Курс на декарбонизацию на транспорте: инновации, проблемы и риски

Как известно, одним из главных помощников в борьбе за чистый воздух должен стать транспорт. В декабре прошлого года саммит глав государств и правительств Евросоюза утвердил задачу по сокращению к 2030-му углеродных выбросов сообщества на 55% по сравнению с 1990 годом. Эта норма значительно повышает обязательства, существовавшие в ЕС до настоящего момента, – сокращение к 2030-му углеродных выбросов на 40%. 2021 год объявлен в Европейском союзе Годом железных дорог.

Плавный переход

В конце декабря глава государства поставил задачу к 2023 году сделать городские автобусы на водородном топливе, а в дальнейшем и локомотивы. РЖД взяли курс на декарбонизацию и с 2025 года планируют закупать электровозы и локомотивы только на природном газе и других альтернативных источниках энергии.

Недавно замглавы Минпромторга России Александр Морозов заявил, что выпуск локомотивов на водородном топливе может быть налажен в России в 2024 году, общественного транспорта, а также тракторов и комбайнов – в 2023-м. 

По энергоэффективности грузовых железнодорожных перевозок Россия занимает первое место, а в пассажирском движении – четвертое место после Индии, Китая и Японии, по оценке Международного энергетического агентства и Международного союза железных дорог. В самом холдинге сообщают, что более 85% всех пассажиров и 86% грузов ОАО «РЖД» перевозит на электрической тяге, а доля ОАО «РЖД» в общем объеме парниковых выбросов сегодня составляет менее 1%.

Еще осенью 2020 года заместитель генерального директора – главный инженер ОАО «РЖД» Сергей Кобзев отмечал, что монополия в своей политике придерживается генеральной линии – электрификации железных дорог и при этом занимается развитием альтернативных видов энергии.

С. Кобзев заверил, что компания намерена увеличивать объем перевозок на электрической тяге, в частности, на Дальнем Востоке и участках в европейской части, где сосредоточены большие объемы перевозок. «Начиная с 2012 года компания расширяет масштабы реализации технологии движения грузовых поездов с использованием энергооптимальных графиков. На сегодня мы оборудовали свыше 4 тыс. локомотивов системами информирования машинистов, которые формируют алгоритм движения поезда с минимальными затратами энергии. Причем больше половины из таких систем могут везти поезд в режиме автоведения, без машиниста», – сообщил главный инженер.

Спустя месяц после саммита генеральный директор – председатель правления ОАО «РЖД» Олег Белозеров сообщил, что ОАО «РЖД», пересмотрев в 2020-м целевые ориентиры в сфере экологического развития до 2030 года, взяло курс на декарбонизацию своей деятельности и идет к тому, «чтобы сформировать в ОАО «РЖД» полноценную зеленую экономику, когда экологические мероприятия являются неотъемлемой частью всех процессов».

Он отметил, что в рамках Года железных дорог, объявленного ЕС, компания поддержит глобальный тренд Европейского зеленого курса в области декарбонизации транспорта. Снижение потребления углеродного топлива обеспечит для ОАО «РЖД» достижение собственных целей устойчивого развития в области охраны окружающей среды и экологической безопасности.

В ОАО «РЖД» заявили о том, что с 2025 года планирует отказаться от закупок дизельных локомотивов. По его словам, до конца 2025-го будут заменены на новые 55 рельсовых автобусов, 1156 вагонов электропоездов и свыше 2,8 тыс. пассажирских вагонов, а расчетная потребность компании в приобретении локомотивов на этот период составляет 2522 ед. Приоритет при закупке локомотивов отдан Восточному полигону.

«ОАО «РЖД» при участии представителей машиностроительных холдингов разработаны технические требования к локомотивам различного назначения. Отправной точкой для задания основных параметров локомотива была принята эксплуатационная модель, в которой подробно описаны существующие и перспективные грузопотоки, узкие места на участках рассматриваемого полигона, варианты пропуска перспективного грузопотока», – подчеркнул С. Кобзев.

При этом в ответ на запрос РЖД-Партнера о том, сколько электровозов, действующих на сети РЖД в настоящее время, работают на альтернативных источниках энергии, не ответили.

Что с газом?

Еще летом 2016 года РЖД в рамках расширения использования газомоторного топлива взамен дизельного заключили четырехстороннее соглашение с «Газпромом» и двумя основными производителями локомотивов – «Синарой» и «Трансмашхолдингом» – по подготовке инфраструктуры для газомоторного топлива и строительства специализированных заправок.

Стороны договорились о синхронизации этапов развития парка локомотивов, работающих на природном газе, развития инфраструктуры для проведения его технического обслуживания с развитием пунктов заправки локомотивов природным газом

«Газпром» обязался обеспечить строительство объектов газомоторной инфраструктуры и ее соответствие действующим техническим требованиям, заправку локомотивов, приоритетную эксплуатацию железнодорожного транспорта на газомоторном топливе. Тогда речь шла об эксплуатации локомотивов на Свердловской железной дороге.

Но в прошлом году С. Кобзев отметил, что к 2030 году РЖД планируют, что газомоторные маневровые и магистральные локомотивы будут работать на природном газе и эксплуатироваться не только на Свердловской железной дороге, но еще и по Северному широтному ходу и на Восточном полигоне.

Прежде всего мощные локомотивы с меньшей массой и большей маневренностью появятся на Дальнем Востоке. В 2021 году планируется запуск пилотного четырехосного локомотива ТЭМГ1 мощностью 1200 л. с. (880 кВт) в Сахалинской области. Помимо этого, на острове Сахалин собираются испытывать и тягач на водороде, это перспективная альтернатива дизелю и электроэнергии. Данный вид топлива не только обеспечит отсутствие вредных выбросов, но и существенно повысит энергоэффективность сетей железных дорог России, сократит расходы на их содержание.

Также идет перевод объектов тепло- и водоснабжения, работающих на дизельном топливе, мазуте и угле, на альтернативные источники энергии. К 2025 году ОАО «РЖД» планирует полностью ликвидировать 134 мазутные котельные и перевести их на природный газ и электрическую энергию.

Кроме того, впервые на ст. Светлоград СКЖД введена в эксплуатацию солнечная электростанция мощностью 30 кВт с прямой передачей всей выработанной энергии для работы локомотивного депо.

Конкретные инновации

По мнению руководства РЖД, сегодня железнодорожным машиностроителям необходимо сконцентрироваться на развитии и серийном производстве инновационной продукции. Для этого предприятиям требуются меры государственной поддержки, например обнуление ставок НДС при создании инновационного продукта или выпуске опытной партии. «Поддержка Министерством промышленности через субсидии на разработку новых двигателей позволила за 2 года создать новый модельный ряд для современных стандартов по экологичности и экономичности. В январе 2022 года появятся первые локомотивы на базе созданных двигателей», – отметил С. Кобзев.

К примеру, осенью прошлого года было подписано четырехстороннее соглашение о намерениях между заводом «Уральские локомотивы», ОАО «РЖД», группой «Синара» и Siemens – о производстве скоростных электропоездов.

Кроме того, компания разработала новую платформу поезда с использованием гибридных технологий – это и аккумуляторы, и в будущем водородные технологии как источник питания. Такие поезда будут малогабаритными – двухвагонными, будут ходить на участках, соединяющих крупные города с сателлитами, со скоростью до 120–160 км/ч, с количеством пассажиров – 100–120 человек.

Сегодня перед машиностроителями стоит задача сделать производимую продукцию более экологичной, это связано в первую очередь с трендом на повышение качества жизни людей. И АО «Синара – Транспортные машины» (СТМ) активно участвует в этом процессе. Первое развиваемое СТМ направление – это применение силовых установок, использующих сжиженный природный газ (СПГ) в качестве главного энергоресурса. К нашим целям на ближайшее будущее относится внедрение в производство силовых машин данного типа. Идея заключается в симбиозе базовой конструкции дизельного двигателя и специального газового оборудования, благодаря которому эксплуатация СПГ становится возможной. Активизирована работа по выведению на рынок экологически чистого локомотива – газомоторного ТЭМГ1, спроектированного с учетом передовых технических решений.

Второй перспективный вектор развития заключается в использовании водорода как основного энергоресурса. Именно водород обладает наилучшими характеристиками для применения в легких видах транспорта (трамваи, рельсовые автобусы).

По мнению заместителя генерального директора по техническим вопросам АО «Синара – Транспортные машины» Кирилла Эпштейна, запуск подвижного состава, работающего на альтернативных источниках энергии, может быть наиболее оптимально применен на двух железнодорожных участках. Во-первых, это места, где осуществляются перевозки тяжеловесных грузов. Во-вторых, это те участки сети, где существует соответствующая инфраструктура для обслуживания и заправки, в первую очередь наличие заводов СПГ.

К инновационным разработкам СТМ относится четырехосный газомоторный локомотив ТЭМГ1 мощностью 880 кВт (1200 л. с.). Принципиально новый подвижной состав отвечает современным требованиям энергоэффективности и экологичности и оснащен двумя газопоршневыми агрегатами, обеспечивающими существенный экономический эффект при разных эксплуатационных режимах.

С 2021 года СТМ планирует начать серийные поставки инновационного газомоторного локомотива ТЭМГ1. Старт конвейерного производства запланирован на конец II квартала. На сегодняшний день получение сертификата на продукцию находится на финальной стадии.

Влияние и эффекты

По мнению некоторых экспертов, повсеместная декарбонизация отразится на объемах грузоперевозок железнодорожным транспортом

Использование альтернативных видов топлива для железнодорожных локомотивов дает технике дополнительную мощность, устойчивость, а перевозимым грузам – оптимальный уровень безопасности при транспортировке. Это, безусловно, влияет на объемы грузоперевозок, ускоряет рост показателей погрузки, а также оказывает минимальное воздействие на окружающую среду.

«Производство и использование водорода – одна из приоритетных задач отечественного ТЭК, так как страна имеет необходимый потенциал для выхода на мировые рынки в качестве основного поставщика ресурса. Уже сейчас намечены первые мероприятия, направленные на достижение этой цели. В начале 2021 года должна быть утверждена дорожная карта развития водородной энергетики и субсидирования пилотных проектов по его производству, к концу года – стимулы для инвесторов, экспортеров и покупателей ресурса на внутреннем рынке», – говорит генеральный директор АО «Трансэнерком» Олег Шевцов. Но он добавляет, что повсеместная декарбонизация отразится прежде всего на объемах грузоперевозок железнодорожным транспортом. Погрузка угля составляет примерно 30% общего грузооборота, нефть и нефтепродукты – 20%. Таким образом, половину перевозок составляют товары с углеродным следом и ограничение их использования лишит перевозчиков части дохода.

Исполнительный директор ООО «Соллерс Инжиниринг» Дмитрий Мешков добавляет, что увеличить долю перевозок на электровозах можно на тех участках железных дорог, где есть контактная сеть. Кроме того, электровозы значительно мощнее тепловозов и быстрее перевозят более длинные составы, в связи с чем будет разумно электрифицировать оставшиеся магистрали. «Переход на локомотивы, работающие на альтернативных источниках энергии, будет связан с получением топлива (водорода) в достаточном количестве и по приемлемой цене, а также с развитием сети заправочных станций. Существенно ускорить этот процесс может государственное регулирование», – отмечает он.

Где риски?

Президент Siemens в России Александр Либеров считает, что электрификация железнодорожного транспорта – наиболее верный способ улучшить экологическую составляющую. Но при этом необходимо учитывать и экономическую составляющую – электрификация многих участков стоит больших денег. «Альтернативой для дизельных поездов, которые ходят на неэлектрифицированных участках, мировые производители рассматривают аккумуляторы и водородные источники. Такие программы в Европе часто субсидируются со стороны государства. Siemens участвует в развитии обеих технологий. У нас есть первый опыт успешной работы в части аккумуляторных технологий, в частности поезд Siemens Desiro – прототип «Ласточки». В Австрии сейчас запущен пилотный проект, где на этом поезде установлены аккумуляторы. Он работает как на электрифицированных участках, так и на неэлектрифицированных», – говорит А. Либеров.

Создание силовых установок на альтернативных видах топлива – тенденция последних лет. Сейчас ведущие российские компании ведут разработки газомоторных локомотивов в двух направлениях: газотурбовозы, где используется газотурбинный двигатель, и газотепловозы, оборудованные газопоршневым двигателем. «Учитывая, что Россия находится в числе лидеров по добыче природного газа (2 млрд куб. м в год), мы уже давно должны были перевести наши локомотивы на газ», – комментирует исполнительный директор СРО «Ассоциация «Промжелдортранс» Александр Маняхин.

Преимущество газа – в его дешевизне, сжать газ от его газообразного состояния сегодня возможно в 600 раз. Но процесс тормозит проблема хранения, это сложная технологическая задача, так как необходимо поддерживать сверхнизкие температуры.

На сегодня в России ни один локомотив на газомоторном топливе не поступил в серийное производство, говорит он.

Что касается аккумуляторных и гибридных локомотивов, то здесь главной проблемой использования аккумуляторных батарей была их нестабильность и дороговизна. Но с каждым годом накопители дешевеют в цене. Это позволяет предположить, что у такого вида локомотивов – огромное будущее.

«Небольшой опрос, проведенный среди членов ассоциации «Промжелдортранс», показал, что перспективы гибридных локомотивов с аккумуляторной батареей оцениваются в основном положительно. Однако переход на такие виды тяги – дело не самого ближайшего будущего», – резюмирует он.