logo
logo
Войти на сайт
Регистрация на сайте
Укажите ваши данные для регистрации

Водородный поезд нуждается в комфортных условиях

Андрей Заручейский, директор научного центра «Тяга поездов» АО «ВНИИЖТ»

Применению топливных элементов и использованию водорода в качестве топлива в мире уделяется большое внимание. Это направление получило активное развитие и в нашей стране. Для концентрации в ОАО «РЖД» знаний и опыта в области водородной энергетики, проведения исследований, испытаний технических средств и технологий на базе ВНИИЖТа планируется создание водородного кластера.

Как показали прошедшие в конце 2020 года тематические конференции, исследования в области водородных технологий ведутся во многих научных центрах и касаются всех основных аспектов водородной энергетики – от производства, хранения и транспортировки водорода до его использования в топливных элементах и ключевых технологий самих топливных элементов – мембран.

Основные преимущества водородных топливных элементов в сравнении с традиционными двигателями внутреннего сгорания – высокий КПД, а также полное отсутствие вредных выбросов в окружающую среду.

Для транспорта использование водородных топливных элементов это ещё и переход к новому технологическому укладу, так как они лишены изнашивающихся узлов трения, свойственных двигателям внутреннего сгорания. Главным недостатком таких элементов остаётся высокая стоимость. Причём речь идёт как о самих топливных элементах, так и используемом в них водороде.

Для развития водородных технологий в России и обеспечения конкурентоспособности отечественной промышленности на мировом рынке Правительством России принят план мероприятий «Развитие водородной энергетики в РФ до 2024 года», предусматривающий, в частности, создание опытного образца железнодорожного транспорта на водороде не позднее 2024 года.

Пилотным проектом комплексного внедрения водородных технологий в отрасли стала организация пассажирского сообщения на острове Сахалин с применением поездов на водородных топливных элементах. Соответствующее соглашение о сотрудничестве и взаимодействии было подписано 4 сентября 2019 года между правительством Сахалинской области, ОАО «РЖД», госкорпорацией «Росатом», АО «Трансмашхолдинг». Документ предусматривает создание комплексной водородной технологии, включающей в себя производство, хранение, транспортировку водорода, и пункты экипировки, а также эксплуатацию и техническое обслуживание водородных поездов (В-поездов). Также на Сахалине предусматривается создание экспертного и образовательного центра по водородным технологиям.

ВНИИЖТ проработал эксплуатационную модель пригородных поездов и финансовую модель проекта. Определены и ключевые параметры подвижного состава. Расчёты показали, что эксплуатация водородных поездов даст возможность снизить выбросы вредных веществ на 67 тонн в год с одного поезда.

Между тем расчёты по финансовой модели показали, что при перевозках пассажиров на Сахалине В-поездами при заданной стоимости топлива и цене поезда экономического эффекта, в сравнении с рельсовыми автобусами на дизельном топливе, для всех участников проекта добиться невозможно. Поэтому главной целью первого этапа проекта является выбор оптимальных технологических решений, обеспечивающих минимальные затраты в производстве и эксплуатации. Также следует определиться с вариантами субсидирования развития водородных технологий и эксплуатации поездов, позволяющих в кратчайшие сроки достичь результативности, сравнимой с эксплуатацией рельсовых автобусов РА3.

Реализация пилотного проекта и последующее тиражирование опыта на другие регионы поставит вопрос применения водородных технологий на локомотивах и других типах подвижного состава, а также в стационарной энергетике. Европейские специалисты считают, что водородные технологии, отработанные на пригородных поездах, впоследствии будут применены на маневровых локомотивах.

Нами проведена предварительная оценка возможности создания тягового подвижного состава на топливных элементах. Она показала сложность размещения требуемого запаса водорода на борту тягового подвижного состава. Так, для маневрового локомотива на борту можно разместить практически только суточный запас топлива. Для магистральных локомотивов запас топлива может быть размещён только в тендере, по аналогии с газомоторными локомотивами. Эти ограничения предъявляют новые требования к экипировке локомотивов водородным топливом, а также к вопросам производства и доставки водорода, поскольку это напрямую влияет на экономику проектов.

Создав подвижной состав и обеспечив его водородным топливом, необходимо подготовить инфраструктуру депо к его обслуживанию и ремонту. Существенную часть здесь составляет обеспечение промышленной безопасности, в частности установки легкосбрасываемых оконных рам, монтажа систем обнаружения утечек водорода, систем вентиляции и пожаротушения, установки дополнительных открывающихся фрамуг. Можно проследить аналогии с подготовкой инфраструктуры к эксплуатации газомоторных локомотивов. Основные отличия кроются в особенностях метана и водорода.

Обслуживание водородных топливных элементов сводится преимущественно к плановой замене воздушных фильтров, а ремонт – к замене ячеек по исчерпании их ресурса. Это может производиться на площадке производителя или его представителями. В депо потребуется специализированное оборудование для поиска утечек водорода, опрессовки газовой системы поезда, а также участок для проведения ревизии газовых баллонов – в случае, если местные специализированные организации не могут обеспечить проведение работ в требуемых объёмах и в заданные сроки. Нельзя забывать и о подготовке эксплуатирующего и ремонтного персонала. Без этого невозможна безопасная эксплуатация технических средств на основе водородных технологий.

Эффективное развитие водородных технологий требует взаимной увязки проектов создания технических средств, обучения персонала, подготовки инфраструктуры и разработки нормативной базы. Эти процессы сводятся в дорожную карту по развитию водородной энергетики, которая формируется в настоящее время. Для получения знаний и опыта в ОАО «РЖД» в области водородной энергетики, проведения исследований, испытаний технических средств и технологий на базе ВНИИЖТ планируется создание водородного кластера.


Гудок