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 Ученые нашли убедительное свидетельство того, что Большое Магелланово Облако — одна из ближайших к нам галактик — впервые приближается к Млечному Пути. Это открытие меняет представления о будущем нашей Галактики — от орбит спутников до распределения окружающего газа.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Психопатия — пугающее расстройство личности, оно ассоциируется с безжалостностью, жестокостью, агрессией и насилием. Неудивительно, что самая большая концентрация выявленных психопатов наблюдается в тюрьмах, где каждый 25-й заключенный демонстрирует высокий уровень психопатии. Помимо социальных проблем, эта болезнь наносит обществу материальный ущерб, достигающий сотен миллиардов долларов в год.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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