Суперконденсаторы на трамваях. В Петербурге думают, в Москве используют, в регионах не знают

Трамвай тормозит — это выгодно

«Система рекуперации способна собрать более 40% энергии, которую трамвай потратил на движение. Это очень много. Это подтверждено испытаниями и отражено в протоколах. Мы гоняли этот трамвай по обычному петербургскому маршруту со всеми светофорами, остановками, ночью и днём. От энергии тяги на пике мы собирали 47%. Но мы говорим — 40%, чтобы точно не ошибиться», — рассказал MASHNEWS председатель совета директоров компании «ТЭЭМП» Михаил Лифшиц (он также совладелец Уральского турбинного завода и компании «РОТЕК»).

Система рекуперации энергии построена на том, что при отсутствии напряжения вращающийся ротор электродвигателя начинает вырабатывать электроэнергию и превращается в генератор.

«Сбор этой энергии в накопителе для последующего использования в ускорении и есть рекуперация. Чем чаще транспортное средство перестаёт ускоряться, тем больше электроэнергии оно вырабатывает. Именно поэтому мы начали свою работу с трамваев. В городском цикле, с остановками и светофорами, время ускорения примерно такое же, как время движения по инерции и остановки. Поэтому городской цикл наиболее эффективен для применения подобных решений», — говорит Михаил Лифшиц.

Для накопления электроэнергии нужен суперконденсатор. Он отличается от обычного гораздо большей ёмкостью, способен быстро накапливать энергию, которую вырабатывает двигатель после снятия напряжения.

Систему рекуперации производят на заводе «ТЭЭМП» в Химках. Технология производства ячейки и модуля накопителя — российская. Но определённая зависимость от импортных материалов — таких как фольга и пластик — существует.

Сколько что стоит

В механическую часть трамвая конструкторы никаких изменений не вносят. Систему рекуперации устанавливают на крыше, на месте блока резисторов.

При средней стоимости нового трамвая в 100 млн рублей, система обойдётся заказчику примерно в 2,5 млн рублей. Окупаемость зависит от интенсивности движения и составляет от 3,5 до 5 лет. При тридцатилетнем сроке службы транспортного средства достигается значимый эффект, который не требует никаких субсидий и прочих финансовых инструментов, используемых в других направлениях возобновляемой энергетики.

Помимо экономии электроэнергии, использование накопителей позволяет увеличить плотность движения трамваев.

«Трамваи стали мощными, большими, тяжёлыми, и в момент, когда он трогается с места, пиковая нагрузка на сеть достаточно большая. При торможении возникает такой же »паразитный« ток. То, что мы его собираем и отдаём обратно на ускорение, снимает пиковые нагрузки на сеть при старте. Без накопителя этот удар достигает 600А. При использовании накопителя мы ограничиваем токовую нагрузку 200–250А. Это означает, что мы можем увеличить количество вагонов, которые могут одновременно трогаться на одном участке контактной сети, и уменьшить дистанцию между вагонами, а это напрямую влияет на пропускную способность транспортной системы», — объясняет Михаил Лифшиц.

Ещё год испытаний

В петербургском ГУП «Горэлектротранс» MASHNEWS подтвердили, что в качестве одного из направлений своей научно-технической деятельности предприятие проводит испытания систем накопления электроэнергии.

«Предварительно получены положительные выводы по результатам первых этапов испытаний, в том числе по стабилизации напряжения в контактной сети. При более детальном изучении темы рассматривается вариант включения систем накопления электроэнергии в будущие техзадания на новый подвижной состав», — пояснили в компании.

Затраты на оплату электроэнергии составляют порядка 7–9% от всего бюджета «Горэлектротранса». Испытания показали, что экономический эффект от применения накопителей есть. Но о конкретных результатах можно будет окончательно говорить лишь после годовой эксплуатации, сказали в ГУПе.

Михаил Лифшиц предлагает в новом цикле испытаний использовать не менее десяти трамваев.

В Москве есть, но другое

Пока петербургский «Горэлектротранс» проводит испытания, «Московский метрополитен» трамваи с накопителями уже использует.

Сейчас системами накопления энергии, изготовленными компанией «Канопус» из Златоуста, оснащены трамвайные вагоны «Львёнок» и «Витязь-М» поставки 2021–2022 годов, рассказали MASHNEWS в компании «ПК Транспортные системы», которая занимается установкой суперконденсаторов. Всего таких вагонов в столице 114.

Эффективность применяемой в Москве системы накопления ниже, чем у той, которая испытывается в Петербурге. Московская система позволяет добиться уменьшения потребляемой энергии трамвайным вагоном в среднем на 20%, сказали в «ПК Транспортные системы». Добавив, что она также обеспечивает уменьшение мгновенного тока потребления вагона и снижение изменения напряжения контактной сети на 40% по сравнению с аналогичным вагоном без накопителя.

В «Московском метрополитене» рассказали MASHNEWS, что при эксплуатации трамвайных вагонов моделей 71-931М («Витязь-Москва») и 71-911ЕМ («Львёнок») с установленной системой рекуперации электроэнергии отмечается «положительный экономический и технологический эффект при нахождении нескольких трамвайных вагонов на одном секционном участке контактной сети в момент работы тяговых двигателей».

Насколько дороже трамвай с системой рекуперации, чем без неё, в компании не ответили, сославшись на коммерческую тайну.

По словам специалистов «ПК Транспортные системы», системами накопления энергии интересуются только транспортные предприятия из Москвы и Петербурга. В других городах, где используются трамваи (таких в России 62), внимания к суперконденсаторам пока не проявляли.

СПРАВКА MASHNEWS:
Всего в России порядка 7700 трамваев. Если оборудовать их системами накопления энергии, они выработают около 400 000 МВт*ч электроэнергии за год.