Продолжая разговор про альтернативное топливо начатый ранее
Гражданская авиация, альтернативное топливо - Метан
Грузовые автомобили и автобусы, альтернативное топливо - Метан
несколько слов о железнодорожном транспорте.
В настоящее время в сети присутствует информация о двух "газолокомотивах". Это маневровый газотепловоз ТЭМ19 и газотурбовоз ГТ1 (позднее ГТ1h).
Газопоршневой тепловоз ТЭМ19
Шестиосный газотепловоз производства Брянского машиностроительного завода – одна из главных новинок [сент. 2013] «Трансмашхолдинга» в области маневровой техники.
Отличительная особенность машины – газопоршневый двигатель 491ГД отечественного производства. Использование в качестве топлива сжиженного природного газа позволяет не только сократить вредные выбросы в атмосферу, но и уменьшить потребление энергоресурсов. Локомотив построен по оригинальной схеме с размещением запаса криогенного топлива в съёмной емкости, закреплённой на опорах главной рамы. За счёт этого появилась возможность сократить время, необходимое для экипировки, так как бак можно легко демонтировать и установить новый. При этом повышается безопасность эксплуатации и обслуживания тепловоза. Охлаждается двигатель системой с применением антифриза. ТЭМ19 обслуживается машинистом без помощника.
Фото отсюда
В кабине, помимо микропроцессорной системы управления, монтируется ряд других технических устройств. В том числе новинка оснащена системами управления газовым топливом, его взвешивания и контроля расхода. Кроме того, используются датчики газообнаружения и пожарная сигнализация, современный локомотивный комплекс безопасности. Модульный принцип компоновки тепловоза минимизирует время его сборки, а также упрощает обслуживание и ремонт. Применение моторно-осевых подшипников качения исключает из технологического процесса обслуживание колесно-моторных блоков.
Планируется, что в эксплуатационный пробег маневровый газотурбовоз будет выпущен в начале 2014 года. Но уже сейчас специалисты называют машину инновационной. В конкурсе, организованном «Объединением производителей железнодорожной техники», газопоршневой тепловоз ТЭМ19 занял первое место в номинации «Локомотивы и моторвагонный подвижной состав».
Мощность двигателя, кВт (л.с.) | 880 (1197) |
Осевая формула | 30-30 |
Статическая нагрузка | 206 (21) |
Служебная масса, т | 126 |
Конструкционная скорость, км/ч | 100 |
Сила тяги при трогании с места, кН (тс) | 319 (32,5) |
Длина по осям автосцепок, мм | 20000 |
Вид топлива | сжиженный природный газ |
Запас топлива, кг | 4500 |
Тип электрической передачи мощности | переменно-постоянного тока |
В апреле 2014 года вице-президент ОАО РЖД вручил награды группе специалистов БМЗ и ВНИКТИ учавстоввавших в разработке газотепловоза. Эксплуатация газотепловоза позвлит снизить затраты на энергоресурсы почити на 24%.
В настоящее время газотепловоз готовят к 300-часовому эксплуатационному пробегу.
Газотурбовоз ГТ1
Несмотря на то что первый в истории ГАЗОТУРБОВОЗ был построен в далеком 1938 году, этот тип локомотивов не получил распространения ни в Европе, ни в Америке. ГАЗОТУРБОВОЗЫ пытались ввести в эксплуатацию неоднократно – в Швейцарии, Франции, США, Германии, даже в СССР. Большинство проектов пришлось на 1960-е годы – и все они потерпели неудачу по экономическим причинам.
ГАЗОТУРБОВОЗ – это локомотив с газотурбинным двигателем (ГТД). На газотурбовозах практически всегда используется электрическая передача: газотурбинный двигатель соединён с генератором, а вырабатываемый таким образом ток подаётся на электродвигатели, которые и приводят локомотив в движение.
ГАЗОТУРБОВОЗ в несколько раз дороже тепловоза или электровоза из-за высокой цены турбины и сопутствующего оборудования. Чтобы такой проект окупил себя, стоимость эксплуатационных материалов, в частности топлива, должна составлять максимум 50-55% от стоимости дизеля. Как только цена на расходные материалы растет – машина становится неконкурентоспособной. В старых проектах в качестве топлива использовались нефтяные дистилляты, которые по стоимости были немногим дешевле ДТ.
Фото отсюда
Тем не менее, в конце сентября 2010 года из ворот коломенского ОАО «ВНИКТИ» выехал новейший российский локомотив - ГАЗОТУРБОВОЗ ГТ1-001.
Фото отсюда. Рабочее место машиниста.
Разработка началась в декабре 2006 года после подписания соглашения между РЖД и Самарским научно-техническим комплексом имени Н. Д. Кузнецова, специалисты которого к тому времени создали действующий газотурбинный двигатель НК-361 и силовой блок тяговой секции газотурбовоза.
В 2007 году изготовлен опытный газотурбовоз на базе электровоза ВЛ15-008. Турбины изготовлены в Самаре, сборка локомотива осуществлена на Воронежском тепловозоремонтном заводе.
4 июля 2008 года ГТ1-001 впервые провел грузовой состав. Масса состава была равна 3 тыс. т, а испытания проходили на участке «Кинель—Жигулевское море» Куйбышевской железной дороги. Планируется, что первые газотурбовозы будут эксплуатироваться в районах Сибири, где имеются большие запасы природного газа.
22 декабря 2008 года — газотурбовоз ГТ1-001 впервые провел грузовой состав весом 10 тысяч тонн (116 вагонов)
23 января 2009 года — газотурбовоз ГТ1-001 впервые провел грузовой состав весом 15 тысяч тонн (159 вагонов).
12 октября 2009 года — ОАО «РЖД» получило Диплом Книги рекордов Гиннесса за создание самого мощного в мире магистрального газотурбовоза, работающего на сжиженном природном газе.
7 сентября 2011 года — газотурбовоз ГТ1-001 поставил новый мировой рекорд, проведя грузовой состав по кольцу ВНИИЖТ весом 16 тысяч тонн (170 вагонов).
Мощность по ГТД, кВт (л.с.) | 8300 (11290) |
Служебная масса, т | 360 |
Нагрузка на ось, кН (тс) | 215 (22,5) |
Сила тяги при трогании, кН (тс) | 981,0 (100,0) |
Сила тяги длительного режима, кН (тс) | 775 (79,0) |
Скорость длительного режима, км/ч | 33 |
Касательная мощность длительного режима, кВт | 7170 |
Запас топлива (сжиженный природный газ), т | 20 |
Запас хода, км, не менее | 1000 |
Маленькое, но очень информативное кино. )
Экскурс в историю вопроса
Переводную статью
Railway Gazette International, Июнь 2013
Автор: Дэвиэ Ластинг
Перевод: Скальпель
Растущая цена на дизельное топливо заставляет железные дороги Северной Америки, большие и малые, активно искать альтернативные источники топлива. Дэвиэ Ластинг оценивает, какие из альтернатив могут быть использованы массово.
Можно прочитать тут
И.В. Сазонов, ОАО «ВНИКТИ». Использование сжиженного природного газа в локомотивах. Семинар «Перевод транспорта на газомоторное топливо: проблемы и перспективы», 04.02.2014 г
По ссылке скачивается презентация.
Слайд №8
При вождении поездов массой 6-8 тыс. т газотурбовоз в сравнении с тепловозами 2ТЭ116 при весовой норме массой 4300т на одинаковый объем работы в сопоставимых условиях обеспечивает экономию текущих расходов в размере: 3361,1 тыс. руб. или 56,2%,
Локомотивы на газе: окно возможностей (журнал ПРОМТРАНС №5(7)/2014)
Газодиель и газотурбовоз. Сжиженный природный газ.
Комментарии
кому-то хочется превратить самолеты и тепловозы в движущиеся фугасы объемного взрыва?
если сделать дырку и организовать таким образом утечку метана, рванет капитально.
это вам не безвредный керосин или солярка, которые если и выльются, то даже не всегда загорятся.
я уже молчу о том, что их охлаждать и сжимать не надо, как метан.
поищите на ютюбе, как весело горят, со взрывами, автомобили на сжиженном пропан-бутане (а там и температуры с давлением не те, и кол-во газа на порядки меньше).
Не путайте. Метан, пропан и бутан - разные вещества с разными свойствами.
Метан легче воздуха, из дырки выходит вертикально вверх, т. е. не имеет тенденции к накапливанию в больших количествах. Метан опасен только в закрытых непроветриваемых помещениях.
Пропан-бутановая смесь тяжелее воздуха, поэтому стелется по земле и может накапливаться у поверхности в больших количествах.
Использование метана в качестве топлива для железнодорожного транспорта наибольший смысл имеет в северных районах.
я окончил химВУЗ и немного в курсе, что такое метан.
ездите хоть на черте с метлой, ради Бога=))
порадуйте террористов, им будет достаточно угнать тепловоз с таким вот симпатичным баллоном с парой тонн газа, разогнать и врезать во что-то - и результат налицо - минивзрыв в пару килотонн тротилового эквивалента.
http://www.chuchotezvous.ru/technogenetics-disasters/143.html вот тут например, описаны последствия.
а воздушные террористы- те в еще большем экстазе будут, их фантазии и креативность не будут ограничены пространственно- рельсами.
10-30 тонн сжиженного метана в самолете, падающем с высоты в несколько км - и ядерной бомбы не надо.
Боюсь, что альтернатива - паровозы. И это - не шутка.
Если мыслить вашими категориями, то лучше вообще не рождаться.
Зачем террористу угонять тепловоз, если более скрытно в багажнике автомобиля или в грузовике можно провести хоть вагон взрывчатки?
Горит и взрывается транспорт на газе? Любой транспорт горит и любой взрывается.
Зачем террористу угонять тепловоз - да террористам еще проще - едешь по дороге, ищешь знак пересечения дороги с газпроводом, ковыряешь дырочку, ждешь пару часов а потом закуриваешь)))
Интересно другое - за последние 20 лет (про СССР я и не спрашиваю) сколько ВСЕГО было угнано тепловозов? 2?
ЗЫ: вам совет - не обращайте внимания на умственно-неполноценных, к тому же "знающих" химию и при этом сравнивающих пропан-бутан с метаном)))) про падающий самолет с тоннами метана - это надо в гранит отливать)))
Такое впечатление, что знаний в области нефтехимии в ХимВУЗе Вы не получили. Мне для понимания сути вопроса хватило школьных знаний. Стоило лишь немного подумать.
Вас не смутил текст в приведённой Вами ссылке? "машинисты нескольких проходивших через него поездов сообщали, что в этом районе чувствуется сильный запах газа" и "в районе катастрофы образовалась утечка газа, который оказался тяжелее воздуха и поэтому не испарился, а накапливался в низине".
Вообще-то природный газ, который гонят по магистралям, состоит практически полностью из метана, который легче воздуха и не имеет запаха! Т. о., сразу можно понять, что катастрофа была вызвана не метаном! Действительно, в то время по "трубе продуктопровода «Западная Сибирь—Урал—Поволжье», ...транспортировали широкую фракцию лёгких углеводородов (сжиженную газобензиновую смесь)" http://yablor.ru/blogs/katastrofa-3-iyunya-1989-goda/1612555
Т. о. та катастрофа не была вызвана метаном. Наоборот, катастрофа произошла именно потому, что в магистрали была газобензиновая смесь вместо метана! Будь там метан, он бы не скопился в низине и катастрофы бы не было!
Кроме того, пара тонн метана никак не могут дать взрыв мощностью в пару килотонн тротилового эквивалента. Считаем:
Удельная теплота сгорания природного газа равна 33500 КДж/кг. http://www.vsetabl.ru/203.htm
Т. о., при сгорании (взрыве) 2000 кг природного газа выделится 67000 МДж энергии.
Энергия, выделяемая при взрыве тротила (тринитротолуола) равна 4184 КДж/кг. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D2%F0%EE%F2%E8%EB%EE%E2%FB%E9_%FD%EA%E2%E8%E2%E0%EB%E5%ED%F2
Т. о., для получения результата, аналогичного взрыву 2000 кг природного газа, нужно взорвать 16013 кг тротила, что примерно в 125 раз меньше указанных Вами пары килотонн в тротиловом эквиваленте! Но в объективной реальности, а не в фантазиях, получить воздушно-метановую смесь в таких количестве можно только в закрытых помещениях. В реальности же вытекающий на открытой местности метан скорее горит, а не взрывается: https://www.youtube.com/watch?v=YJQJrK5y1uw
Физику и математику Вы тоже прогуляли?
не имеет запаха - для запаха туды пихают одорант))))
Но в объективной реальности, а не в фантазиях, получить воздушно-метановую смесь в таких количестве можно только в закрытых помещениях. - не вздумайте рассказать гражданину, что трубопроводы с взрывоопасными веществами продувают очищенным метаном под давлением, что бы исключить попадание кислорода воздуха в трубу->исключить возникновение взрывоопасной концентрации->исключить взрыв. От такой информации у у гражданина нижние полушария головного мозга порвать может)))
В реальности же вытекающий на открытой местности метан скорее горит, а не взрывается - опять же не рассказывайте гражданину что газ продувки (метан) из труб сбрасывается на факел, где именно сгорает, смешиваясь с воздухом при наличии искры или огня))))
На открытой местности используют так называемые свечи выветривания - трубы высотой десяток метров, вблизи которых нет источников огня. Метан из свечей спокойно рассеивается в атмосферу, НЕ ОПУСКАЯСЬ вниз)))
А то, что они составы газа таскают - не страшно?
а еще таскают нефть и ядреные отходы.... а террористы не спят!
как жить вообще?
только самолетом!
Одно но, все это уже давно возится в жд цистернах, составами по 200 вагонов и помимо метана там есть более неприятные грузы.
ГТ1-001 пережег контактную сеть выхлопом, в Щербинке, осенью 2011 года. Сейчас простаивает на ст. Егоршино, Свердл. ж/д. Видимо боятся запускать в эксплуатацию, может использоваться только на неэлектрофицированных дорогах, и где нет путепроводов и переходов.
Есть такое дело. Криогенная техника на подвижном составе... Скажем так, пока нет гарантии, что всё "пойдёт". Например - машинисты имеют сомнения в безопасности работы на таких составах.
Скорее изолятор лопнул от перепада т-р. Но, факт.
Кто разбирается, подскажите. А почему энергия газа не используется напрямую, а через преобразование в электрическую?
Это специфика железнодорожного транспорта. )) Это эволюционный этап. Механическая энергия от движителя передавалась на колеса только в паровозах. Потом, с ростом веса подвижного состава стали строить электровозные тележки с тяговыми электродвигателями. И трогаться можно плавнее (нет диска сцепления как в автомобиле) и КПП не нужна, тяга это величина напряжения, да и дизель работает в самом выгодном для себя режиме между 50-100% нагрузки с плавными переходм между режимами.
Железнодорожники меня поправят если что. )
В карьерных самосвалах типа стотонных белазов сцепления и КПП тоже нет. Там энергия дизельного топлива тоже сначала преобразуется в электрическую.
в БелАзах каждое колесо - эл двигатель.
Электромеханическая трансмиссия имеет смысл только с определенного масштаба.
Не все БеЛАЗ с электродвигателями.
Как и не все тепловозы.
Еще не придуманы механические трансмиссии (коробки передач, вариаторы), способные дёшево, надёжно, длительно и с высоким КПД передавать механическую энергию мощностью в несколько мегаватт с двигателя на колёса.
Разведение мостов и шлюзовое хозяйство?
Мосты и шлюзы двигают электродвигателями мощностью в несколько десятков киловатт (не мегаватт!) без изменений передаточных чисел, м-е-е-е-дленно и редко. Т. е. там нет никаких коробок скоростей или вариаторов, но есть гидравлика. Для транспортных средств всё это не подходит.
Понятно.
Потому что вал двигателя крутится вдоль, а колеса поперек.
Плавно и эффекиивно регулировать скорость (управлять) наиболее приемлимо на эдектротягле постоянного тока.
Я бы акцентировал внимание на моментной характеристике. Просто специфика ж.д. транспорта в том, что иногда нужно стронуть с места очень большую массу, и для этого двигатель должен развить максимальный момент при минимальных оборотах, в таких случаях ДВС не может напрямую работать (глохнет), а электродвигатели очень хорошо подходят.
Есть такая штука как гидротрансформатор. Это что касается ДВС.
А так да, электродвигатель лучше во всем.
А кстати, почему не ставят ДВС с гидротрансформатором? Или на маневровые всё-таки ставят?
На маневровые небольшого размера.
Например ТГМ1
Тут еще есть.
Это делали только немцы - тепловоз с гидропередачей. Ни нам, ни американцам не удалось повторить - нужно очень высокое качество изготовление, качество масло и аккуратность эксплуатации...
А почему энергия газа не используется напрямую, а через преобразование в электрическую? - Потому что дизель. Если мы берем тепловоз - там стоит дизель. У дизеля обороты - 1000-2000. А стронуть надо состав 2000 тонн. А потом когда состав стронут - надо придать колесам большие обороты - что бы быстро ехать. В седельных тягачах ради жалких 40 тонн к дизелю приделывают 20ти скоростные коробки передач. Какая будет коробка передач у тепловоза? И тут приходит нам на помощь электротрансмиссия. Дизель крутит генератор, ток крутит колеса. Нужен большой момент что бы стронуть? дайте больше тока, раскрутите дизель до 2000 тысяч. Колеса раскрутились, большой ток не нужен стал, обороты убавили - и почти на холостых у дизеля катимся. Красота.
теперь перемещаемся к нашим баранам - ГТД. У ГТД все противоположно дизелю - высокие оборты, а тяги нет. Что бы получить тягу - опять надо ставить коробку передач с огромными понижающими передачами. плюс ко всему у ГИД есть один существенный минус - это потребление топлива в переходных режимах, а именно - при изменении нагрузки и оборотов. Пожтому мы опять ставим на ГТД понижающий редуктор и генератор, для которого не нужно изменение обротов в больших пределах. И точно так же как на дизель-электровозе катаем состав, радуясь простоте устройства нашего локомотива и низкому потреблению топлива.
И на что только не пойдут, лишь бы не делать электрофикацию.
1. Электрификация выгодна только там, где есть достаточно большой трафик. Ибо она требует серьёзных затрат. Причем, как разовых, так и постоянных.
2. Как я понял, первый - "газопоршнёвый" вообще хотят использовать как маневровый. А они все - тепловозы. Ибо каждую "горку" на станции не электрифицируеш...
Совершенно верно. Газопоршневой это маневровый. Газотурбинный на моневровых работах крайне нерентабельный. У турбины ведь у нее режим! ) Вышла на режим и "летит" ))
Ну да. Они - рейсовые. Сейчас их пробно эксплуатируют в Свердловской области.
А уменьшать потребление сорярки на маневровых работах - это была вообще проблема. Американцы пробовали, например, "комби"
Т.е. движок небольшой мощности, аккумуляторы. В СССР пробовали целиком на аккумуляторах. Ничего из этого не пошло... Так что газопоршнёвый - это серьёзная новинка, которая может решить проблему.
Да и наш газотурбинный - тоже. Есть ещё один момент, кроме экономии солярки. Дело в том, что тепловоз гораздо слабее электровоза. Поэтому когда составы пересекаю границу электрифицированных областей (например - составы, идущие с ДВ в европейскую часть) их приходится переформировывать. А это - и деньги, и время. А газотурбинный электровозу не уступает - составы можно гнать "насквозь".
Транссиб вроде насквозь электрофицирвоан, не?
Там большой трафик. А вот БАМ - "не". Железнодорожники публиковали статьи, посвящённые этой проблеме. Можете поискать.
К сожалению не помню на вскидку обсуждение, но проблема вроде как с заправками, которых не очень то много мягко говоря и с пробегом на одной заправке в сравнении с дизельным (1 к 4 если мне память не отказывает) - поэтому маневровый.
Ога. Электрофикация значит дорого, а сеть газовых заправок она нахаляву.
Есть и такая проблема
Правда, электрифицировать надо весь маршрут, а "заправки" поставить достаточно только на "концах маршрута".
Но, повторяюсь, "ещё ничто не решено" окончательно. Сейчас выявляются как плюсы так и минусы.
Кста, для маневровых ещё один вариант - компремированный газ. Не нужно производить СПГ. Не нужна криогенная аппаратура. Но - мал запас хода. Для рейсовых - совсем не годится...
На концы маршрута то, тоже надо как то доставлять.
Как я понял планы в Свердл. обл., там на конце как раз и хотели воткнуть небольшое производство СПГ. А "труба" с обычным газом там уже есть. Но точно - не помню.
p.s. Кста, я не утверждаю, что СПГ - это везде панацея. У меня нет такой позиции. Но - свою нишу может занять.
Электричество более универсальный вид энергии.
Высвободившегося топливо от тяги, вполне хватит на маневровую работу.
В сравнении с сооружением земполотна, электрофикация это копейки.
Если на станции есть горка, то трафик там как правило большой.
Электрофикация это комплекс проблем. И решать их нужно сообща. А перевод тепловозов на другой вид топлива, это решение проблемы "в лоб".
Конечно, от маневровых тепловозов не уйти, но сократить их использование до минимума возможно.
Этим вопросом занимаются специалисты. Подозреваю, что Вы - не из их числа
Я, например, слышал такой пример - проект электрификации ЖД на севере (нет уже готовых эл. сетей, подстанций и т.д.) увеличивал стоимость дороги вдвое.
В советские времена такие вопросы просчитывали "до копейки". Нет, отнюдь не везде надо электрифицировать.
А маневровые составы вообще нигде не электрифицированы... Все кругов в мире - полные дураки, только Вы - д'Артаньян ? Пожалуста, не унесите свои знания в могилу - просветите железнодорожников всего мира...
А то ведь они, идиоты, новые составы на газу разрабатывают. Хоть наши, хоть американцы...
А чо тыкать американцами? А почему бы не Швейцарией? Там вся ж/д электрофицирована.
1. В Европе просто уничтожили участки с малой интенсивностью - вместо них возят грузовиками. Получаются те же проблеммы с соляркой, только расход на "тонна - километр" гораздо больше.
2. Точно не знаю - но очень сомневаюсь, что маневровый транспорт электрифицирован. Как-то читал, как англичане маялись, пытаясь сократить расход солярки на маневровых тепловозах - а рейсовые у них электрифицированы полностью...
p.s. Еще один момент - стоимость электрификации сильно зависит ещё и от "обжитости" мест, через которые идёт ЖД. Сами прикиньте, есть разница - строить сеть новых подстанций, или тянуть провод от ближайшего швейцарского населённого пункта...
А не напомните протяженности по Швейцарии и РФ, можно еще сравнить грунты на которых прокладка идет на сравниваемом (комрадом выше) севере у нас и Швейцарией, раз уж на то пошло. И да, скальные и все такое...это не мерзлота, предвосхищая ваши выводы. Также можно быстренько прикинуть удаленности от источников генерации, ну и например прикинуть что там надо не лапшу тянуть, а это тоже вполне себе стройка... и многая и многая и многая
Да я понял уже что электрофикиция зло. Надо делать как американцы.
Надо делать хорошо и на века и так как нам выгодно, а не тупо брать с кого то пример, в таких проектах массового производства не бывает, все штучный продукт.
Электрофикация -добро)
Штучный продукт это путь вникуда.
Страницы