ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

В современных условиях хозяйствования не приходится сомневаться в необходимости энергосбережения во всех отраслях, в том числе и на транспорте. Железнодорожный транспорт – один из самых востребованных и эффективных. Однако, он один из самых энергоемких. В доказательство этого утверждения можно привести данные годового отчета ОАО РЖД за 2017 год, где указано, что железнодорожный транспорт является потребителем порядка 5 % всей электроэнергии России и 11% дизельного топлива [3]. При этом до 10% всех расходов по перевозочным видам деятельности холдинга идёт на электроэнергию.

Повышению энергоэффективности способствует внедрение инновационных технологий энергосбережения. При этом, освобождаются средства  на развитие собственно перевозок пассажиров и грузов. На самом высоком уровне в России говорят о необходимости внедрения инноваций, на этом фоне процессы энергоэффективности стали одним из трендов последних лет. Россия значительно отстает от ведущих стран Европы в деле внедрения энергоэффективных систем, что вполне объяснимо – Европа зависит от импортных энергоносителей и высокой стоимости закупок. Россия, в отличие от Европы, обладает значительными запасами энергоресурсов и огромными территориями, что позволяло до недавнего времени легкомысленно относиться к процессам энергоэффективности. Финансовый кризис 2014 года заставил в очередной раз задуматься о необходимости внедрения новых технологий. Эти процессы уже начались как в сфере материального производства, так и в непроизводственной сфере.

Понятие энергоэффективность дано в Федеральном Законе № 261 от 23.11.2009 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности». Энергетическая эффективность - характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю» [1]. То есть, можно говорить о том, что энергоэффективность – это ключевой фактор повышения рентабельности железнодорожного транспорта [7].

О необходимости энергосбережения на железной дороге говорят специалисты отрасли. Например, в «Энергетической стратегии ОАО «РЖД» указана одна из задач - развитие собственной генерации энергии [6]. В ближайшей перспективе в компании будут реализованы следующие инновационные технологии в области обеспечения энергетической эффективности:

• повышение эффективности использования энергии рекуперации;
• внедрение энергоэффективных локомотивов нового поколения;
• реализация полигонной технологии;
• лубрикация контакта «колесо-рельс» с использованием инновационных вагонов-рельсосмазываетелей;
• разработка и внедрение энергосберегающего режима вождения поездов;
• обновление и развитие инфраструктуры с внедрением энергосберегающих технологий;
• расширение использования возобновляемых источников энергии и энергоэффективных технологий в стационарной энергетике.

Проекты использования альтернативных источников энергии на железнодорожном транспорте заслуживает внимания, особенно в регионах, удаленных от основных, традиционных источников. Следует особо отметить тот факт, что климат в некоторых регионах нашей страны благоприятен для использования ветровой и солнечной энергии. Но неразвитая законодательно-нормативная база, отсутствие исследовательских работ по альтернативной энергетике не позволяет реализовать весь потенциал данной области.  

Использование альтернативных источников энергии наиболее целесообразно для, населенных пунктов, находящиеся в зоне автономного энергоснабжения, а также территорий дефицитных энергосистем, и населенных пунктов, на­ходящиеся в зонах с неблагоприятной экологической обстановкой, которые в настоящее время питаются от дизель-генераторов.

Например, возможно и эффективно применение солнечных электроустановок для железнодорожных потребителей третьей категории в Тындинском районе. Таковыми являются внутреннее кондиционирование и вентиляция зданий, освещение и отопление. В настоящее время они запитаны от линий СЦБ-10 кВ (сейчас находится в реконструкции) и ПЭ-35 кВ через КТП. Линии СЦБ и ПЭ смонтированны на железобетонных опорах в габарите опор контактной сети. Недостатком таких линий является их протяженность и, соответственно, боль­шие падения напряжений в линии и потери.

КТП для питания потребителей напряжением 35 кВ мощностью, которая требуется для потребителей 3 категории (до 20 кВА), не выпускаются завода ми-производителями. И по этой причине используются КТП 100 кВА неоправ­данно завышенной мощности и стоимости. При использовании солнечных энергоустановок для питания железнодорожных потребителей третьей катего­рии срок окупаемости составит 2 года.

Схема такой солнечной электростанции показана на рисунке 1 [4, С.46-51].

Рисунок 1. Схема солнечной энергоустановки

1 - солнечная панель;

2 - устройство отбора максимальной мощности;

3 - регулятор зарядки-разрядки;

4 - инвертор;

5 - потребитель переменного тока;

6 - аккумуляторная батарея

Еще одним примером является использование энергии ветра. Особенно это актуально для таких стран как Бельгия, Нидерланды, Дания, с недавнего времени Польша. Для них ветроустановки имеют широкое распространение [5].

Специалистами отмечено, что перевод железнодорожного транспорта на ветряную электроэнергию сокращает объем выбросов углекислого газа в Нидерландах на 20 процентов, в Бельгии на 25%. Более половины голландских железных дорог в 2018 году уже работает на энергии, выработанной ветряными установками. При этом, ежегодно этой отраслью в Голландии потребляется в среднем 1,4 тераватт-часов энергии, из которых 72% приходится на ветрогенераторы [2].

Перенимая опыт балтийских государств, Калининградская область являет собой пример использования альтернативной энергии. Калининград находится вблизи Балтийского моря, где дуют сильные ветра преимущественно в межсезонье, что создает подходящие условия для установки ветроэнергоустановок.

В Калининградском регионе с 2002 г. эксплуатируется ветропарк, представляющий собой 20 ВЭУ мощностью 225 кВт, однако, его работа в полную силу затруднена из-за некоторых причин, в том числе и технических.

С 2002 года в области действует крупнейшая (на 2017 год) в РФ ветроэлектростанция Зеленоградская ВЭУ мощностью в 5,1 МВт, находящаяся около посёлка Куликово Зеленоградского района. Она входит в число самых мощных ветряных электростанций в РФ. Ветроэлектрическая установка работает полностью в автоматическом режиме (САУ МП) и управляется бортовым компьютером. Все технические показатели работы узлов, информация о мощности, выработке и иные сведения о работе установки передаются по системе сотовой связи на диспетчерский пункт с распечаткой на дисплее. Среднегодовая производительность составляет приблизительно 8 млн. кВт часов. В 2000 году в эксплуатацию были введены 4 ВЭУ-225 кВт (май - 2 ед. и декабрь - 2 ед.), которые до конца года выработали свыше 300 тыс. кВт часов.

Несомненно, положительный опыт использования альтернативных источников энергии заслуживает тиражирования. Как отмечают специалисты развитие альтернативных источников энергии в Калининградской области при участии ОАО «РЖД» стратегически и экономически выгодно. Как отмечалось выше, использование, кроме традиционной системы энергообеспечения, еще и альтернативных источников позволяет сделать перевозки дешевле, что, несомненно, привлечет заказчиков реального сектора экономики. Конечно, использование альтернативных источников возможно только в регионах, которые обладают такими ресурсами, например, в Крыму, на Алтае, в республике Калмыкия, которая имеет ветроэнергопотенциал в размере 300 МВт.

 Если стоимость перевозок на железнодорожном транспорте снизится, то это может привести к развитию транспортной системы регионов. Пример Калининграда может послужить толчком для оснащения подобными установками и другие прибрежные или не обделенные ветром регионы. Необходимо перенимать хороший опыт, приспосабливая его под региональную действительность.

Список литературы:

1. Федеральный закон № 261 от 23.11.2009 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности». СПС Консультант плюс [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www. consultant.ru/document/cons_doc_LAW_93978/. (Дата обращения: 07.11.2019);
2. Баженова А.В., Комиссаров С.А., Омельченко А.В. [и др.] Использование возобновляемых источников энергии на Калининградской железной дороге // Научное сообщество студентов: Междисциплинарные исследования: сборник статей по материалам XXVIII международной студенческой научно-практической конференции № 17(28) [Электронный ресурс] Режим доступа: https://sibac.info/archive/meghdis/17(28).pdf (дата обращения: 07.11.2019);
3. Годовой отчет ОАО РЖД за 2018 год [Электронный ресурс] Режим доступа: http://ir.rzd.ru/static/public/ru/accessible?STRUCTURE_ID=32 (Дата обращения 07.11.2019);
4. Обухов, С.Г. Сравнительный анализ схем построения автономных электростанций, использующих установки возобновляемой энергетики / С.Г. Обухов, И. А. Плотников // Промышленная Энергетика. - 2012. - № 07. - С. 46-51;
5. Пономарёв А. Железные дороги Нидерландов переведут на ветрогенераторы [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.popmech.ru/technologies/202481-zheleznye-dorogi-niderlandov-perevedut-na-vetrogeneratory/ (дата обращения 03.11.2019);
6. Энергетическая стратегия ОАО "РЖД" напериоддо 2010года и на перспективу до 2030 года". Режим доступа: http://www.rzd-expo. ru/doc/Energ_Strateg_new.pdf. (Дата обращения: 17.11.2018);
7. Энергосбережение на железнодорожном транспорте. Под общей редакцией В. А. Гапановича. М.:Изд. Дом МИСиС, 2012. - 620с.