Ігор Білан: Перспективи впровадження акумуляторної тяги в Україні

Ігор Білан, інженер

Верховна Рада України 24 лютого 2023 року ухвалила закон «Про деякі питання використання транспортних засобів, оснащених електричними двигунами, та внесення змін до деяких законів України щодо подолання паливної залежності і розвитку електрозарядної інфраструктури та електричних транспортних засобів».

Він містить такі два основних положення.

По-перше, починаючи з 2030 року в містах із чисельністю населення 250 тис. осіб та більше в експлуатації планується мати не менше 25 % громадського міського транспорту (як громади, так і приватного), які працюватимуть на акумуляторній тязі, або мати двигуни внутрішнього згоряння на водні або скрапленому газі (метан, пропан-бутан та ін.).

Згодом, починаючи з 2033 року така частка має складати 50 %, а з 2036-го взагалі забороняється експлуатація транспорту з двигунами внутрішнього згоряння із застосуванням дизельного палива та бензину.

По-друге, починаючи з 2030 року забороняється реєструвати новозбудовані транспортні засоби громадського транспорту, що працюють на дизпаливі або бензині.

Місцеві органи самоврядування мають право відтермінувати строки введення вищевказаних положень на строк не більше 2 років в бік збільшення.

Читачі можуть поставити запитання: «А як це стосується залізничного транспорту?». Відповідь: «Вищевказаний закон не стосується залізничного транспорту і положення його більше спрямовані на вирішення екологічних проблем». Проте за статистикою АТ «Укрзалізниця» споживає 16 % дизельного палива та бензину від загальнодержавного обсягу. Тож залізнична компанія не може стояти осторонь від цих важливих питань.

Враховуючи вимоги згаданого закону та світові тенденції, можна припустити, що в недалекому майбутньому дані положення розповсюдяться також на рейковий транспорт.

Альтернативи дизелю

Що ж саме можливо впровадити в господарствах АТ «Укрзалізниця» та приватних виробництв, на балансі яких знаходиться залізнична інфраструктура та локомотиви?

Питання переводу тепловозів на скраплений газ розглядалося неодноразово і серед фахівців підтримки не знайшло внаслідок наступних причин:

• втрата потужності дизель-генераторної установки тепловоза у випадку переобладнання на скраплений газ;
• певні проблеми з надійною експлуатацією дизель-генераторної установки під час низьких температур навколишнього середовища;
• відсутність зменшення експлуатаційних витрат внаслідок можливості маніпуляцій з цінами на дизельне пальне та скраплений газ постачальниками паливно-мастильних матеріалів.

Стосовно використання водню та кисню в двигунах внутрішнього згоряння є певні проблеми з їх  безпечною  експлуатацією. Вони пов’язані з необхідністю використовувати в якості охолоджувача хлорид паладію. Це високовартісний реагент, тож відсутнє зменшення експлуатаційних витрат. Це демонструє досвід експлуатації двигунів внутрішнього згоряння на автомобільному транспорті.

Проте в майбутньому, якщо завдяки науково-технічному прогресу людство вирішить питання безпечної експлуатації таких двигунів (із застосуванням водню та кисню) в прийнятний спосіб з економічної точки зору, то до розгляду вищевказаного питання можна буде повернутись.

Тож на сьогодні найперспективнішим є використання електричної та акумуляторної тяги на залізниці.

Історія і сьогодення електротяги

Те, що перевізний процес економічно доцільно виконувати на електричній тязі, людство визначило ще наприкінці XIX століття. Перший електричний трамвай (конка) в м. Київ з’явився у 1892 році. Електрифікація метрополітену проведена у м. Лондон в 1891-му.

Щодо залізниці, то першість належить Сполученим Штатам Америки: ділянка Балтимор – Огайо довжиною 125 км була переведена на електричну тягу у 1903 році.

Перший акумулятор-електричний вагон, розроблений компанією американського винахідника Томаса Едісона, був поставлений у Нову Зеландію ще в 1925 році.

На території України акумуляторні електровози ВЛ26 випускалися в 1966–1967 роках на Дніпропетровському електровозобудівному заводі (ДЕВЗ).

Станом на теперішній час, у зв’язку з науково-технічною революцією в галузі електротехніки, маємо акумулятори, що можуть накопичувати досить значні обсяги електричної енергії. Водночас вони мають прийнятні габаритні та вагові розміри, а також вартість.

Тож акумуляторний залізничний рухомий склад нині активно впроваджується у багатьох країнах світу. Причому не лише пасажирський, а й вантажний.

За кордоном вже давно з’явились виробники маневрових акумуляторних локомотивів, які не обов’язково є провідними потужними брендами.

В Україні протягом тривалого часу керівний склад як Державної адміністрації залізничного транспорту, так і згодом АТ «Укрзалізниця», не брав до уваги досягнення в акумуляторній галузі. Важко сказати, було це свідомо чи ні, однак внаслідок того ми проґавили – іншого слова не знаходжу – певну науково-технічну революцію у локомотивобудуванні.

Станом на теперішній час в цілому постає питання розвитку та модернізації тепловозного парку АТ «Укрзалізниці» та приватних власників локомотивів, особливо, в маневровій тязі.

Не буду стверджувати на 100 %, але керівництво Укрзалізниці навіть не здогадується, що в Україні був електровозобудівний завод в м. Донецьк. До війни в 2014 році він виробляв вузькоколійні (900 мм) акумуляторні електровози для потреб підприємств гірничо-збагачувального комплексу протягом майже 10 років.

Наразі виробництво та модернізація частково відновлена в об’єднанні «Павлоградвугілля» Дніпропетровської області. Тут дані електровози експлуатуються для вивізної роботи з шахти на господарчий майданчик, з якого потім виконується процес перевантаження вугілля у вагони колії 1520 мм.

Зважаючи на вищевказане, можна зробити висновок, що акумуляторні локомотиви для легкої, напівлегкої, середньої, напівважкої та важкої маневрової роботи можливо виробляти в Україні. Новий закон також опосередковано стимулює організацію відповідного виробництва.

Технічні особливості

Чому я звернув увагу читачів та те, що з’явились нові виробники локомотивів за кордоном, які не є провідними та брендовими? Тому що спроєктувати та виготовити маневровий акумуляторний локомотив значно простіше, ніж сучасні контакторні та безконтакторні локомотиви з електронним управлінням, які мають складну нагромаджену конструкцію.

В першу чергу це пов’язане з рівнем напруги тягового приводу. Ця характеристика на акумуляторному локомотиві не прив’язана до рівня напруги контактної мережі, що значно спрощує конструкцію перетворювачів, стабілізаторів та іншого електронного обладнання та взагалі дозволяє від них частково відмовитися.

У недалекому майбутньому постане питання доцільності модернізації та експлуатації магістральних дизельних тепловозів з огляду на технічний бік питання, діюче законодавство, екологічні вимоги.

Крім того виникає питання доцільності електрифікації тепловозних напрямків.

Наприкінці хочеться зауважити, що, на мою думку, наразі Укрзалізниці бракує інженерних та науково-технічних рішень стосовно зменшення експлуатаційних витрат. Триваюча війна навряд чи є виправданням, адже третій закон Ньютона, закони теплотехніки, термодинаміки та електротехніки діють незалежно від наявності або відсутності бойових дій.