Водородный поезд ТМХ: от концепции к эксплуатации
На сегодня водородные технологии в отличие от всех известных способов обеспечения тяги на неэлектрифицированных участках имеют больше всего оснований считаться экологически чистыми. Преимущества водородной тяги связаны как с отсутствием загрязняющих воздух выбросов и шумового загрязнения, характерных для дизельных двигателей, так и токсичных отходов, не подлежащих переработке. Несмотря на трудоемкость разработки и внедрения принципиально новой технологии, Трансмашхолдинг ведет работу по созданию поезда на водородных топливных элементах, концепция которого проработана в деталях с учетом обеспечения безопасности и комфорта пассажиров и машинистов и особенностей эксплуатации.
Концепция
В сентябре 2024 года Трансмашхолдинг представил концепцию водородного поезда - первого в России пассажирского поезда на водородных топливных элементах. Поезд создается в рамках проекта, реализуемого ТМХ совместно с Росатомом, РЖД и Правительством Сахалинской области. Проект водородного поезда разработан инжиниринговым центром «ТМХ Инжиниринг».
Водородный поезд проектируется в двух составностях: из двух головных вагонов с бустерной секцией, в которой будут размещены силовые установки, системы хранения водорода и накопители энергии, и из трех вагонов (два головных, промежуточный и бустерная секция). Конструкция поезда предполагает сквозной проход через бустерную секцию, в которой помимо водородного и электрооборудования будут размещены санитарные блоки.
Запас хода водородного поезда будет зависеть от составности, скорости движения и температуры окружающей среды – на жаре и холоде он будет уменьшаться. Для трехвагонного поезда запас хода составит 487 км на водороде и 40 км на накопителях энергии, для двухвагонного – 725 км на водороде и 80 км на накопителях.
Технологии
Тягу водородному поезду обеспечат топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC), также известные как элементы с мембраной из полимерного электролита (PEM).Они представляют собой тип топливных элементов, разрабатываемых в основном для транспортных средств, а также для стационарных топливных элементов и портативных топливных элементов. Их отличительными особенностями являются более широкий диапазон температур эксплуатации (от 50 до 100 °C). При производстве топливных элементов планируется сотрудничество с КНР. В ближайшем будущем будет организовано производство топливных элементов в РФ, закупаться будут только мембраны PEM.
В водородном поезде внутри бустерного вагона будет расположена силовая установка с применением водородных топливных элементов. Система хранения водородного топлива, вмещающая 230 кг газообразного водорода, будет размещена на крыше бустерного вагона.
Поезд разработан с учетом особенностей технологий перевозки и хранения водорода, учтены взрыво- и пожароопасность водородного топлива.
Дизайн
Новый дизайн, в котором представлен водородный поезд, отличается от серийного МВПС компании низким уровнем пола во входной зоне и пультом управления с центральным расположением рабочего места машиниста.
Низкопольная конструкция обеспечивает более удобную и безопасную посадку и высадку пассажиров с низких и средних платформ, что особенно актуально в регионах. Такая конструкция в отечественном поезде будет применена впервые.
Для обеспечения безопасности и комфорта поезд будет оборудован системами видеонаблюдения и связи «пассажир машинист», информационными дисплеями и розетками. Опционально предусмотрены также места для размещения велосипедов и электросамокатов.
Поезд разрабатывается с учетом потребностей маломобильных пассажиров, поэтому в головном вагоне дверные проемы будут оборудованы подъемниками для инвалидных колясок, а в салоне выделены места для инвалидов.
Интерьер водородного поезда отвечает теме экологичности: он разработан в оттенках природных материалов с применением современных цветофактурных решений. В пассажирском салоне будут эргономичные кресла и широкие межвагонные переходы.
Для отделки кабины машиниста разработаны отдельные цветофактурные решения. Для обеспечения максимального комфорта машинистов в кабине предусмотрено размещение необходимых бытовых электроприборов и шторы для защиты от солнечного света.
Эксплуатация
Ожидается, что первый образец водородного поезда для испытаний появится в 2025 году, в 2026 году будут завершены испытания и сертификация поезда, а к 2028 году начнутся регулярные перевозки на пригородных водородных поездах.
Первым регионом, в котором начнется эксплуатация подвижного состава на водородном топливе, станет Сахалин. Здесь создан первый в стране Восточный водородный кластер и полигон. Вырабатываемое здесь топливо будет использовано для обеспечения энергией отдаленных населенных пунктов и общественного транспорта. Сейчас ведется работа по стандартизации бортовых и заправочных систем для применения в России.
Как рассказывал «Технике железных дорог» директор АНО «УК Восточный водородный кластер» Андрей Горбунов, на Сахалине стоит прикладная задача по отработке технологии эксплуатации водородного поезда. К моменту запуска состава в опытную эксплуатацию в 2026 году планируется создание инфраструктуры заправки и обслуживания поездов, которая будет создана партнером проекта – Русатом Оверсиз.
Требования к техническому обслуживанию поездов на водородных топливных элементах будут существенно отличаться от требований к ТО дизельных поездов. По этой причине для обслуживания водородной техники потребуются высококвалифицированные сотрудники новых специальностей.
Обучение специалистов по водородным технологиям уже началось в магистратуре по водородной энергетике Передовой инженерной школы Сахалинского государственного университета. В сентябре 2024 года здесь начали обучение первые 10 студентов.
Площадка водородного полигона Специального конструкторского бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук (СКБ САМИ), где будет организовано производство водорода, может быть использована для прохождения практики студентов и аспирантов.