Admin

Внедрение экологически чистого подвижного состава

(Окончание. Начало см. «Локомотив» № 9, 2022 г.)

П.А. ПОЛИН, инженер, г. Москва

ФРАНЦИЯ
Компания Alstom и Национальное общество железных дорог Франции SNCF представили первый в стране гибридный поезд, переоборудованный из поезда Regiolis (рис. 17), способный работать от контактной сети, дизеля и аккумуляторных батарей. Испытания гибридного поезда показали, что свыше 90 % энергии, выделяющейся при торможении, может быть использовано для заряда бортовых аккумуляторных батарей. Это позволит уменьшить общее потребление энергии на 20 %. Поезд может пройти до 20 км без использования дизеля при практически нулевом уровне вредных выбросов. Такой режим особенно актуален при движении в пределах городов.
Опытную коммерческую эксплуатацию поезда в регионах планируется начать во втором квартале 2023 г. По ее результатам будет принято решение о целесообразности дальнейшего переоборудования парка поездов Regiolis с использованием данной технологии.
Также SNCF заказал у компании Alstom 12 гибридных поездов, созданных на основе поездов Coradia Polyvalent (рис. 18), работающих от контактной сети и водородных топливных элементов. Стоимость контракта составляет около 190 млн евро. Гибридные поезда смогут проходить до 600 км по участкам, не оборудованным контактной сетью.


ЧЕХИЯ
Чешская компания CZ LOKO приступила к разработке локомотива на водородном топливе HydrogenShunter 1000 (рис. 19). Максимальная мощность локомотива составит 800 кВт.
Еще одна разработка компании CZ LOKO — маневровый локомотив HybridShunter 1000 (рис. 20), на котором может быть установлено до трех блоков аккумуляторов суммарной емкостью 600 кВтч и дизельного двигателя, используемого для подзарядки аккумуляторов. Производство подобных локомотивов предполагается начать в 2026 г.

Эстонская государственная грузовая компания-оператор Operail в октябре 2021 г. подписала с компанией Stargate Hydrogen, разрабатывающей комплексные решения по применению экологически чистого водорода, соглашение о намерениях, предусматривающее переоборудование 40 тепловозов в локомотивы на водородном топливе. Эти локомотивы будут использоваться в маневровой работе.

На первом этапе к концу 2022 г. предусмотрено переоборудовать один из эксплуатируемых шестиосных тепловозов серии С36-7А (рис. 21) производства компании General Electric, заменив в нем дизель на силовую установку с питанием от полимерных топливных элементов и литий-ионных аккумуляторных батарей. Переоборудование каждого локомотива позволит избежать выбросов 370 т углекислого газа в год.
Также Operail представила первый в странах Балтии грузовой локомотив, работающий на сжиженном природном газе, созданный на базе тепловоза С36 (рис. 22). Предполагается, что локомотив будет работать как на дизельном топливе, так и на сжиженном природном газе, что позволит снизить затраты на топливо на 30 %, выбросы диоксида углерода — на 20 %, оксида серы — на 70 %. Operail инвестирует в проект 250 тыс. евро.
На железных дорогах России реализуется подобный проект по внедрению газопоршневого маневрового тепловоза серии ТЭМ29.


США
Железная дорога Union Pacific намерена закупить у компаний Progress Rail и Wabtec 20 локомотивов с тяговыми аккумуляторами для маневровой работы (рис. 23). Поставки этих машин начнутся в 2023 г. и завершатся во второй половине 2024 г.

Общая стоимость проекта составит примерно 100 млн долл. США с учетом подготовки инфраструктуры на станциях.
Union Pacific рассчитывает, что испытания помогут всей отрасли оценить возможности работы локомотивов с тяговыми аккумуляторами. В планах компании снизить выбросы углекислого газа на 26 % до конца текущего десятилетия, а к 2050 г. добиться полной декарбонизации.
Компании Wabtec и General Motors подписали меморандум о взаимопонимании, предусматривающий адаптацию для применения на локомотивах двух технологий — тяговых аккумуляторных батарей системы Ultium и системы топливных элементов на водороде HYDROTEC.
Данные решения позволят ускорить разработку локомотивов FLXdrive (рис. 24) нового поколения на тяговых аккумуляторных батареях, которые обеспечат нулевые выбросы при тяге поездов.
Сейчас Wabtec построила и испытывает прототип такого локомотива мощностью 2400 кВт, который при тяге тяжеловесных поездов в составе сплотки с традиционными тепловозами позволяет снизить расход топлива и выбросы углекислого газа на 11 %. Довести эту долю до 30 % Wabtec намерена, увеличив мощность локомотива до 6000 кВт.
Помимо железных дорог США, локомотивы FLXdrive внедряются на железных дорогах Канады и Австралии.
Компании Progress Rail, Chevron и железная дорога BNSF подписали меморандум о взаимопонимании по продвижению проекта локомотива с энергоблоком на водородных топливных элементах (рис. 25). Целью проекта является подтверждение возможности применения водорода в качестве источника энергии для локомотивов. Стороны договорились, что Progress Rail спроектирует и построит прототип соответствующего локомотива для работы на магистральных линиях и/или для других видов работ. Chevron разработает технологию и инфраструктуру для заправки локомотивов водородным топливом, a BNSF в согласованный период времени предоставит инфраструктуру для испытаний прототипа.

Компания Progress Rail и железная дорога Norfolk Southern продолжают совместную работу по созданию маневрово-вывозного тепловоза серии GP34ECO (рис. 26).
По сравнению с выпущенными ранее тепловозами выбросы оксидов азота новым локомотивом снижены на 90 %, при этом существенно повышена эффективность использования топлива. Локомотив оснащен дизельным двигателем 12-710 EMD и системой очистки выхлопных газов на основе селективной каталитической нейтрализации, ранее получившей распространение на магистральных тепловозах.

Компания Alstom и обслуживающая Нью-Йорк железная дорога Long Island Rail Road, крупнейший оператор пригородных перевозок в Северной Америке, подписали соглашение о сотрудничестве. Компании будут совместно изучать возможности переоборудования электропоездов серии М-7 (рис. 27) с целью их оснащения тяговыми аккумуляторными батареями. Успешная реализация проекта позволит отказаться от использования поездов с тепловозной тягой, что будет способствовать улучшению экологической обстановки, а также обеспечит возможность беспересадочных сообщений между станциями, расположенными на электрифицированных и неэлектрифицированных участках сети. В то же время такое решение даст возможность избежать неэффективных затрат на электрификацию участков с недостаточно интенсивным движением.

КАНАДА
Железная дорога Canadian National и компания Progress Rail приступили к совместной работе с производителем биодизельного топлива Renewable Energy Group на предмет испытания топливных смесей, которые включают как биодизельное топливо, так и дизельное топливо из возобновляемых компонентов. Реализация совместной программы испытаний позволит прийти к лучшему пониманию того, насколько эффективным окажется влияние нового вида топлива на срок службы и эксплуатационную работу локомотивов.
В компании Progress Rail допустили использование смеси В20 с содержанием биодизельного топлива до 20 % для тепловозных двигателей EMD645 и EMD710. Использование смеси позволит повысить топливную экономичность двигателей тепловозов и их эффективность в эксплуатации, а также снизить уровень вредных выбросов без ущерба для рабочих параметров дизелей.
Также железная дорога Canadian National заказала у компании Wabtec грузовой локомотив FLXdrive с питанием от аккумуляторных батарей (рис. 28). Решение о приобретении локомотива было принято в русле обязательства компании сократить к 2030 г. выбросы парниковых газов на 43 % относительно уровня 2019 г. Сделке способствовало выделение компании гранта Департаментом охраны окружающей среды американского штата Пенсильвания.
Железная дорога Canadian Pacific получила грант на сумму 15 млн долл. США от некоммерческой корпорации Emissions Reduction Alberta на переоборудование двух тепловозов для работы на водородном топливе и на создание установки для производства водорода и заправки локомотивов, а также на открытие центра компетенции по применению водородного топлива на грузовом железнодорожном транспорте в канадской провинции Альберта (рис. 29).
Проект предусматривает создание установок для производства водорода и заправки локомотивов на сортировочных станциях Canadian Pacific. В Калгари предполагается ввести в эксплуатацию электролизную установку для получения водорода из воды. Электроэнергия для ее работы будет поступать от солнечных батарей. В Эдмонтоне для получения водорода планируется использовать установку для паровой конверсии метана из природного газа, добываемого в провинции Альберта.
Осуществление программы даст возможность оценить технические характеристики локомотивов на водородном топливе и инфраструктуры для снабжения водородом в реальных условиях эксплуатации и получить опыт, позволяющий перейти к дальнейшему развитию и коммерческому внедрению водородных технологий на железных дорогах.

КИТАЙ
В Китае начались эксплуатационные испытания первого локомотива на водородном топливе. Проект реализуется совместно государственной энергетической компанией SPIC и корпорацией CRRC (рис. 30). Участники проекта рассчитывают, что замена традиционных тепловозов на локомотивы с топливными элементами позволит сократить выбросы углекислого газа на 96 тыс. т ежегодно.

Локомотив, оборудованный топливными элементами на водороде и аккумуляторными батареями, имеет конструкционную скорость 80 км/ч, мощность 700 кВт и способен работать в автономном режиме в течение 24,5 ч.
Предполагается, что локомотивы на водородном топливе будут использоваться для маневровой и вывозной работы на неэлектрифицированных углевозных линиях и путях крупных промышленных предприятий.

ЯПОНИЯ
Японская компания East Japan Railway планирует начать в 2022 г. испытания двухвагонного поезда с гибридным водородно-аккумуляторным тяговым приводом FV-E991 HYBARI (рис. 31). В ходе испытаний предстоит оценить безопасность и эффективность работы системы при скорости движения поезда до 100 км/ч и загрузке топливных баков водородом под высоким давлением в объеме, обеспечивающем пробег 140 км без дозаправки.


Поезд создан East Japan Railway совместно с компаниями Hitachi и Toyota в рамках проекта стоимостью около 34,5 млн долл. США.
Компания East Japan Railway ставит целью замену к 2030 г. 440 дизель-поез-дов своего парка на более экологичные и ориентируется на водородное топливо как более экономичную альтернативу электрификации железных дорог.

АВСТРАЛИЯ
Горнодобывающия компания ВНР заказала для испытаний четыре локомотива с тяговыми аккумуляторами у двух американских изготовителей — Progress Rail и Wabtec. Поставка локомотивов запланирована на вторую половину 2023 г. У Progress Rail компания ВНР закупит два локомотива EMD Joule мощностью 14500 кВт (рис. 32), у Wabtec — два локомотива FLXdrive мощностью 7000 кВт. Компания рассчитывает, что частичный переход на локомотивы с тяговыми аккумуляторами позволит снизить выбросы углекислого газа на 30 %.
Горнодобывающая компания Rio Tinto, которая в 2019 г. запустила на своей железнодорожной сети беспилотные тяжеловесные поезда, приобретет у компании Wabtec четыре локомотива FLXdrive (рис. 33). Поставка запланирована на 2023 г. Компания Rio Tinto рассчитывает, что замещение части тепловозов локомотивами с тяговыми аккумуляторами поможет сократить выбросы соединений углерода на 50 % к 2030 г.

В настоящее время на железнодорожной сети Rio Tinto в Западной Австралии обращаются рудовозные поезда массой примерно 28 тыс. т, включающие сплотку из трех тепловозов и 240 вагонов. Локомотивы FLXdrive планируют применять вместе с тепловозами. Подзарядка аккумуляторов будет осуществляться за счет рекуперации энергии при торможении поезда и на специально построенных зарядных установках.
Горнодобывающая компания Fortescue Metals Group приобрела два локомотива серии ВЕ14.5ВВ (рис. 34) с тяговыми аккумуляторами емкостью 14500 кВт-ч у компании Progress Rail для вождения тяжеловесных поездов. Первый локомотив планируется передать заказчику в 2023 г. Компания Fortescue Metals Group намерена обеспечить углеродную нейтральность своей деятельности к 2030 г.
Горнодобывающая компания Roy Hill приобретет у компании Wabtec локомотив FLXdrive с питанием от аккумуляторных батарей для вождения тяжеловесных поездов (рис. 35). Компания Roy Hill получит в 2023 г. локомотив FLXdrive, который в сплотке с тепловозами серии «Evolution» обеспечит тягу поездов массой 35 тыс. т и длиной 2,7 км. В настоящее время для вождения таких поездов используются четыре тепловоза серии «Evolution». Замена одного из них на локомотив FLXdrive позволит рекуперировать энергию при торможении поезда и использовать ее для подзарядки тяговых аккумуляторов, снижая тем самым расход дизельного топлива.
Применение системы Trip Optimizer на основе искусственного интеллекта обеспечит энергоэффективный режим движения поезда. Локомотив FLXdrive будет адаптирован для работы в условиях экстремальной жары в регионе Пилбара, где температура окружающей среды может подниматься до 55 °C. В частности, предусмотрено оборудовать локомотив специальной системой жидкостного охлаждения.

ТАИЛАНД
Министерство транспорта Таиланда и Государственные железные дороги Таиланда разрабатывают план закупок на период до 2024 г. и оценку расходов на организацию местного производства тягового подвижного состава с питанием от аккумуляторных батарей или переоборудование существующих локомотивов.
Минтранс намерен в 2022 г. переоборудовать первые тепловозы в локомотивы с тяговыми аккумуляторами и приступить к их опытной эксплуатации в 2023 г.
Государственные железные дороги Таиланда совместно с таиландским Институтом развития железнодорожных технологий и другими вузами страны изучат возможность переоборудования для этих целей четырех тепловозов постройки компаний General Electric или Alstom.
Минтранс планирует также до 2024 г. закупить 20 маневровых локомотивов с питанием от аккумуляторных батарей.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК