Электрическая мобильная техника в сельском хозяйстве: проблемы и перспективы

Актуальность. В последние годы большое внимание уделяется решению экологических проблем, связанных с производством, эксплуатацией и утилизацией транспортных средств. В связи с этим электрический транспорт становится популярным и его рынок активно развивается во всем мире. Очень важно появление электротракторов в агропромышленной отрасли, применение которых становится все более актуальным в наше время, что объясняется снижением затрат на топливо и негативного воздействия на окружающую среду.
Объект. Объектом исследования является электрическая мобильная техника.
Материалы и методы. В качестве исходного материала для исследования использовали наиболее обоснованную априорную информацию по научным решениям в рассматриваемой сфере. Методика исследования основана на сборе информации, изучении, анализе и переработке данных.
Результаты и выводы. Работы по созданию машин на электрической тяге во всем мире особенно активизировались за последние 10-12 лет. Источником энергии в них служат литий-ионные аккумуляторы (ЛИА), в которых катод включает литий, железо, марганец, кобальт и их соединения с фосфором, кислородом, в электролите присутствуют этиленкарбонат, пропиленкарбонат, диметилкарбонат и фторэтиленкарбонат. Добыча лития влечет за собой неизбежные нарушения состояния окружающей среды. При производстве ЛИА имеют место существенные выбросы в атмосферу, которые сопоставимы с производством традиционных автомобилей. Бурные темпы электрификации автотракторной техники в мире могут привести к дефициту лития на Земле, который частично можно решить извлечением лития из отработанных ЛИА путем их переработки, что одновременно решит вопрос их утилизации. Для извлечения лития из продуктов обработки применяют технологии пирометаллургии, гидрометаллургии, электрохимической экстракции, которые пока находятся в стадии исследования. Массовый перевод автотракторной техники на электрический привод должен реализовываться планомерно и только после совершенствования технологий переработки и утилизации отработанных ЛИА. В качестве альтернативы использования ЛИА можно рассмотреть технологию беспроводной передачи электроэнергии на расстояние.

1. Загинайлов В. И., Андреев С. А. История развития, состояние и перспективы применения электромобильной техники в полеводстве. Вестник федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина». 2017. № 6 (82). С. 16-21.

2. Успенский И. А., Фадеев И. В., Ушанев А. И. и др. Улучшение защитных свойств противокоррозионной мастики. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П. А. Костычева. 2020. № 2 (46). С. 96-101.

3. Бышов Н. В., Успенский И. А., Цымбал А. А. и др. Влияние величины зазора на скорость щелевой коррозии автотракторной техники. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2020. № 2 (58). С. 328-337.

4. Герасимов Д. В. Перспективы использования электромобилей. Евразийский научный журнал. 2016. № 7. С. 213-215.

5. Голубчик Т. В., Куликов А. С. Результаты экспериментальных испытаний литий-железо-фосфатного аккумулятора производства компании «Лиотех» в низкотемпературных условиях. Электроника и электрооборудование транспорта. 2021. № 1. С. 17-20.

6. Колпаков А. Ю., Галингер А. А. Экономическая эффективность распространения электромобилей и возобновляемых источников энергии в России. Вестник Российской Академии наук. 2020. С. 137-142.

7. Миронова М. П., Колянов Д. А. Перспективы развития инфраструктуры для использования электрических транспортных средств. Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2023. Т. 1. С. 147-151.

8. Мазунова А. М., Крайнов Ф. Т., Журова Л. И. Зеленое будущее автомобильной промышленности в условиях перехода к экономике чистой энергии. Вестник Международного института рынка. 2022. № 2. С. 32-38.

9. Alekseev V. V., Philippov V. P., Fadeev I. V., Chuchkalov S. I. Automation of determining the contact angle of washing liquids wetting. Journal of Physics: Conference Series. International Conference "Information Technologies in Business and Industry". 2019. P. 042001.

10. Иванов А. С. Состояние и перспективы беспилотных сельскохозяйственных тракторов, работающих на возобновляемых источниках энергии. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 1 (99). С. 153-159.

11. Марков Ю. А., Карелова Е. Э., Бижаев А. В. Перспектива использования трактора с электроприводом. Промышленность и сельское хозяйство. 2023. № 10 (63). С. 23-26.

12. 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. 56-60.

13. Прилуков А. В. Современное состояние сельскохозяйственных мобильных энергетических средств с электроприводом. Инновации в сельском хозяйстве. 2019. № 4 (33). С. 144-153.

14. Бышов Н. В., Борычев С. Н., Успенский И. А., Фадеев И. В. Разработка нового средства для защиты сельскохозяйственных машин при хранении. Техника и оборудование для села. 2019. № 6 (264). С. 38-42.

15. Садетдинов Ш. В., Пестряева Л. Ш., Фадеев И. В., Пестряев Д. А. Повышение коррозионной стойкости углеродистой стали с помощью дипинаконборатных соединений. Черные металлы. 2020. № 11. С. 40-45.

16. Uspensky I. A., Fadeev I. V., Pestryaeva L. S., Sadetdinov Sh. V. Enhancing the antimicrobial properties of borates in coolant fluids. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. The proceedings of the conference AgroCON-2019. 2019. P. 012143.

17. Медведев А. Г., Михайлов А. А., Трипольская Т. А., Приходченко П. В. Композиционные материалы на основе оксида графена и диоксида олова: методы синтеза и электрохимические характеристики в составе анодов литий- и натрий-ионных аккумуляторов. Известия Академии наук. Серия химическая. 2018. № 7. С. 1131-1141.

18. Chunwei Liu, Jiao Lin, Hongbin Cao, Yi Zhang, Zhi Sun. Recycling of spent lithium-ion batteries in view of lithium recovery: A critical review. Journal of Cleaner Production. 2019. V. 228. Pp. 801-813. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652619314015

19. Липкин М. С., Корбова Е. В., Луковкин М. В. и др. Диагностика литий-ионных аккумуляторов методами электрохимического импеданса.Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2023. № 1 (217). С. 43-48.

20. Шеина Л. В., Карасева Е. В., Шакирова Н. В., Колосницын В. С. Низкотемпературные свойства электролитных систем на основе смесей сульфонов для литиевых и литий-ионных аккумуляторов. Известия Академии наук. Серия химическая. 2023. Т. 72. № 10. С. 2377-2383.

21. Юрасова О. В., Королева Е. О., Скуратова Е. А. и др. Извлечение кобальта, никеля и марганца из растворов переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов экстракционными методами. Успехи в химии и химической технологии. 2023. Т. 37. № 17 (279). С. 54-57.

22. Успенский И. А., Фадеев И. В., Пестряева Л. Ш. и др. Присадка к средствам для мойки деталей автотракторной техники. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2020. № 4 (60). С. 414-425.

23. Прилукова Е. Г. Российский электротрактор: от вола и лошади до электричества. Технический сервис машин. 2019. № 4 (137). С. 205-212.

24. Фасхиев Х. А. Экономическая эффективность грузового автомобиля на электрической тяге. Автомобильная промышленность. 2018. № 6. С. 3-7.

25. Бышов Н. В., Борычев С. Н., Успенский И. А., Фадеев И. В. Разработка нового средства для защиты сельскохозяйственных машин при хранении. Техника и оборудование для села. 2019. № 6 (264). С. 38-42.

26. Успенский И. А., Фадеев И. В., Садетдинов Ш. В. и др. Получение ингибиторов коррозии черных металлов методом физико-химического анализа. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2020. № 2 (46). С. 90-95.

27. Фадеев И. В., Успенский И. А., Пестряева Л. Ш., Садетдинов Ш. В. Глицероборатное моющепассивирующее средство для ремонтного производства автотракторной техники. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2021. № 2 (62). С. 431-441.

28. 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. 68-73.

29. Бижаев А. В. Исследование параметров трактора с электроприводным силовым агрегатом. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14. № 4. С. 33-42.

30. Дидманидзе О. Н., Гузалов А. С., Большаков Н. А. Современный уровень развития двигателей с газомоторной и электрической силовой установками на транспортно-тяговых средствах. Международный техникоэкономический журнал. 2019. № 4. С. 52-59.

31. Аракелян А. Г. Масштабы эксплуатации современных электромобилей. Научное образование. 2020. № 3 (8). С. 299-300.

32. Осипов А. Г., Лебедева М. Е., Зенин К. П. Перспективы применения транспортных средств с водородными энергоустановками и электрической тягой. Молодежный вестник ИрГТУ. 2022. Т. 12. № 2. С. 252-259.

33. Лысоконь А. Е., Алфимов Д. Г., Дейкин Е. Д. Сравнение бензиновых автомобилей и электромобилей с позиции сохранения окружающей среды. Вестник современных исследований. 2018. № 10.1 (25). С. 321-322.

34. Шеина Л. В., Карасева Е. В., Шакирова Н. В., Колосницын В. С. Низкотемпературные свойства электролитных систем на основе смесей сульфонов для литиевых и литий-ионных аккумуляторов. Известия Академии наук. Серия химическая. 2023. Т. 72. № 10. С. 2377-2383.

35. Бабкин А. В., Кубарьков А. В., Стюф Э. А. и др. Особенности получения LiFePO4 методом осаждения для литий-ионных аккумуляторов. Известия Академии наук. Серия химическая. 2024. Т. 73. № 1. С. 14-32.

36. Лебедев А. А., Хаванский А. О., Скоморохова О. В. Анализ особенностей литий-ионных аккумуляторов. Вестник НИЦ ВА РВСН. 2021. № 3. С. 25-27.

37. Кулова Т. Л., Скундин А. М. Проблемы развития литий-ионных аккумуляторов в мире и России. Электрохимическая энергетика. 2023. Т. 23. № 3. С. 111-120.

38. Фадеев И. В. Парк автомобилей как определяющий фактор развития системы автосервиса. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П. А. Костычева. 2022. Т. 14. № 1. С. 159-167.

39. Назаров В. И., Ретивов В. М., Макаренков Д. А. и др. Влияние адсорбционных характеристик измельченных и порошкообразных механоактивированных частиц химических источников тока на эффективность получения соединений кобальта и лития методами выщелачивания и экстракции. Металлург. 2022. № 12. С. 98-104.

40. Назаров В. И., Ретивов В. М., Макаренков Д. А. и др. Разработка безопасной технологии переработки литий-ионных аккумуляторов, включающей стадии разрядки в солевых растворах и гранулирования целевых продуктов. Экология и промышленность России. 2023. Т. 27. № 10. С. 4-11.

41. Белецкий Я. О., Сердюк А. И. Способы утилизации и переработки химических источников тока. Вестник Донецкого национального университета. Серия Г: Технические науки. 2021. № 3. С. 106-110.