Admin

Перспективы применения топливных элементов на подвижном составе

Компаниями «Siemens» (Германия) и «Ballard Power Systems» (Канада) планируется совместная разработка тягового привода с использованием водородных топливных элементов для поезда на базе конструктивной платформы «Mireo» (рис. 1), созданной компанией «Siemens». Компания «Ballard Power Systems» входит в число ведущих производителей топливных элементов. На новом поезде планируется применение топливных элементов нового поколения, отличающихся увеличенным сроком службы, значительной плотностью энергии и повышенной надежностью. В данном проекте участвует также Рейнско-Вестфальский технический университет Ахена. Федеральное министерство транспорта и цифровой инфраструктуры Германии окажет финансовую поддержку, выделив на реализацию проекта примерно 12 млн евро в рамках Национальной инновационной программы. Программу будет координировать Национальная организация по водородным технологиям и топливным элементам.

Долгосрочной целью проекта является внедрение топливных элементов как источников энергии, не создающих выбросов соединений углерода, на различных транспортных средствах, включая поезда, трамваи, автобусы и грузовые автомобили, которые заменят собой подвижной состав, оснащенный дизельными двигателями. Разработчики намерены предложить гибкие решения, выбор которых будет определяться местными условиями и техническими возможностями. Предполагается, в частности, что поезда «Mireo» на электрифицированных участках будут работать от контактной сети, а на не-электрифицированных — от топливных элементов. Ожидается, что первые такие поезда поступят в эксплуатацию к 2021 г.

В феврале 2018 г. компания «Metrolinx», являющаяся оператором общественного транспорта Большого Торонто, Гамильтона и примыкающих регионов канадской провинции, обнародовала результаты начатого летом 2017 г. исследования возможности применения топливных элементов на водороде для тяги поездов в качестве альтернативы электрификации сети пригородных линий «GOTransit», по которой еженедельно перевозится 206 тыс. пассажиров в агломерации с населением 7 млн чел. Общая протяженность маршрутов на сети «GO Transit» составляет 452 км. Их обслуживает парк из 75 тепловозов и 725 двухэтажных вагонов. Компания «Metrolinx» намерена реализовать проект создания сети ускоренных железнодорожных перевозок RER, предусматривающий строительство новых и модернизацию существующих линий.

Исследование, проведенное компаниями «Jacobs Engineering Group», «Ernst & Young Orenda Corporate Finance» и «Canadian Nuclear Laboratories», охватывало все аспекты производства, хранения, транспортировки и распределения водородного топлива, а также факторы стоимости, возможных рисков и потенциальных преимуществ. Согласно его результатам, все технологии, необходимые для использования топливных элементов на железнодорожном транспорте, уже существуют и достаточно хорошо проработаны, поэтому создание такой системы технически осуществимо, а по стоимости жизненного цикла она сопоставима с традиционной электрификацией.


Вместе с тем, в итоговом отчете были отмечены сопутствующие риски. Главные среди них — это сложность организации заправки топливных элементов в условиях интенсивного движения поездов и зависимость от возможных колебаний цен на электроэнергию, требуемую для выработки водорода (на это будет уходить примерно 1 % электроэнергии, вырабатываемой ежедневно в провинции Онтарио). Точно так же определенные риски несет в себе традиционная электрификация железных дорог. Переход на тягу с применением топливных элементов будет способствовать росту экономики Онтарио, а также использованию водородного топлива в других отраслях.

В настоящее время «Metrolinx» ведет переговоры с компаниями «Alstom» и «Siemens» о разработке прототипов локомотива и моторвагонного поезда с питанием от топливных элементов.

Железная дорога «Zillertalbahn» (Австрия) намерена использовать в будущем на своей линии с шириной колеи 760 мм протяженно

стью 32 км поезда с питанием от топливных элементов (рис. 2), отказавшись от плана электрификации, разработанного в 2015 г. и требовавшего инвестиций в размере 156 млн евро на обновление инфраструктуры и закупку электроподвижного состава. Против этого плана возражали также некоторые муниципалитеты, которые считают, что контактная сеть испортит вид на достопримечательности долины.

Ввод в регулярную эксплуатацию поездов на водородном топливе запланирован на 2022 г. До этого компания намерена построить прототип на основе одного из электропоездов серии 4090 Федеральных железных дорог Австрии, провести его испытания и организовать тендер на поставку партии серийных поездов. В настоящее время железная дорога эксплуатирует поезда на тепловозной тяге и дизель-поезда, возраст некоторых из них достигает 30 лет.

Ежегодно на тягу поездов расходуется около 800 т дизельного топлива, а объем выбросов углекислого газа в атмосферу достигает 2160 т. Стоимость проекта перехода на водородное топливо составит 80 млн евро, включая необходимую инфраструктуру. Для получения водорода планируется использовать электроэнергию, вырабатываемую местными гидроэлектростанциями долины Циллерталь, которые покрывают 30 % энергопотребления федеральной земли Тироль, которая также намерена оказать поддержку проекту.

В январе 2018 г. во время обсуждения в палате общин Великобритании решения правительства по отказу от электрификации магистрали «Midland» севернее Кеттеринга министр транспорта К. Грейлинг заявил, что главным приоритетом является переход к поездам, использующим альтернативные источники энергии. По его мнению, в обозримом будущем на железных дорогах Великобритании должны появиться электропоезда с гибридным приводом, предусматривающим питание от аккумуляторных батарей, и поезда с питанием от топливных элементов, в которых используется водород. При этом он выразил надежду, что поезда на топливных элементах могут быть введены в Великобритании в ближайшее время.

По материалам порталов «International Railway Journal», «Global Rail News», информации компаний «Siemens», «Zillertalbahn»

Инж. П.А. ПОЛИН, г. Москва

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com