Фирмы разрабатывают новую технологию для электрификации поездов

Каждый день тысячи пассажиров, направляющихся на юго-запад в поездах, отправляющихся со станции Олдершот, проезжают мимо группы солнечных батарей, расположенных рядом с путями. Лишь немногие, если таковые имеются, могут заметить установку. Но поезд, в котором они едут, черпает энергию из него.

«В солнечный день, если вы садитесь на поезд через Олдершот, немного энергии для этого поезда будет поступать от этих солнечных батарей», — говорит Лео Мюррей, соучредитель и исполнительный директор Riding Sunbeams, стартапа, целью которого является использование возобновляемых источников энергии для проектов электрификации железных дорог.

Верховая езда на солнечных лучах построил массив Олдершот в 2019 году . Он небольшой по размеру, всего 40 киловатт, что эквивалентно примерно 10 солнечным батареям на крыше, которые можно найти в типичном британском доме. Но это демонстрирует, как возобновляемые источники энергии могут напрямую поставляться на железные дороги.

Мало того, г-н Мюррей говорит, что в настоящее время это единственная солнечная батарея в стране, которая подает электроэнергию непосредственно на железные дороги для движения поездов. «Если вы железнодорожная компания, это самая дешевая электроэнергия, которую вы можете купить», — добавляет он.

По всей стране и по всему миру многие поезда до сих пор ездят на дизельном топливе – ископаемом топливе. Чтобы перейти на электричество, у железнодорожных операторов традиционно было два варианта: электрифицированная железная дорога или воздушные линии, к которым поезда подключаются. пантографы в форме руки на их крышах. Установка любой из этих систем может быть дорогостоящей и технически сложной.

Но инженеры работают над новыми способами реализации таких технологий, а также появляются совершенно другие альтернативы, которые могут ускорить проекты электрификации.

Ключевым барьером на пути электрификации часто являются ограничения местной электросети. трудно получить доступ к большому соединению для питания ваших поездов. «Эта проблема стала намного, намного хуже», – говорит г-н Мюррей.

Вот почему он считает солнечные панели столь полезными для реализации проектов электрификации железных дорог.

Г-н Мюррей говорит, что после проекта Олдершота он надеялся, что Riding Sunbeams продолжит создание полномасштабного коммерческого пилотного проекта. Но помешали проблемы с финансированием.

Однако теперь компания Network Rail, владеющая и обслуживающая железнодорожную инфраструктуру в Великобритании, ищет поставщиков для проектов возобновляемой энергетики на железнодорожном транспорте.

«Это очень важный вопрос», — говорит г-н Мюррей, объясняя, что его компания планирует подать заявку на контракт.

Однако новые проекты приносят новые сложности. В Олдершоте трасса уже была электрифицирована – к существующей системе нужно было подключить солнечные панели.

Но для поездов, которые отключают дизельное топливо и переходят на воздушные линии, использовать солнечную энергию сложнее. Это связано с тем, что солнечные панели производят электричество постоянного тока (DC), тогда как воздушные линии используют переменный ток (AC).

В Англии предпринимаются усилия по развитию новое преобразовательное устройство хотя это могло бы решить эту проблему.

Кроме того, перекресток Колтон между Лидсом и Йорком, самый быстрый железнодорожный узел в Великобритании, по которому поезда развивают скорость до 125 миль в час, недавно был электрифицирован с помощью программного обеспечения, разработанного в Университете Хаддерсфилда.

Программное обеспечение создает 3D-модель системы воздушных линий, позволяя инженерам планировать ее строительство в мельчайших деталях, что снижает затраты за счет устранения необходимости в определенных формах традиционных испытаний и оценок.

«В программном обеспечении все было указано с точки зрения измерений», — говорит Жоау Помбо, заместитель директора университетского института железнодорожных исследований. «С августа на этом перекрестке все поезда ходят на максимальной скорости».

Но существуют совершенно другие идеи по электрификации. Польский стартап Nevomo разработал электромагнитную двигательную установку. Он модернизирован на существующие рельсы, вставив толстый алюминиевый трос в ограждение, проходящее между рельсами. Это создает магнитное поле, достаточно сильное, чтобы приводить в движение грузовые вагоны, оснащенные магнитами.

«Мы полностью отказываемся от локомотивов», — говорит Бен Пачек, основатель и генеральный директор. «Каждый вагон становится независимым. Они также могут действовать группами».

По словам г-на Пачека, ключевым преимуществом этой технологии является то, что она позволяет операторам очень быстро останавливать грузовые вагоны – и, как следствие, это означает, что они в принципе могут безопасно размещать множество независимо движущихся вагонов относительно близко друг к другу на одном участке железной дороги, увеличивая плотность грузовых перевозок на определенном участке.

Nevomo надеется запустить практическое внедрение своей технологии на сталелитейном заводе в Бремене (Германия) и в порту Индии в следующем году.

Они будут относительно небольшими по масштабу, каждая будет охватывать расстояние менее 1 км (0,6 мили). Но г-н Пачек надеется увидеть в будущем более крупные объекты. «В такой консервативной среде, как железная дорога, нам нужно сначала как следует это продемонстрировать».

Можно было бы автоматизировать движение вагонов с электромагнитным приводом, добавляет он, хотя первоначально ими будут управлять дистанционно люди-операторы.

В США Parallel Systems также работает над электрификацией отдельных грузовых вагонов, чтобы они могли самостоятельно передвигаться по железнодорожной сети, но совсем по-другому, с помощью аккумуляторов. По словам соучредителя и генерального директора Мэтта Соула, вагоны фирмы будут иметь запас хода 800 км.

Он описывает это как перемещение посылок по распределительному центру – «атомизированный груз», совершенно непохожий на традиционные грузовые поезда с локомотивной тягой, которые можно более 2 км в длину. «Мы сосредоточены на более коротких вещах, которые они не делают», – говорит г-н Соул.

Он добавляет, что его цель не заменить грузовые локомотивы, а скорее предложить железнодорожную услугу доставки, которая могла бы конкурировать с автомобильными перевозками. «Если мы просто захватим 10% рынка грузоперевозок, мы удвоим железнодорожную отрасль», — говорит он.

Стюарт Хиллмансен из Бирмингемского университета, который в прошлом работал с Riding Sunbeams, говорит, что организация движения отдельных грузовых поездов по существующей железнодорожной сети может быть «довольно сложной задачей – особенно на [British] железные дороги».

Но он говорит, что новые технологии помогают облегчить электрификацию – и что электрифицированные поезда в целом теперь являются наиболее подходящим вариантом для новых железных дорог.

«Все эти технологии физически реализуемы и могут работать, главное — управлять экономическим обоснованием», — говорит он.