Водородный трамвай проехал по улицам ПетербургаВыехав за ворота трамвайного парка № 1, знакомый горожанам вагон ЛМ-68М двинулся по Московскому проспекту в сторону находящихся неподалеку Московских ворот, неспешно объехал их и вернулся в депо. А прохожие с удивлением смотрели, как он едет... с опущенным токоприемником. Это был пробный выезд «на люди» первого в России петербургского трамвая с энергоустановкой на водородных топливных элементах (ЭУТЭ).
Проект водородного трамвая, напомним, петербуржцы впервые представили на международном форуме инновационного транспорта Smart Transport-2016. Замысел все одобрили, но и скептических мнений высказано было немало: а сможет ли ездить на такой установке многотонный вагон, и не окажется ли она при этом «золотой»?
Сможет, заверили инженеры «Горэлектротранса» и их партнеры по совместной работе сотрудники Центрального научно-исследовательского института судовой электротехники и технологии (ЦНИИ СЭТ), филиала Крыловского центра, продвигавшие водородную энергетику не одно десятилетие. Правда, никто в России на пассажирском транспорте до этого ее не внедрял: подобный опыт имеют только Китай да еще две-три страны в мире.
В советские годы такие технологии ученые из Крыловского филиала пытались использовать в судостроении, на подлодках, и, хотя имели тут неоспоримый приоритет, а их разработки успешно прошли апробацию, «водородные» проекты легли под сукно. Однако институт это направление не свернул и пошел навстречу трамвайщикам, когда те предложили реализовать недооцененные идеи у себя...
Но вот опытно-конструкторские работы подходят к концу: три года, понадобившиеся для такого разбега, срок небольшой, уверяют экспериментаторы. За это время на производственной базе ЦНИИ СЭТ сделали прототип энергогенератора нового типа и провели стендовые испытания, а также установили опытный образец на трамвае ЛМ-68М (петербуржцы прозвали его «Машка»), который преобразился после ремонта и модернизации.
«Пришлось крепко поломать голову, совмещая систему управления трамвая с автоматикой энергоустановки, - рассказал Игорь Ландграф, заместитель директора ЦНИИ СЭТ по направлению водородной энергетики. - Это была самая трудная задача: чтобы их «подружить», понадобилось около трех месяцев».
Передвижная испытательная площадка, получившаяся таким образом, по внешнему виду от других трамвайных вагонов этой модели почти не отличается. В глаза бросаются только надпись «Н2О», выполненная на красном боку чудо-техники, чуть пониже темной шторки, скрывающей от досужих глаз ту часть салона, где разместили оборудование, да скромная табличка «Обкатка» на лобовом стекле.
Зато внутри все необычно: мудреный, с точки зрения несведущего человека, блок ЭУТЭ, размещенный на задней площадке трамвая, и несколько шкафов с автоматикой напротив нее. Восемь водородных баллонов, установленных в самом конце вагона, отделены от испытательной платформы перегородкой.
Между этим экспериментальным пространством и кабиной водителя стоят прикрученные к полу столы с компьютерами, как в простом кабинете. Датчики выводят параметры на мониторы, и инженеры наблюдают за «самочувствием» электрохимического генератора, готовые, если нужно, внести коррективы.
Принцип действия установки простой, поясняет Ландграф, руководитель научной группы. Водород и кислород при взаимодействии образуют Н20, то есть обычную воду. Здесь же они напрямую не соприкасаются, но, обмениваясь электронами и протонами, генерируют электроэнергию, выделяя попутно тепло и дистиллированную воду.
Топливный элемент, установленный на макете, вырабатывает 80 кВт мощности, что позволяет двигаться со скоростью 7 - 10 км в час, а запаса водорода в баллонах хватает на 20 километров пути. Заставить трамвай развивать скорость в несколько раз больше, преодолевая огромные расстояния, разработчики пока не пытались. Им важно было обкатать опытный образец и убедиться, что он обеспечивает нужные характеристики.
На самом же деле ЭУТЭ может вырабатывать мощность, достаточную для движения поездов, и КПД у такой установки довольно высокий. Причем система рекуперации, предусмотренная в ней, создает и накапливает дополнительную энергию при резком разгоне и торможении. К тому же по части безопасности водородный транспорт даст фору трамваям или автобусам, использующим более привычное топливо, бензин и метан.
Для чего это нужно трамвайщикам? Да просто выгодно, говорит Сергей Китаев, советник директора - начальник службы технической политики «Горэлектротранса». И приводит такую арифметику. Строительство тяговой подстанции, «покрывающей» 2 - 2,5 км пути, обходится примерно в 150 млн рублей. Стоимость 1 км контактной сети с опорами составляет 14 миллионов, и почти столько же нужно выложить за 1 км кабельной сети. А ведь это хозяйство требуется поддерживать в рабочем состоянии, тратя ежегодно немалые деньги.
Водородному же трамваю, продолжает Китаев, кроме рельсов и зарядной станции, которую можно поставить на кольце или в парке (используя разработанную в ЦНИИ СЭТ технологию получения водорода из природного газа методом паровой конверсии), не требуется ничего. А запустить такие линии в новых растущих жилых массивах - быстрее и дешевле. Не говоря уж о том, что исторический центр Петербурга провода не украшают.
Срок жизни подобной станции, стоимость которой не превысит 20 млн рублей, больше, чем у трамвая, и заправиться водородом там можно будет за три-четыре минуты: быстрее, чем подзарядить литий-ионные аккумуляторные батареи.
Причем выпускать такую технику на заводе необязательно, хотя компания «Транспортные системы», имеющая площадку в Петербурге, готова подключиться к работам: проще превратить в водородный обычный трамвай. Опытная ЭУТЭ занимает чуть ли не половину салона, но в будущем, по словам разработчиков, сильно уменьшившись (как и площадка с баллонами) благодаря применению композитных материалов и новых технологических решений, она «поселится» на крыше трамвая.
Испытания продлятся до конца этого года. В декабре установку демонтируют, а ЛМ-68 снова выйдет на линию. И все уже потом будет зависеть от инвестиций: на прежнем этапе хватало денег Крыловского филиала. При благоприятном раскладе дальнейшие работы, включая техзадание, проектирование и начало серийного выпуска изделий, займут три-четыре года, уточнил Сергей Китаев. А вариантов финансирования проекта, который Смольный одобрил, в принципе немало.
