Современный – значит водородный

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

С.В. Китаев, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., советник директора предприятия – начальник Службы технической политики СПб ГУП «Горэлектротранс»

И.К. Ландграф, заместитель директора по направлению водородной энергетики – главный конструктор НВЭ, Филиал «ЦНИИ СЭТ» ФГУП «Крыловский государственный научный центр»

С.А. Живулько, начальник научно-исследовательского отдела проектирования энергоустановок Филиал «ЦНИИ СЭТ» ФГУП «Крыловский государственный научный центр»

Многочасовые пробки на улично-дорожной сети становятся распространенным явлением для большинства городов, оказывающим негативное влияние на экологию. Данная ситуация толкает администрацию городов к решению указанных проблем путем ограничения пользования личным транспортом (организация платных парковок, ограничения проезда) в пользу городского общественного транспорта.

СПб ГУП
Горэлектротранс» обеспечивает перевозку пассажиров
экологически чистым электрическим транспортом
Протяженность транспортной сети:
1875,2 км
Количество маршрутов:
трамвай – 38
троллейбус – 46
Подвижной состав:
трамвай – 764 ед.
троллейбус – 695 ед.
Количество пассажиров:
Перевезено в 2018 году 311,8 млн пассажиров

В целях решения указанных проблем необходимы повышение приоритета движения городского пассажирского транспорта, приравнивание трамвая на обособленном полотне к железнодорожному транспорту, организация приоритетного проезда перекрестков и пешеходных переходов для трамвая, организация выделенных полос для общественного транспорта с возможностью выезда за линию делиниации в случае необходимости.

Также необходимо ввести ограничения для движения личного транспорта в центральной части городской агломерации путем введения оплаты за въезд в центр в дневное время (по примеру Сингапура) с использованием транспондеров, аналогичных используемым на ЗСД в Санкт-Петербурге.

Инновационные технические решения позволяют использовать троллейбусы без подключения к контактной сети по технологии,  снованной на использовании литиевых батарей, суперконденсаторов и ионисторов.

Например, правительство Китая намерено выделить 300 млрд долларов на развитие экологичного транспорта и необходимой для его распространения инфраструктуры. На такие масштабные расходы они решились, потому что экология в Поднебесной становится катастрофической. Ведущие европейские страны также активно начинают использовать электробусы на городском пассажирском транспорте.

В Санкт-Петербурге в 2018–2019 годах приобретено 125 троллейбусов с увеличенным автономных ходом, или так называемых электробусов IMC с динамической зарядкой в движении (безрельсовое механическое транспортное средство контактного типа с электрическим приводом, получающее электрический ток от внешнего источника питания через двухпроводную контактную сеть с помощью штангового токоприемника и оснащенное тяговыми аккумуляторными батареями, зарядка которых осуществляется во время движения под контактной сетью (технология IMC, in-motion charging).

В 2019 году продолжилось введение в постоянную эксплуатацию электробусов с динамической зарядкой. В начале года поступило 25 новых электробусов по контракту 2018 года, в настоящее время завершается приемка еще 16 новых обычных троллейбусов по контракту 2019 года. Результатами реализации проекта является увеличение маршрутной сети экологического транспорта. Также за счет повышения маневренности электробуса улучшилась экологическая обстановка на улично-дорожной сети, троллейбус стал меньше препятствовать другим участникам движения при маневрировании.

Электробус с динамической подзарядкой является переосмысленной идеей троллейбуса и одновременно дальнейшим его развитием (в России данный термин был разработан маркетологами ЗАО «Тролза»). Таким образом, появилась возможность наиболее рационально использовать существующие троллейбусные линии, при этом требуется установка на электробус относительно небольшого количества литиевых батарей (тем самым снижается его масса и стоимость).

В начале 2019 года в город поступило 25 новых электробусов по контракту 2018 года, в настоящее время завершается приемка 16 новых обычных троллейбусов по контракту 2019 года.

Сейчас в Санкт-Петербурге электробусы с динамической зарядкой ходят по семи маршрутам (№2, 12, 17, 18, 23, 41, 43) в Приморском, Красносельском,Калининском, Выборгском, Невском и Красногвардейском районах. Готовится и еще один маршрут. У электробусов с динамической зарядкой нет простоев на конечных станциях, как у электробуса с быстрой зарядкой, или в депо как у электробуса с ночной зарядкой, так как зарядка батарей производится во время движения по маршруту. Машины обладают высокой  пассажировместимостью, так как тяговые батареи небольшие и не занимают много места. Таким образом, электробус IMC с динамической зарядкой в движении позволяет наиболее рационально использовать существующие троллейбусные линий, и при этом требуется установка относительно небольшого количества литиевых батарей на электробус (тем самым снижается его масса и стоимость).

Рисунок 4.

В 2019 году продолжилось приобретение новых трамваев для нужд СПб ГУП «Горэлектротранс». Так в августе 2019 года была приобретена 21 единица современных 100% низкопольных трехсекционных трамваев производства ООО «ПК Транспортные системы» для  обслуживания трамвайных маршрутов в юго-западной части Санкт-Петербурга (см. рис. 4).

Статистика роста пассажиропотока убедительно доказывает правильность выбранной стратегии развития электрического транспорта Санкт-Петербурга.

Запланировано приобретение 142 троллейбусов в 2020 году, из них 35 – с увеличенным автономным ходом (электробус IMC). В феврале 2019 года между ФГУП «Крыловский государственный научный центр» и СПб ГУП «Горэлектротранс» было заключено соглашение о сотрудничестве, имеющее своей целью создание действующего макетного образца трамвая на базе серийного ЛМ-68М2 с энергопитанием от водородной энергоустановки на топливных элементах (ЭУТЭ) – проект «Водородный трамвай».

Этот проект «Водородный трамвай» осуществлялся за счет собственных средств предприятий-участников и в октябре–ноябре был представлен научному сообществу России, средствам массовой информации и населению Санкт-Петербурга (см. рис. 1). Суть проекта «Водородный трамвай» заключалась в создании макетного образца транспортной испытательной платформы для отработки эксплуатационных режимов ЭУТЭ в составе системы электродвижения транспортного средства в городских условиях и демонстрации преимуществ водородной энергетики администрации города и общественности.

Расширение маршрутной сети экологического транспорта на 23,5 км.
Увеличение количества пассажиров, на 588600 человек в месяц

Успешная реализация проекта позволила сократить технологическое отставание в области создания беспроводного электротранспорта от ведущих мировых промышленно развитых стран, в первую очередь Германии и Китая, где беспроводные трамваи и поезда на основе ЭУТЭ уже находятся в эксплуатации.

ЭУТЭ представляет собой сложный комплекс систем,  обеспечивающих преобразование химической энергии водорода в электрическую энергию требуемых параметров.

На данный момент в Санкт-Петербурге имеются семь действующих маршрутов с эксплуатацией электробусов с динамической зарядкой: №2, 12, 17, 18, 23, 41, 43 в Приморском, Красносельском, Калининском, Выборгском, Невском и Красногвардейском
районах города. Все маршруты захватывают пассажиропоток крупных центров новой жилищной застройки указанных районов.

Электроэнергия постоянного тока, вырабатываемая в электрохимическом генераторе (см. рис. 2) ЭУТЭ с изменяющимся в зависимости от нагрузки напряжением, преобразовывалась в тот род тока и то напряжение, которые обеспечивают работу  тяговых электродвигателей для движения трамвая.Исследованы вопросы согласования работы электрохимического генератора и устройства преобразования электроэнергии (инвертор), настроена совместная работа всех этих систем, отлажена технология, которая в дальнейшем может быть пригодной для серийного выпуска ЭУТЭ. При этом сам проект явился лишь стартовой площадкой, главной же целью сотрудничества является разработка, создание и коммерческое внедрение инновационного беспроводного городского электротранспорта на базе ЭУТЭ (см. рис. 3).

Целесообразность и эффективность оснащения городского транспорта, в том числе трамваев, энергоустановками на топливных элементах определяется в первую очередь их высокой экономичностью, эксплуатационными и экологическими характеристиками, а именно:

• полное отсутствие вредных выбросов во время работы;

• отсутствие шумов и вибраций при работе;

• высокая маневренность на всех режимах нагрузки, практически мгновенный запуск;

• высокий КПД (в процессе эксплуатационных испытаний достигнуто значение КПДэхг=56%, фактическое потребление водорода 0,22 кг H2/км при измеренном удельном расходе электроэнергии в режиме автономного хода 4,1 кВт*ч/км и средней мощности ЭУТЭ около 30 кВт);

• высокая надежность и возможность дистанционного управления и тестирования;

• минимальные затраты на обслуживание, длительный период межрегламентного обслуживания (12 мес.), независимо от величины пробега транспортного средства;

• минимальное время заправки ЭУТЭ водородом (несколько минут), значительно меньшее, чем требуется для зарядки аккумуляторных батарей.

Применение такого типа городского беспроводного транспорта, оснащаемого ЭУТЭ, при увеличении первоначальных затрат (стоимости) на изготовление транспортных средств на 15-20% и при обеспечении соответствующей инфраструктурой для производства водорода из дешевого углеводородногосырья (природного газа или  метана), позволит значительно сократить капитальные и эксплуатационные расходы:

• для центральных районов возможность вывода из эксплуатации и демонтажа объектов обслуживающей инфраструктуры, в первую очередь контактной сети (цена оборудования одного километра составляет 10–12 млн рублей) и дорогостоящих (цена одной подстанции 120–130 млн рублей) тяговых подстанций;

• для окраинных районов, особенно для «вылетных» линий (Купчино, Шушары, Красное Село и т. д.), отсутствие необходимости создавать обслуживающую инфраструктуру (контактные сети, тяговые подстанции, кабельные трассы и т. п.);

• снижение затрат на производство электроэнергии.

 

Создать комментарий

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

English EN Finnish FI Russian RU
Размер шрифта
Контраст