Объединенный ученый совет РЖД, заседание которого состоялось 18 июля, обсудил технологии повышения эффективности передачи и распределения электроэнергии на сети РЖД. Речь шла о сверхпроводниковых накопителях энергии, водородных технологиях и других технологических решениях, способных повысить экологичность железнодорожного транспорта.

Необходимость внедрения новых энергосберегающих и экологичных технологий диктуется Стратегией развития железнодорожного транспорта, принятой Международным союзом железных дорог (МСЖД), в который входит ОАО "РЖД", напомнил председатель Объединенного ученого совета ОАО "РЖД" Борис Лапидус.

Согласно этому документу к 2030 году конечное потребление электроэнергии в результате эксплуатации поездов должно сократиться на 30%, а средние выбросы CO2 – на 50%. К 2050 году МСЖД планирует перейти к безуглеродной эксплуатации поездов и предоставлять потребителям климатически нейтральную транспортную услугу.

С обзором электрохимических источников тока, применимых на железнодорожном транспорте, выступил руководитель Центра компетенций Национальной технологической инициативы при Институте проблем химической физики РАН Юрий Добровольский. По его словам, российские ученые располагают технологиями для производства систем электроснабжения транспорта на основе водородных топливных элементов. За такими элементами – будущее, поскольку их энергоемкость превышает энергоемкость любых систем на основе аккумуляторных батарей или двигателей внутреннего сгорания, подчеркнул Юрий Добровольский. К тому же водородные топливные элементы дешевы в обслуживании, у них длительный срок службы, они экологически безопасны.

Но, как отметил заведующий отделением "Тяговый подвижной состав" АО "ВНИИЖТ" Андрей Заручейский, в настоящее время стоимость водородного топлива не может составлять менее 250 руб. за килограмм, что в несколько раз выше цены дизельного топлива.

О потенциальных преимуществах замены используемых на локомотивах электрических аккумуляторов на сверхпроводниковые индуктивные накопители энергии (СПИН) рассказал заведующий лабораторией тяговых и вспомогательных преобразователей АО "ВНИКТИ" Никита Банькович. По его словам, уже стало возможным промышленное применение этих устройств, позволяющих накапливать электроэнергию с использованием эффекта сверхпроводимости, создаваемого криогенной установкой.

Современные мобильные СПИНы занимают мало места, способны запасать от 200 МДж (55 кВт/ч) до 5800 МДж (1600 кВт/ч) и могут применяться как на маневровых и магистральных локомотивах, так и на тяговых подстанциях – для замены аккумуляторов и в качестве стабилизирующих модулей, сглаживающих колебания напряжения в контактной сети.

По словам Никиты Баньковича, годовая экономия топлива для маневрового тепловоза со СПИНом может достигать 35%, для магистрального – 12%, а энергоемкости стационарного СПИНа может хватить для движения электровоза типа 4ЭС5К с поездом весом 7100 тонн на длительной скорости в течение 30 минут.

Заведующий кафедрой "Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы" Московского авиационного института (МАИ) Константин Ковалев рассказал о применении на железнодорожном транспорте кинетических накопителей энергии (КНЭ). Принцип действия таких устройств основан на преобразовании электрической энергии в кинетическую и обратно с использованием высокоскоростного вращающегося маховика. Маховик поддерживается системой магнитной левитации и находится в вакуумной камере, что позволяет снизить потери энергии. По словам Константина Ковалева, эти устройства приобретают все большую популярность благодаря высокой удельной мощности (до 1600 Вт/кг против 315 у литий-ионных батарей), значительно более высокому ресурсу, сроку службы до 20 лет и более низкой стоимости владения ($85/кВт в год против $200/кВт у литий-ионных батарей). Константин Ковалев сообщил, что специалисты МАИ завершили работы по постройке собственной установки КНЭ и готовы к разработке промышленной версии устройства.

Участники совета намерены рекомендовать ОАО "РЖД" разработку технологий инерционных и индуктивных накопителей энергии в качестве перспективного направления научных исследований.