Солнце и ветер железных дорог -Автоматизация в энергетике -Рубрики

Альтернативные источники энергии – данность нашего времени. Все больше сфер меняются в угоду чистому, экологичному будущему. Очередь дошла и до железнодорожной отрасли.

Прорывом в транспортной сфере стало массовое создание автомобилей, использующих альтернативные виды энергии. Продвигая свою разработку, глава компании Tesla Илон Маск заявлял, что возобновляемые энергоисточники – гарант развития цивилизации. Но время шло, и сейчас электромобилем никого не удивишь. Другое дело – внедрение «зеленой» энергетики на железнодорожном транспорте.

«Ветряные» поезда vs «водородные»

Первопроходцами выступили Германия и Нидерланды. В 2015 году в этих странах параллельно начали разрабатывать проекты по внедрению альтернативной энергетики в железнодорожную отрасль. Обладая немалыми достижениями в области ВИЭ, инженеры через два года представили на суд общественности две модели поездов: в Нидерландах – на энергии ветра, в Германии – на водородном топливе. Оба проекта были признаны удачными, и началось массовое производство новых составов.

Изначально Нидерланды имели преимущество в своеобразной транспортной гонке с соседями. Во-первых, крупнейший железнодорожный перевозчик страны Nederlandse Spoorwegen еще в 2005 году дал старт программе энергоэффективности, которая, по самым скромным подсчетам, позволила уменьшить выбросы парниковых газов в стране на 30 %. Во-вторых, в Нидерландах изначально существовало огромное количество ветряных электростанций: порядка 2200 турбин обеспечивали энергией 2,4 миллиона домохозяйств. Наладив партнерские отношения с близлежащими государствами, компания начала строительство гигантских мельниц на территории Бельгии и скандинавских стран, чтобы получать электроэнергию и оттуда. Сейчас поезда Nederlandse Spoorwegen совершают более пяти тысяч рейсов в день, перевозя более 600 тысяч человек в сутки; годовое потребление энергии составляет 1,2 миллиарда кВт-ч, что равняется общему энергопотреблению всех домохозяйств столицы страны Амстердама.

Немецкая модель «чудо-поезда» (на самом деле разработанная специалистами французской компании Alstom) тоже впечатляет. Несмотря на сложности – изначально многие участки железнодорожного пути в Германии не были электрифицированы и движение составов осуществлялось на дизельном топливе, «водородный» поезд Coradia iLint обладает достойными параметрами. Транспортное средство развивает скорость до 140 км / ч, дальность поездки после заправки составляет 1000 километров, а время зарядки – не более 15 минут. Состав движется практически бесшумно, а результатом электрохимической реакции становится выброс в окружающую среду простой воды.

Но куда же без недостатков? И если в проекте нидерландских поездов все идеально, убеждены представители Nederlandse Spoorwegen, то во франко-немецкой технологии есть что доработать. Это и активное строительство водородных заправочных станций, которых нет в большинстве федеральных земель страны, и большое потребление электроэнергии, и дороговизна оборудования для серийного производства составов: 14 поездов с двумя электромоторами обойдутся, например, властям Нижней Саксонии в 81 миллион евро.

Разработчики пока видят два выхода: заказ водородного топлива из Нидерландов и массовое строительство предприятий по производству водорода при помощи электричества с ветряных электростанций. Но устранение трудностей – это дело времени, уверены представители Alstom, ведь впереди у компании как минимум одна грандиозная цель: полная модернизация подвижного состава и инфраструктуры во всех федеральных землях Германии.

В любом случае, оба проекта нашли инвесторов и покупателей не только в Европе, но и в странах Азии и Северной Америки. А классический дизельный поезд уже сейчас считается пережитком прошлого.

Пусть всегда будет солнце

Популярным видом топлива в железнодорожной сфере становится и солнечная энергия. В то время как в Европе решают, что лучше: ветер или водород, такие страны, как Индия, Австралия, Великобритания и даже несколько отстающая в развитии ВИЭ Россия сделали ставку на главное небесное светило.

Флагманом направления считается Австралия. Запуск первого «солнечного» состава в конце 2017 года в городке Байрон-Бей, штат Новый Южный Уэльс, называли «чудом десятилетия». Железнодорожная компания Byron Bay Railroad переоборудовала поезд 1949 года, доказав, что энергия солнца подходит для перевозки пассажиров: расположенные на крышах вагонов гибкие панели емкостью 77 кВт-ч питали состав на протяжении всего путешествия – 3 километра. Проект вскоре заморозили, и он превратился скорее в аттракцион, нежели в коммерческий маршрут, но опыт австралийских ученых вдохновил инженеров во всем мире.

Наиболее интересны пилотные проекты индийских специалистов. К 2017 году в стране уже внедрялись в транспортную отрасль технологии на базе ВИЭ. Например, составы двигались за счет дизельного локомотива, а солнечная энергия обеспечивала работу кондиционеров и освещения. После нескольких месяцев удачного тестирования крупнейший монополист страны Indian Railways опубликовал планы компании к 2025 году для зарядки «электрических» поездов построить солнечные и ветряные электростанции мощностью 1000 МВт и 200 МВт, разработать и оснастить порядка 250 пассажирских поездов 4,5 килограмма солнечных и литиево-ионных батарей по 110 и 120 В, оборудовать солнечными панелями крыши всех вокзалов и сервисных сооружений.

Не отстают от индийских коллег и инженеры Туманного Альбиона. В Великобритании также заинтересовались развитием транспортной солнечной энергетики, предложив установить вдоль железнодорожных путей солнечные панели. Предполагается, что полученное электричество будет подаваться к вагону в виде тягового тока, тем самым исключая из цепочки энергосеть. Внедрение технологии позволит избежать проблем с пиковыми нагрузками и ограниченной емкостью сети в небольших населенных пунктах. Пока разработка инженеров Имперского колледжа Лондона существует лишь на бумаге, но, если все технические задачи будут решены (например, как и когда подавать энергию на третий рельс), идея превратится в реальный проект.

А что у нас?

Еще в 2016 году оператор российских железных дорог, ОАО «РЖД», задумалось о модернизации своих объектов. Тогда была проведена масштабная работа по внедрению новой системы освещения пассажирских платформ – светодиодных светильников, функционирующих на солнечных батареях мощностью 200 Вт, началась масштабная установка на крышах вокзалов и станций модулей, преобразующих свет в электроэнергию.

В конце 2017 года РЖД при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) провела конкурс работ по актуальным междисциплинарным темам, которые могут быть полезны монополисту железнодорожной отрасли. Победителем в одной из дисциплин стал коллектив ученых, предложивший развивать направления, связанные с альтернативными источниками получения электроэнергии. Выводы группы во многом совпадают с результатами британских исследований, которые также предлагают установку солнечных батарей вдоль путей с одной лишь разницей – наша разработка полностью готова и ждет своего практического применения. Отечественным инженерам удалось смоделировать процессы выработки электроэнергии в различных климатических условиях с учетом возможного уровня загрязнения воздуха.

Проще говоря, если произойдет солнечное затмение или состав попадет в зону сильнейшего смога, поезд продолжит свое движение. Были также выбраны участки железнодорожных путей, оптимальные для использования солнечных батарей. А какой подарок для экологии? Ведь чистый воздух у нас остался только в чаще глухого леса, куда еще не смог добраться человеческий эгоизм.

Но, как и в ряде других стран, российские ученые столкнулись с проблемой, которую не в силах решить самостоятельно, – это отсутствие финансирования. И пусть альтернативные источники энергии набирают популярность даже в странах, располагающих большими запасами топливных полезных ископаемых (например, в Иране с прошлого года началось строительство солнечных электростанций общей мощностью 2 ГВт, а Китай занимает лидирующие позиции в производстве солнечных панелей), Россия продолжает идти по пути наименьшего сопротивления – пока наши земли кишат нефтью и газом, альтернативные источники энергии мало кому интересны.

Возможно, возобновление работы по проектированию и внедрению ВИЭ в железнодорожную отрасль России – вопрос времени. А пока нам остается радоваться разрекламированному изменению дизайна вагонов, на что средства нашлись быстро.