Чем заправляют локомотивы Украина и мир

Перегляди: 93

Мир стоит на пороге четвертой эпохи локомотивной тяги после паровой, тепловой и электрической. БизнесЦензор разбирался, какие виды топлива планируется применять на железных дорогах Украины?

650x434 (5)

Украина зависима от импорта нефти. Из-за этого дизельное топливо очень дорого и с каждым днем растет в цене.

Значительно сократить потребление энергоресурса можно за счет его замены альтернативными типами топлив у одного из крупнейших потребителей – железнодорожного транспорта.

Тенденции этой сферы в мире и в Украине проанализировал БизнесЦензор.

ПАО «Укрзализниця» потребляет ежегодно свыше 300 тыс. тонн дизельного топлива. Это приблизительно равно месячному расходу всеми промышленными потребителями в стране.

В текущем году на заправку тепловозов и другой техники запланировано порядка 8 млрд грн. Это одна из основных статей закупок государственной компании.

Каких-либо серьезных исследований в области сокращения потребления этого топлива в Украине не ведется, как не рассматривается и замена подвижного состава на более современный, менее зависимый от ископаемого углеводородного топлива.

Как уже сообщал БЦ, в программе обновления – только традиционные локомотивы с дизельными двигателями и электровозы.

Большое поле деятельности по замене типов топлив – в парке маневровых тепловозов, которые используются для сортировочной работы на станциях.

В магистральной тяге (на большие расстояния между станциями), во всем мире предпочтение отдается электровозам, как наиболее экономным и экологичным.

В настоящее время маневровых тепловозов в инвентарном парке «Укрзализныци» более 1,4 тыс. единиц, из которых в работе – около 800.

Износ этого типа подвижного состава – свыше 80%. Ощущается дефицит и необходимость в замене или глубокой модернизации.

И логично было бы вместе с обновлением, предусмотреть перевод на более дешевые и перспективные источники энергии.

Маневры на газу

Один из способов сокращения потребления дизтоплива – перевод тепловозов на газ. В настоящее время с такой инициативой к ПАО «Укрзализныця» обратилось ПАО «Укргаздобыча» (дочернее предприятие НАК «Нафтогаз»).

Предварительно, планируется использовать в тяге сжатый газ с пропорцией расхода к дизельному топливу 60/40.

Переоборудовать на газ, в принципе, можно любой двигатель внутреннего сгорания. И дизельный в том числе. Преимущество понятно любому автолюбителю – меньшая цена газа по отношению к жидким топливам.

Есть еще много позитивных с технической точки зрения моментов. Однако немало и технических сложностей. В том числе – в вопросах безопасности, возникающих из-за того, что тепловозы уже изношены.

Если же брать сжиженный, а не сжатый (как в вышеприведенном случае) газ, то Украина зависима от его поставок из-за границы так же, как и в случае с нефтепродуктами. В частности – из России.

В РФ, которая является одним из мировых лидеров по запасам газа, продолжаются разработки двигателей на газу с советских времен.

В последнее десятилетие там изготовлен и эксплуатируются мощный магистральный локомотив с газотурбинным двигателем серии ГТ1, а также маневровый газотепловоз ТЭМ19 (Тепловоз с Электрической передачей, Маневровый, 19-й тип).

Чем заправляют локомотивы Украина и мир 02

Российский маневровый газотепловоз

Его конструкция принципиально нова, но для энергозависимой Украины, вероятно, является тупиковой ветвью.

С приставкой «био»

По мнению первого проректора Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта Бориса Боднаря, снизить потребление дизельного топлива можно было бы за счет применения биодизеля.

Его получают из масел сельскохозяйственных культур и отходов пищевой промышленности.

Из проведенных исследований, в частности и в Украине, известно, что добавление биодизеля в смеси с дизтопливом на уровне 5 – 20% не влияет на технические характеристики работы тепловоза.

Однако для его широкого применения необходимо производство и соответствующая инфраструктура по доставке.

Биотопливо – возобновляемо и, учитывая аграрную направленность экономики Украины, перспективно. Однако его производство в Украине переживает не лучшие времена.

Оно практически не производится, потому что акцизный сбор за это топливо взымается на уровне, равном традиционному топливу.

Тенденции лидеров

Во многих развитых странах мира внедряются технологии, способные как существенно сократить потребление, так и в перспективе заменить традиционное углеводородное топливо.

По расчетам специалистов британской компании BP (BP Statistical Review of World Energy, June 2017), мировых доказанных запасов нефти хватит еще на 50 лет, при условии сохранения уровня добычи 2016 года, а газа – на 52 года.

Поэтому процессы, происходящие на железных дорогах в развитых странах, во многом схожи с прогрессом на автодорогах, где гибридные и электрические автомобили уже получили довольно широкое распространение.

А в ближайшие четверть века некоторые державы уже заявили о планах полностью отказаться от транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.

Что касается рельсового транспорта, то тут разработки больше касаются маневровых, промышленных локомотивов, а также пассажирских поездов.

В магистральной тяге, учитывая высокий процент электрификации путей в большинстве развитых стран, ставка делается на электровозы.

А усилия по снижению доли традиционных ископаемых видов топлив направлены на сокращение их использования при выработке электроэнергии.

К примеру, в Германии, по данным Немецкой железной дороги, уже к 2014 году был достигнут показатель доли возобновляемой энергии в 39,6%.

Использование электровозов вполне оправдано, ведь КПД электрического двигателя свыше 90% (если, конечно, не считать потери в сети и при выработке электроэнергии на ТЭС).

Кроме того, сами локомотивы служат в 1,5 – 2 раза дольше, чем дизельные. Одна из причин – в них меньше трущихся деталей, которые быстро изнашиваются.

Водород – экономно и чисто

Одним из наиболее эффективных современных решений в области тяги является применение приводов на водородных топливных элементах. Водород для этого можно синтезировать из газа или в химической промышленности другими способами.

В Германии его даже получают путем электролиза из воды, на что расходуется избыточная электроэнергия от ветрогенерации. То есть за счет возобновляемого источника энергии.

Как правило, двигатели на водородных элементах применяются как вспомогательные, однако уже есть и целые пассажирские составы, работающие на этом типе топлива.

Подобные локомотивы и поезда, по информации журнала «Бюллетень Организации сотрудничества железных дорог», в последнее десятилетие прошли испытания и эксплуатируются на железных дорогах Японии (компания JR East), США (BNSF Railway Company), Германии (Deutsche Bahn).

В 2013 году первый локомотив на водородном топливе продемонстрирован в Китае. Широко известна разработками в этом плане французская компания Alstom. Ведутся исследования в области применения топливных элементов и в России.

Чем заправляют локомотивы Украина и мир 03

Мощный гибридный грузовой тепловоз в США

Чем заправляют локомотивы Украина и мир 04

Пассажирский поезд полностью на водородном топливе в Германии

Двигатели на водородном топливе имеют больший КПД (70%) и практически не генерируют выбросов в атмосферу.

В них водород на топливных элементах преобразуется в электрическую энергию. Единственным побочным продуктом этого процесса является вода.

В то же время, есть ряд вопросов, связанных с созданием топливозаправочной инфраструктуры и безопасностью.

На «батарейках»

Другим направлением в области подвижного состава является применение аккумуляторных батарей. В настоящее время они все больше используются в гибридных моделях тягового подвижного состава.

Все крупные производители локомотивов имеют такие модели, находящие в эксплуатации: Bombardier (Канада), Siemens, Vossloh (Германия) и др.

Для Украины это актуально, потому что у нас потенциально большие мощности по выработке электроэнергии.

Кроме того, нет проблемы с воровством топлива с подвижного состава. Электроэнергия для «Укрзализныци» также относительно дешева, поскольку компания закупает ее напрямую из Оптового рынка электроэнергии.

В итоге использование электроэнергии в локомотивной тяге, по данным специалистов железнодорожной компании, в 6 раз дешевле, чем дизельного топлива.

Чем заправляют локомотивы Украина и мир 05

Промышленный дизель-аккумуляторный гибридный локомотив на заводе по выпуску автомобилей концерна Audi

Если брать стоимость жизненного цикла, то локомотив на электроэнергии, изначально более дорогой, быстрее оправдает вложения.

Как отмечает бывший технический директор «Укрзализныци» Ростислав Демин, гибридные дизель-аккумуляторные локомотивы стоят вдвое дороже традиционных аналогов. Однако они окупаются за счет снижения расхода дизтоплива, за тот же период времени.

«Если брать гибридный маневровый тепловоз китайского производства, уже серийно выпускаемый, то при мощности 1000 кВт его стоимость составляет порядка $1,6 млн, тогда как обычный тепловоз мощностью 1000 кВт – $0,8 млн (магистральные локомотивы гораздо дороже – БЦ). Срок окупаемости обеих машин, по расчетам производителей, – 5 лет. И это при расчетном сроке полезного использования 40 лет. Стоимость жизненного цикла (LCC) гибридного тепловоза несопоставимо меньше», – говорит он.

Некоторые украинские специалисты заявляют о перспективности создания полностью аккумуляторного маневрового локомотива. Среди таких – директор ООО "Инжиниринговая компания «Восток» Михаил Сорокин.

На прошедшем в Киеве форуме RailExpo-2017 он презентовал отечественный стартап с названием Locobatt.

«В настоящее время фундаментальные изменения в области технологий в мире происходят очень быстро. Фактически, каждые 5 лет. То, что сегодня в Европе производят гибридные локомотивы, говорит лишь о внедрении в жизнь разработок прошлых лет. Сегодняшние проекты уже касаются именно применения аккумуляторов. Поэтому, если бы Украина занялась этим, то смогла бы не догонять технический прогресс, а сразу шагнуть в будущее», – считает он.

Чем заправляют локомотивы Украина и мир 06

Свои доводы инженер подтверждает тем, что нынешние технологии производства аккумуляторов показывают значительный прогресс, и с их помощью можно создать локомотив практически любой мощности.

Гарантийный срок службы современных аккумуляторных батарей – до 8 и более лет.

Интересно, что перспектива использования аккумуляторов, а одними из наиболее эффективных считаются литий-ионные батареи, в Украине подкрепляется тем, что наша страна располагает наибольшими в Европе запасами лития.

Разведанные месторождения, в частности, расположены в Кировоградской области.

Под проводом и без

Другое возможное направление – создание электрических локомотивов, способных передвигаться как под контактной сетью, так и вне ее – на аккумуляторах. Интересно, что такие гибриды производились в Украине еще в 1970 году.

На Днепропетровском электровозостроительном заводе (ДЭВЗ) была построена опытная партия маневровых контактно-аккумуляторных электровозов постоянного тока ВЛ26 (10 экземпляров).

Они могли подзаряжаться под контактной сетью и ехать дальше на этом заряде.

Чем заправляют локомотивы Украина и мир 07

Произведенный в Украине контактно-аккумуляторный локомотив ВЛ26 в музее Латвийской железной дороги

Поводом для постройки таких машин было совсем не стремление к энергосбережению, а инициатива приближенного к тогдашнему руководству страны начальника Прибалтийской железной дороги.

Заключалась она в том, чтобы заменить загрязняющие воздух паровозы в курортных районах. Там они и работали достаточно долго. В массовое серийное производство контактно-аккумуляторные локомотивы не пошли.

На вопрос, можно ли возродить их производство с учетом современных технологий, главный конструктор ГП «ДЭВЗ» Валентин Варченко отвечает скептически. На сегодня, по его словам, предприятие не располагает ни научным, ни производственным потенциалом.

«Хватило бы сил на то, чтобы поддерживать существующие проекты. В конструкторских отделах не хватает специалистов. А, к примеру, на производстве кузовов и тележек из 40 высококвалифицированных сварщиков остались только 2», – говорит он.

Кстати, ДЭВЗ в свое время участвовал в проекте по массовому производству другого уникального подвижного состава – дизель-электровозов ОПЭ1 (Однофазный, Промышленный Электровоз, с 1 (одним) моторным думпкаром).

В настоящее время, машины этого типа находят все большее распространение по всему миру, поскольку позволяют экономить на эксплуатации. Один такой локомотив может заменить и маневровый тепловоз, и магистральный электровоз.

Резюме

В целом, история и современность подсказывают множество путей решения вопроса с уходом от использования дизельного топлива в тяге поездов. Все их даже невозможно описать в одном материале.

Общепринято делить эволюцию локомотивной тяги на три эпохи: паровозную, тепловозную и электровозную.

Сегодня мир стоит на пороге четвертой эпохи. В то же время, сам процесс разработки и производства нового подвижного состава требует огромных вложений средств и времени, кооперации с ведущими мировыми производителями.

Способна ли Украина это осуществить? Если нет, то она так и останется в роли пользователя устаревших технологий и в полной зависимости от импорта.

Источник Цензор

Tweet about this on TwitterShare on FacebookShare on Google+

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code