydrauliczno-pneumatycznego, z funkcją obniżania i podnoszenia samochodu względem położenia neutralnego. Zawieszenie to zawierało sterowane i kontrolowane komputerowo gazowo-hydrauliczne cylindry przy każdym kole. Jak podkreślano taki rodzaj zawieszenia przenosił – windował wygodę na poziom niewidziany – niespotykany wcześniej w ciężarówce.

Mając też na względzie prośrodowiskowość nie tylko w okresie eksploatacji taboru, ale i po zakończeniu przez niego cyklu użytkowego życia, baczniejszą uwagę zwrócono na maksymalny recykling. Tym bardziej, że ilość surowców jest potrzebna do przetworzenia wyprodukowania takiego auta zalicza się do ogromnych. Z tego powodu postanowiono zaprojektować pojazd w taki sposób, aby uzyskane z jego przetworzenia materiały mogły być ponownie wykorzystywane w budowie nowych ciężarówek. ECT został zaprezentowany w 1995 roku i wzbudził duże zainteresowanie, stanowiąc drogę do bardziej wydajnych pojazdów. Wykorzystywano go w organizacji Volvo do tworzenia bardziej efektywnych, seryjnie produkowanych wariantów na przyszłość. W związku z tym dla zbadania możliwości zastosowania rozwiązań z ECT, różne testy przeprowadzano w innych modelach. Jeden z takich przykładów stanowiła pewna liczba średniotonażowych FL6 z napędem hybrydowym, eksploatowanych do realizacji codziennych usług dystrybucyjnych w Göteborgu w Szwecji. Potem w ten sam sposób sprawdzano hybrydowe ciężarówki z nowszej rodziny FM, aby zdobyć praktyczną wiedzę i jako miejsce testowania przyszłych seryjnie wytwarzanych ciężarówek. Był to praktyczny test krótkoterminowy, który mógł przyczynić się do poprawy stanu środowiska w newralgicznych częściach świata. Testy takie są przeprowadzane w tajemnicy w laboratoriach i wybranych pojazdach doświadczalnych.

Wraz z ciężarówką Szwedzi przygotowali – powiązany z nią konstrukcyjnie – autobus koncepcyjny Volvo ECB.

Cechy Environmental Concept Truck (ECT)

Kompletacja Hybryda o dopuszczalnej masie całkowitej 15000 kg

HSG moduł – moc 110 kW

Efektywność przy pełnym obciążeniu 32,00%

Emisja NO x g/kWh 0.5, cząstki stałe g/kWh 0.05

Pojemność modułu baterii niklowo-

metalowo-wodorkowych 72 kWh

Napięcie DC V 400

Silnik elektryczny osi tylnej Moc stała 94 kW, moc maksymalna 152 kW, maksymalny moment obrotowy 2850 Nm

Efektywność przy pełnym obciążeniu 85,00%

Całkowita efektywność układu 27,00%

Prędkość maksymalna 80 km/h

Zasięg w trybie zeroemisyjnym Do 25 km

Masy HSG moduł (turbina + generator) 400 kg Silnik elektryczny 100 kg Power electronics and servo-drives 500 kg Akumulatory 1800 kg Kable 100 kg Zespół chłodnic 200 kg Całkowita układu elektrycznego 3100 kg

    Tekst: Jarosław Brach

    Zdjęcia: Producent