Железные дороги являются общепризнанным экологически чистым и низкоуглеродистым видом транспорта. В то же время тяговая мощность железных дорог может широко использовать новые источники энергии и возобновляемые источники энергии, а что касается энергии, не связанной с тягой, то она также может быть использована в больших масштабах. Электрическая энергия и различные тепловая энергия, получаемая из новых и возобновляемых источников энергии, также может быть использована в широких масштабах.
Связь между железными дорогами и новыми и возобновляемыми источниками энергии
Среди различных видов транспорта железная дорога признана экологически чистым и низкоуглеродистым видом транспорта, главным образом потому, что она обладает техническими условиями для широкомасштабного использования электрической тяги, которых нет у других видов транспорта. Кроме того, железные дороги также обладают уникальными сравнительными преимуществами в использовании новых и возобновляемых источников энергии, которые проявляются в двух аспектах:
во-первых, железнодорожная тяговая электроэнергия (локомотивное электричество) может обеспечить диверсификацию производства электроэнергии. В дополнение к традиционной угольной энергетике и гидроэнергетике, электроэнергия, вырабатываемая новыми и возобновляемыми источниками энергии. источники энергии также могут использоваться в широких масштабах, включая энергию биомассы, энергию ветра, солнечную энергию, морскую энергию, геотермальную энергию, водородную энергию и другие энергетические ресурсы для выработки электроэнергии;
во-вторых, с точки зрения использования энергии, не связанной с тягой (за исключением локомотивов), количество станций вдоль железной дороги она огромна, а потребление энергии относительно сконцентрировано, что также может быть достигнуто в больших масштабах. Используйте различные виды энергии, получаемой из новых и возобновляемых источников энергии, таких как электрическая энергия и различные виды тепловой энергии. Таким образом, содействие использованию новых и возобновляемых источников энергии в железнодорожной отрасли может в полной мере задействовать возможности для энергосбережения и сокращения выбросов на железных дорогах, что способствует снижению уровня углекислого газа в железнодорожных перевозках, и можно взять на себя ведущую роль в обеспечении крупномасштабных перевозок без выбросов углерода в местных районах.
Железнодорожная тяга использует потенциал новых и возобновляемых источников энергии
Потребление энергии в железнодорожной отрасли делится на большие аспекты, включая потребление тяговой энергии и потребление энергии, не связанной с тягой. Первое относится к энергии, потребляемой локомотивами во время перевозки, а второе относится к другим видам потребления энергии, отличным от этого. В целом, доля тяговой энергии на железнодорожном транспорте в большинстве стран мира, как правило, составляет более 50% от общего объема энергии, используемой их железными дорогами. Таким образом, ключом к достижению низкоуглеродного или безуглеродного транспорта на железнодорожном транспорте является тяговая энергия железнодорожных локомотивов.
Виды тяговой энергии включают в себя три ископаемых источника энергии: уголь, дизельное топливо и угледобычу. Поскольку паровозы сошли с исторической сцены, они фактически являются электроэнергией (в основном углем и электричеством) и дизельным топливом. В какой степени уголь, электроэнергия и дизельное топливо могут быть заменены новыми и возобновляемыми источниками энергии, то есть потенциальным пространством для развития последних на железной дороге.
Применение новых и возобновляемых источников энергии в нетяговой сфере железных дорог
Использование новых и возобновляемых источников энергии в железнодорожной отрасли является первым в области, не связанной с тягой. Начиная с первоначального использования солнечной энергии, оно постепенно распространилось на наземные тепловые насосы, вплоть до современных воздушных тепловых насосов (включая воздушные тепловые насосы с углекислым газом). и использование становится все более и более широким, и охват становится все шире и шире. На некоторых железнодорожных станциях, в ремонтных мастерских, офисных зданиях и квартирах персонала постепенно используются новые и возобновляемые источники энергии для замены угольных и топливных котлов и решения проблем с отоплением, кондиционированием воздуха и охлаждением в офисных зданиях и производственных цехах, что дает относительно хорошие экономические выгоды и защиту окружающей среды.
В дополнение к энергии, используемой при строительстве железных дорог, энергия, используемая оборудованием вдоль железной дороги, также является важным компонентом, который представляет собой потребление энергии, не связанное с тягой. Применение новых и возобновляемых источников энергии в этой области также началось относительно рано. Например, автоматическая система смазки железнодорожных стрелочных переводов и токарных станков, основанная на солнечной энергии, может сочетать технологию применения солнечной энергии с технологией высокоскоростного технического обслуживания железнодорожного оборудования, а для решения проблемы электроснабжения объектов железнодорожного строительства устанавливается автоматическая фотоэлектрическая электростанция связи, и так далее.
Направление развития применения новых видов энергии и возобновляемых ресурсов в области железнодорожной тяги
Судя по типам используемых в настоящее время новых и возобновляемых источников энергии, уровень проникновения солнечных проектов несколько выше. Эти проекты имеют свои преимущества и недостатки, а также различные условия адаптации. В процессе фактического использования возникали ситуации, когда солнечная энергия использовалась совместно с наземными тепловыми насосами или воздушными тепловыми насосами. Благодаря такому сочетанию их соответствующие преимущества могут быть использованы в полной мере, эффективно компенсируя недостатки обеих сторон, улучшая эффект обогрева и удовлетворяя потребности в горячей воде в разное время года и при различных климатических условиях. Например, воздушный тепловой насос в сочетании с мощной солнечной системой горячего водоснабжения может в полной мере использовать солнечную энергию для отопления. В случае, когда солнечная энергия не может обеспечить тепловую энергию в пасмурные дни или ночи, воздушный тепловой насос вовремя включится для выработки горячей воды, что значительно снижает потребление электроэнергии и в то же время полностью удовлетворяет спрос.
Если в будущем выбрать какой-то один проект, нам необходимо сравнить различные факторы и выбрать оптимальный энергетический проект с подходящими региональными характеристиками. В совокупности проект теплового насоса с воздушным источником углекислого газа является одним из ключевых моментов будущего развития. Его преимущество заключается в том, что он не зависит от климатических условий и адаптируется как к южным, так и к северным регионам, особенно в экстремально холодную погоду. Он может работать в обычном режиме, поэтому имеет относительно широкий диапазон применения. о потенциальных рынках сбыта.
Направление развития применения новых видов энергии и возобновляемых ресурсов в нетяговой сфере железных дорог
Из-за соображений транспортной безопасности оптимизации структуры энергопотребления в сфере тяги не уделялось того внимания, которого она заслуживает. На самом деле, судя по требованиям к созданию железных дорог с низким уровнем выбросов углерода, оптимизация структуры энергопотребления в сфере тяги является более важной и критичной, чем в сфере, не связанной с тягой, в конце концов, на нее приходится основная доля. Наилучший способ оптимизации это главным образом, полное использование новых и возобновляемых источников энергии. Доступны следующие два варианта:
Режим комплектного питания — Система электроснабжения работает в двойном режиме, то есть она подключена к местному энергетическому сектору. Когда солнечная система имеет избыточную мощность, она может быть подана в энергетический сектор для городского электроснабжения. Если в этом районе наблюдается продолжительная дождливая погода, отдел электроснабжения может обеспечить электроэнергией городской сектор. железнодорожную систему, обеспечивая таким образом безопасное электроснабжение железнодорожной энергосистемы. Чтобы устранить недостатки модели, можно рассмотреть проектный план интеграции солнечной фотоэлектрической системы выработки электроэнергии и электрифицированной железной дороги.
Гибридный режим электроснабжения с другими источниками энергии — В некоторых районах, где нет сотрудничества с местным отделом электроснабжения, также может быть принята другая схема электроснабжения железных дорог, основанная на полном использовании богатых ресурсов солнечной и ветровой энергии вдоль маршрута для выработки электроэнергии, дизельного топлива. в качестве аварийных источников резервного питания могут быть добавлены генераторы.
Чэн Хунсэнь
студент магистратуры
Петербургского Государственного Университета Путей Сообщения Императора Александра I (ПГУПС)
