Как охлаждение R-290 преобразует автомобильный сектор и борется с суперзагрязнителями

Борясь с выбросами от мобильных систем кондиционирования воздуха, эти инициативы не только помогают снизить глобальное потепление, но и улучшают качество воздуха и снижают риски, связанные с жарой. Одним из последних достижений, появившихся в результате этих усилий, является безопасное и энергоэффективное использование R-290 (пропана) в качестве хладагента в полностью электрических транспортных средствах. 

Принятие R-290 в качестве натурального хладагента особенно примечательно, поскольку он обеспечивает низкий потенциал глобального потепления (GWP) и превосходные термодинамические свойства для комбинированных циклов нагрева и охлаждения электромобилей. Эти характеристики делают его устойчивым выбором по сравнению с обычными хладагентами с преимуществами, распространяющимися на улучшенный комфорт для пассажиров, более длительный срок службы батареи и большую дальность пробега автомобиля — ключевые факторы, делающие электромобили более привлекательными для потребителей и операторов. Применение R-290 в автомобильной промышленности требует инженерных решений для его характеристик воспламеняемости и управления жизненным циклом хладагента, и то и другое продвигается CCAC.

Автомобильные системы кондиционирования воздуха, использующие хладагент R-134a с высоким ПГП, являются основным источником выбросов, которые способствуют изменению климата, однако внедрение альтернативных вариантов на чувствительных к ценам рынках остается медленным. CCAC Благодаря финансовой поддержке, одобренной в 2014 году, Tata Motors Ltd, Mahle и Институт управления и устойчивого развития приступили к созданию прототипа системы кондиционирования воздуха, которая значительно сократила бы выбросы ГФУ. 

Чтобы решить эту проблему, кросс-функциональная проектная группа создала первую коммерчески жизнеспособную, безопасную и экономичную мобильную систему кондиционирования воздуха, использующую R-152a, слабовоспламеняющийся хладагент с низким ПГП, используемый в новой конструкции под названием «Вторичный контур». «Небольшой заряд воспламеняющегося хладагента надежно удерживается в компонентах за пределами занятого пространства с горячим и холодным негорючим антифризом, циркулирующим внутри занятого пространства для комфорта и безопасности», - объяснил д-р Стивен О. Андерсен, директор по исследованиям в IGSD.
Пилотный проект «Экологичный автомобильный кондиционер, который спасет мир» был успешно разработан и проверен на внедорожнике TATA Motors с двойной системой кондиционирования в 2019 году. 

«Одной из причин необычайного успеха демонстрации стало то, что небольшая проектная группа из TATA и Mahle поддерживалась сотнями инженеров, работающих в каждой компании, которые были способны решить любую проблему с помощью специализированных навыков и ресурсов механического цеха», — сказал Тимоти Крейг, который руководил работой со стороны Mahle совместно с Сангит Капур в качестве содиректора TATA.   

Команда продемонстрировала систему, которая не только снизила выбросы, но и повысила энергоэффективность. Она выиграла престижную награду SAE International 2019 Environment Excellence in Transportation (E2T). 

Их усилия были недавно отмечены премией Фонда SAEINDIA за 23-24 финансовый год, что, среди прочего, подчеркивает успех CCAC Демонстрационный проект по вторичному кондиционированию воздуха, который сыграл ключевую роль в разработке климатически безопасного охлаждения для электромобилей. Эта награда показывает, как инновации и сотрудничество могут привести к значимым достижениям в области устойчивого транспорта. 

С этим фундаментом, CCAC участвует в следующем этапе, который фокусируется на масштабировании этих технологий для более широкого использования, включая их применение в электромобилях. В 2023 году CCAC одобрил проект, реализуемый Организацией Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО), направленный на разработку и внедрение прототипных систем для легковых электромобилей (ЭМ) и небольших коммерческих автомобилей, использующих R-290 в системах вторичного контура мобильного кондиционирования воздуха (SL-MAC), в сотрудничестве с Tata Motors. Проект соответствует глобальным целям в области климата и поддерживает Кигалийскую поправку к Монреальскому протоколу, которая направлена ​​на поэтапный отказ от хладагентов на основе ГФУ с высоким ПГП. 

Сангит Капур, генеральный директор и руководитель отдела климат-контроля в Центре инженерных исследований Tata Motors Ltd и ключевой участник этих усилий, сыграл важную роль в успешном завершении проекта. «Для инженеров TATA Motors большая гордость работать над альтернативными хладагентами с низким потенциалом глобального потепления (ПГП) в области систем мобильного кондиционирования воздуха (MAC). Постоянное укрепление компетенций в разработке тепловых систем в транспортных средствах с ДВС и электромобилях — в методологиях моделирования, определении размеров компонентов и создании прототипов (совместно с поставщиками), их интеграции в полноценные прототипы транспортных средств, проверке характеристик охлаждения и нагрева в экстремальных климатических условиях — имеет решающее значение для успеха любого OEM, особенно в более теплых регионах, таких как Индия», — сказал Сангит Капур. «Такие проекты, как этот, проверяют наши инженерные навыки в разработке безопасных и энергоэффективных архитектур систем MAC для индийской автомобильной промышленности».

Говоря о проекте, г-н Свен Патушка, главный технический директор Tata Motors Passenger Vehicles Ltd и TATA Motors Electric Mobility, сказал: «Tata Motors находится на переднем крае инноваций и постоянно работает над формированием будущего мобильности. В рамках наших усилий в области НИОКР мы стремимся к новаторству и изобретению решений для более экологичного будущего в автомобильной промышленности, и эта инициатива является шагом в этом направлении. Мы будем первым OEM-производителем в Индии, который будет разрабатывать и оценивать мобильную систему кондиционирования воздуха и охлаждения аккумулятора, которая безопасно использует R-290 в электромобилях. Мы рады сотрудничать с такими учреждениями, как CCAC и ЮНИДО внесут свой вклад в инициативу ООН по окружающей среде».
«Опираясь на CCAC«Предыдущий проект компании «ЮНИДО» по разработке системы кондиционирования воздуха на основе дифторэтана (R152a) для транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, этот проект исследует безопасное использование высокоэффективного хладагента R290 с низким потенциалом глобального потепления (ПГП) в электромобилях», — сказал Юнжуй Чжоу, сотрудник по промышленному развитию и руководитель проекта ЮНИДО.  

Проект будет решать ключевые технические проблемы, такие как воспламеняемость и оптимизация системы. Инженерная группа TATA Motors Ltd будет использовать передовые разработки систем вторичного контура, теплообменников и электрических компрессоров для обеспечения безопасности, энергоэффективности и экологической устойчивости. Демонстрируя осуществимость R-290 в системах охлаждения и отопления как для легковых, так и для коммерческих электромобилей, эта инициатива может привести к системному сдвигу в глобальном секторе мобильных кондиционеров (MAC), ускоряя переход к хладагентам, безопасным для климата.

«Пионерство Mahle, TATA, IGSD, CCAC«И теперь ЮНИДО является одной из причин, по которой Ford Motor Company, от имени многих других мировых автопроизводителей, обратилась в Агентство по охране окружающей среды США (US EPA) с просьбой включить R-290 в список всех электромобилей», — сказал Тимоти Крейг.
Команда CCACРабота на протяжении многих лет — от ранних вебинаров до признания в отрасли — последовательно прокладывала путь к более экологичным решениям в области автомобильного охлаждения. Каждая веха приближает мир к будущему, в котором мобильность будет и эффективной, и экологически ответственной.

«Использование R-290 в электробусах представляет собой нечто большее, чем просто технический прогресс; это демонстрация того, как глобальное партнерство и общие цели могут привести к ощутимым преимуществам для климата и здоровья», — заявила Мартина Отто, руководитель CCAC Секретариат. «Этот проект является живым доказательством того, как небольшое финансирование может разблокировать крупномасштабные преобразования, и служит ярким примером того, как мы можем перейти к более чистым и экологичным транспортным системам».