Перспективы развития водородных поездов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №28 (370) июль 2021 г.

Дата публикации: 09.07.2021

Статья просмотрена: 29 раз

Библиографическое описание:

Ключников, И. С. Перспективы развития водородных поездов / И. С. Ключников, Я. А. Бучанова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 28 (370). — С. 34-36. — URL: https://moluch.ru/archive/370/83172/ (дата обращения: 23.01.2022).



В статье анализируются данные по загрязнению окружающей среды парниковыми газами CO 2 железнодорожной инфраструктурой. Отражена величина затрат компании ОАО «РЖД» на экологическую безопасность. Рассмотрены пути уменьшения углеродного следа посредством внедрения в эксплуатацию водородных поездов. Проведен анализ перспективы цен на производство чистого водорода.

Ключевые слова: водород, водородные топливные элементы, водородные поезда,ОАО «РЖД», декарбонизация, железные дороги, углеродный след, железнодорожный транспорт.

В наше время остро встает вопрос о дальнейшем благополучии экологической обстановки. Причиной этому служит увеличение объема выбросов парниковых газов и твердых частиц в атмосферу, вследствие чего усугубляется ситуация с парниковым эффектом, при этом страдают экосистемы регионов, возрастают затраты на стабилизацию экологии. Загрязнение воздуха приводит к повреждению зданий, потере урожая в сельскохозяйственном секторе, а также неблагоприятно влияет на природу и биоразнообразие. В связи с этим, затраты ОАО «РЖД» в 2019 году на ресурсосбережение составили 3,9 млрд. руб. [1].

Железнодорожные структуры, несмотря на применение поездов на электрической тяге, являются источником выброса парниковых газов (CO 2 — углекислый газ) из-за эксплуатации дизель-поездов, которые в большей мере оставляют углеродный след. По статистике железнодорожные структуры в Европе производят 1,8 % выбросов CO 2 после переработки топлива в сфере транспорта. Средние коэффициенты эмиссии парниковых газов в мировых грузовых перевозках составляют 35 г/т*км для поездов на дизельной тяге и 18 г/т*км для поездов на электрической тяге. [2]

Прогрессивные страны мира сфокусированы на поиске методов низкоуглеродного энергетического обеспечения транспортных средств. Одним из таких перспективных направлений развития является использование поездов на водородных топливных элементах, так как в качестве результата электрохимической реакции в топливном элементе в окружающую среду выделяется только вода, а не углекислый газ. При помощи данной технологии в Германии в 2018 году поступил в эксплуатацию поезд Coradia iLint на водородной тяге. [3]

На данный момент для сравнения ведущих моделей локомотивов мы можем проанализировать данные, полученные только на основе пассажирских перевозок, поскольку введение в эксплуатацию грузовых водородных поездов все еще остается в проекте. Сведем данные нашего исследования в таблице 1.

Таблица 1

Параметры эксплуатируемых локомотивов с учетом вагонов

Наименование локомотива

ТЭП70БС

Coradia iLint

ЭС2Г «Ласточка»

ЭВС

«Сапсан»

Конструкционная скорость, км/ч

160

140

160

250

Вид тяги

тепловозная

водородная

электрическая

электрическая

Цена поезда, млн. €

⁓ 4,6

⁓ 5,1–5,6

⁓ 8,7

⁓ 39,5

На основе отраженных данных можно сделать вывод о том, что Coradia iLint проигрывает по показателю скорости ведущим локомотивам своей отрасли, однако в цене имеет преимущество с расчетом на дальнейшее развитие и удешевление производства. Следует отметить, что водородные топливные элементы не так долго находились в разработке по сравнению с дизельными и электродвигателями. Вследствие этого, научное и промышленное сообщества нацелены на дальнейшее развитие рассматриваемой технологии.

Несмотря на отсутствие углеродного следа, что является главным достоинством использования водорода в железнодорожных проектах, у него имеются существенные недостатки. Его главными минусами выступают такие факторы, как высокая стоимость низкоуглеродного «зеленого» производства, трудность транспортировки. Этим во многом обусловлен локальный характер производства и потребления. В случае успешного развития технологий нормированная себестоимость водорода (с учетом производства, транспортировки и хранения) должна снизиться, а география и объемы потребления — расшириться. По оценке IRENA (2019 год), стоимость 1 кг водорода на базе ветровой энергии составляет в среднем около 4 долларов, солнечной — почти 7 долларов, тогда как производство из угля или газа обходится в 1,5–2,5 долларов. С развитием технологий эта разница исчезнет далеко после 2030 года, что послужит весомым фактором для повсеместного внедрения водородных технологий. [4]

Технология производства чистого «зеленого» водорода прорабатывается в России такими компаниями, как ПАО «Газпром» и Томский политехнический университет. Также данной технологией занимаются в Германии (BASF, Wintershall Dea, Linde, Uniper, Технологический институт Карлсруэ), в Испании (Мадридский политехнический университет) и еще несколько организаций в других странах. [5] За счет обмена научными разработками и того факта, что в сентябре 2019 г. подписано соглашение между ГК «Росатом», ОАО «РЖД» и АО «Трансмашхолдинг» о сотрудничестве и взаимодействии по проекту организации железнодорожного сообщения с применением поездов на водородных топливных элементах, ГК «Росатом» может выступить в качестве поставщика водорода, топливных элементов и другого ключевого оборудования проекта — все это будет способствовать внедрению водородных поездов в России. [6]

Таким образом, на основании проведенного исследования, можно сделать вывод о том, что водородные технологии могут иметь перспективу развития на железной дороге и стать хорошей альтернативой устаревающим антиэкологичным технологиям. На данный момент стоимость и опасность снабжения водородным топливом неоправданно высоки, однако, при должном финансировании, разработки помогут водородному виду тяги стать более доступным меньше, чем через декаду. Стоит отметить, что в случае развития поездов на водородных топливных элементах, ОАО «РЖД» сможет сократить финансирование программы ресурсосбережения и вложить данные средства в новые проекты. И пусть железнодорожный вклад в мировую экологию не будет так велик, но развитие в данной области позволит пассивно влиять на принятие низкоуглеродного потребления, а также необходимо учитывать любые аспекты улучшения экологии для предотвращения необратимых последствий.

Литература:

  1. Отчет о деятельности ОАО «РЖД» 2019 в области устойчивого развития [Электронный ресурс]: корпоративный социальный отчет: 2019. URL: https://company.rzd.ru/ru/9386 (дата обращения: 01.07.2021).
  2. Как экологические проекты вписываются в бизнес-планы корпораций. — Текст: электронный // РБК Тренды: [сайт]. — URL: https://trends.rbc.ru/trends/green/5d66a4dc9a79476452ce9eaf (дата обращения: 03.07.2021).
  3. Coradia iLint — the world's 1st hydrogen powered train. — Текст: электронный // Alstom: [сайт]. — URL: https://www.alstom.com/solutions/rolling-stock/coradia-ilint-worlds-1st-hydrogen-powered-train (дата обращения: 04.07.2021).
  4. Водородная энергетика [Электронный ресурс]: энергетический бюллетень: электрон. журн. 2020. № 89. URL: https://ac.gov.ru/publications/topics/topic/2290 (дата обращения: 04.07.2021).
  5. Чистый водород из природного газа. — Текст: электронный // Газпром: [сайт]. — URL: https://www.gazprom.ru/press/news/reports/2020/pure-hydrogen/ (дата обращения: 05.07.2021).
  6. Россия развивает технологии применения водорода на железнодорожном транспорте. — Текст: электронный // Росатом: [сайт]. — URL: https://www.rosatom.ru/journalist/news/rossiya-razvivaet-tekhnologii-primeneniya-vodoroda-na-zheleznodorozhnom-transporte/ (дата обращения: 05.07.2021).
Основные термины (генерируются автоматически): поезд, BASF, IRENA, газ, дальнейшее развитие, данные, окружающая среда, Россия, углекислый газ, углеродный след, электрическая тяга, элемент.


Ключевые слова

железнодорожный транспорт, водород, ОАО «РЖД», железные дороги, углеродный след, водородные топливные элементы, водородные поезда, декарбонизация
Задать вопрос