Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Энергия торможения: как работают накопители в рельсовом и струнном транспорте
В современном рельсовом транспорте каждый цикл разгона и торможения напрямую зависит от большого количества энергии. И если набор скорости потребляет мощность, то торможение, наоборот, производит ее в избытке. Проблема в том, что значительная часть этой энергии пропадает впустую, буквально сгорая при нагреве контактной сети и тормозных систем. Но уже есть электрохимические и емкостные накопители энергии, которые могут собирать, хранить и возвращать в сеть драгоценные киловатт-часы, делая транспорт одновременно дешевле и экологичнее. Как предполагают белорусские инженеры, в перспективе подобные накопители станут одним из ключевых элементов энергоэффективной транспортной инфраструктуры uST.
Рельсовый транспорт — особенно городской — работает в режиме постоянных циклов «разгон — торможение». В метро составы выполняют их тысячи раз в день. Электродинамическое торможение позволяет превращать кинетическую энергию обратно в электрическую. Но есть нюанс: рекуперация будет эффективной, только если рядом окажется еще один поезд, а между ними будет подобран момент отдачи энергии и ее приема второй машиной. Технически сделать это очень непросто. В итоге энергия, которая могла бы питать контактную сеть, уходит в тепло.
Накопители энергии помогают решить эту проблему. Они принимают излишки энергии во время торможения поезда и отдают ее обратно, когда составы начинают разгон или когда контактная сеть испытывает перегрузку.
В ряде стран, таких как Германия, Испания, США, Япония, применение систем накопления электрической энергии (СНЭ) в рельсовом транспорте — это уже стандарт. Так, в японском метро установлены никель-металлгидридные накопители GIGACELL, работающие как буфер для контактной сети.
В Испании и Германии действует система Siemens SITRAS SES, в основе которой — 1344 суперконденсатора Maxwell с мегаваттом пиковой мощности и эффективностью около 95 %. В Филадельфии (США) местное транспортное управление SEPTA внедрило литийионную систему Saft, которая ежедневно «перехватывает» энергию примерно от 400 электропоездов и экономит до 10 % энергии, уходящей на движение.
В ряде проектов СНЭ обеспечивает не только рекуперацию, но и аварийное питание: например, система от SEPTA может поддерживать работу состава при отключении сети. В московском метро аналогичная система дает возможность вывести автономно три-четыре состава к станции на расстояние до 2,3 километра для безопасного вывода пассажиров.
Перспективы технологии
Хотя Беларусь, Россия и другие страны постсоветского пространства пока только начинают внедрять СНЭ, такие примеры уже есть. Здесь стоит отметить контактно-аккумуляторный электровоз ЭМКА2 с бортовым накопителем, разработанный «Трансмашхолдингом» вместе с партнерами.
Он предназначен для выполнения маневровой работы на частично электрифицированных станциях или вокзалах, где использование дизельного двигателя нежелательно. Машина получила бортовой аккумулятор, которому достаточно собственной энергии, чтобы протащить поезд массой 2000 тонн до 14 километров без контактной сети.
В региональной инфраструктуре СНЭ тоже становятся решением. К примеру, в Ленинградской области планируется установка накопителей на проблемном участке Октябрьской железной дороги, где тяжеловесные составы «просаживают» напряжение.
Отдельный проект — станция в Мордовии, где совместили солярный генератор, дизельное резервирование и модульный накопитель энергии. Такая гибридная архитектура — прототип будущих автономных транспортных узлов.
Если говорить о практической пользе таких систем, то в московском метро они способны: экономить более 10 % электроэнергии, снижать максимальные токи нагрузки тяговой подстанции на 27 %, экономить до 6,8 % энергии на участке с высокой рекуперацией. Благодаря этому СНЭ окупается за 5–7 лет, что по меркам индустрии транспортной энергетики — отличный показатель. А некоторые зарубежные системы дают до 20 % экономии на участках с интенсивным трафиком.
Почему это важно для струнного транспорта
Струнные комплексы uST — это системы с небольшим энергопотреблением и четко прогнозируемой траекторией движения. Их архитектура идеально подходит для интеграции СНЭ сразу на нескольких уровнях.
Так, на борту юнимобиля подобные накопители позволяют возвращать энергию торможения, снижать пиковое потребление с сети, обеспечивать аварийный пробег в случае отключения питания. На станциях и тяговых подстанциях комплекса uST СНЭ работают так же, как в метро: стабилизируют напряжение, перераспределяют нагрузку, поддерживают электрическую сетевую архитектуру.
Кроме того, в энергетике автономных участков комплексы uST уже проектируются под работу с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ) — солнечными и ветровыми модулями, которые будут установлены вдоль путевой структуры. Накопители превращают такие источники в полноценную систему питания, сглаживая пиковые провалы и скачки напряжения.
Фактически в технологии uST СНЭ могут применяться не как дополнение, а как один из основных новых элементов системы электроснабжения. Согласно расчетам, это радикально повысит энергоэффективность рельсо-струнных транспортных комплексов.
Новый стандарт
Мировая статистика показывает: внедрение СНЭ в рельсовый транспорт дает 3–10 % прямой экономии, а на загруженных линиях — до 20 %. Но важнее другое: такие накопители создают гибкую, устойчивую к перегрузкам и энергоэффективную инфраструктуру, способную работать в связке с ВИЭ.
Компании UST Inc. это даст возможность строить экономичные и автономные транспортные магистрали, особенно там, где тянуть традиционные линии электропередачи бессмысленно и дорого.
Таким образом, энергия торможения больше не обязана «сгорать» на контактных рельсах. Теперь она может работать на пользу транспорта, меняя саму логику городской и междугородней мобильности.
Telegram 
Дзен 
VK Арахнологи описали новый вид пауков, который копирует облик мертвой особи, пораженной паразитическим грибом, чтобы хищники меньше обращали на него внимание. В природе такой гриб заражает хозяина и воздействует на его нервную систему, после чего заставляет подниматься на возвышенность, откуда легче распространять споры. Открытие расширит представления ученых о мимикрии у животных.
Нанопластика становится все больше в диете среднего человека, но ученые ищут способы не дать ему переместиться из еды в организм навсегда. Оказалось, что источником защиты может стать квашеная капуста.
Масштабное 10-летнее исследование, проведенное учеными Института стоматологии имени Е.В. Боровского Сеченовского Университета, помогло найти способ значительно повысить успех дентальной имплантации. Ключом оказался системный контроль уровня витамина D в крови пациентов, готовящихся к этой процедуре, и коррекция его дефицита под наблюдением эндокринолога. Такой междисциплинарный подход позволяет достичь успеха в 97,4% случаев имплантации.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Арахнологи описали новый вид пауков, который копирует облик мертвой особи, пораженной паразитическим грибом, чтобы хищники меньше обращали на него внимание. В природе такой гриб заражает хозяина и воздействует на его нервную систему, после чего заставляет подниматься на возвышенность, откуда легче распространять споры. Открытие расширит представления ученых о мимикрии у животных.
20 марта Московскому авиационному институту исполняется 96 лет. За эти годы университет прошел большой путь становления, и во многом его развитие определяли люди, посвятившие себя науке и подготовке инженерных кадров. Один из таких — выдающийся ученый, заслуженный работник высшей школы Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Борис Семенович Зечихин. Более 70 лет его жизнь неразрывно связана с кафедрой 310 «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» и НИО-310 МАИ. Научная и педагогическая работа Бориса Семеновича получила широкое признание в России и за рубежом, а его вклад в развитие электромеханических специальностей и подготовку инженерных кадров оказал существенное влияние на отечественную авиационную и электротехническую промышленность. Сегодня Борис Семенович продолжает свою работу, участвует в проектах по созданию электрических и гибридных силовых установок, передает опыт и знания молодым специалистам в рамках развития Передовой инженерной школы и всего МАИ в целом.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно