Индия — курс на энергию из возобновляемых источников

В начале 2016 г. индийская корпорация Dedicated Freight Corridor Corp of India (DFCCIL), ведущая строительство двух грузовых железнодорожных коридоров (рис. 1), заключила договор на сумму 12,1 млрд рупий с консорциумом компаний L&T Construction и Sojitz, предусматривающий электрификацию участка длиной 422 км Вадодара — порт Джавахарлал Неру, относящегося к Западному грузовому коридору общей протяженностью 1490 км, который соединяет Дели и Мумбаи. Аналогичный контракт на электрификацию участка Ревари — Вадодара протяженностью 915 км заключен с тем же консорциумом в 2014 г. Между станциями Ревари и Джавахарлал Неру указанный консорциум оборудует контактную сеть развернутой длиной 1337 км по системе тока 2×25 кВ, 50 Гц, 23 тяговые подстанции и 131 пост секционирования, управляемые с помощью программного пакета Scada из центра в Ахмадабаде. Этот коридор рассчитан на перевозку контейнеров, погруженных в два яруса. Строительство Западного грузового коридора ведется на средства займа, предоставленного японской стороной. В рамках дополнения к договору об экономическом сотрудничестве входящая в консорциум корпорация Sojitz поставит из Японии трансформаторы для тяговых подстанций, автотрансформаторы и медный контактный провод на сумму, составляющую примерно 40 % стоимости проекта.  

Строительство мостового перехода на грузовой линии в Индии

Рис.1. Строительство мостового перехода на грузовой линии в Индии

Компания L&T предоставит остальные компоненты, а также будет контролировать управление проектом и монтажные работы на линии. Примерно так же обстоят дела в Восточном грузовом коридоре протяженностью 1840 км. В июле 2015 г. совместное предприятие в составе компаний Alstom India (AIL) и Alstom Transport (ATSA) заключило контракт на проектирование и монтаж всех систем на участке этого коридора Бхапур (вблизи г. Канпур) — Хурджа протяженностью 343 км. Финансируемый Всемирным банком проект включает электрификацию по системе тока 2×25 кВ, 50 Гц, а также монтаж систем сигнализации, счетчиков осей и железнодорожной связи GSM-R. Учитывая высокие темпы укладки пути (рис. 2) и электрификации, министерство железнодорожного транспорта рассчитывает, что оба коридора будут введены в эксплуатацию в течение 3 лет.

Путеукладочный комплекс в Западном коридоре

Рис.2. Путеукладочный комплекс в Западном коридоре

Задача перераспределения транспортных потоков 

Строительство и электрификация двух выделенных грузовых коридоров являются основой реализуемой национальными железными дорогами Indian Railways программы по борьбе с изменяющимся климатом. Ожидается, что сооружение 3300 км электрифицированных линий внесет большой вклад в решение поставленных правительством Индии задач по снижению выбросов CO2 в атмосферу. В центре внимания участников состоявшейся в декабре 2015 г. Парижской конференции по изменению климата был транспортный сектор как основной потребитель ископаемых видов топлива, а также как источник возрастающего объема выбросов парниковых газов в атмосферу. Признавая важность перераспределения потоков между видами транспорта с оттоком грузов к более экологически сбалансированным, Индия поставила перед собой ряд амбициозных задач, направленных на повышение доли железных дорог на рынках грузовых и пассажирских перевозок. При этом планируется увеличивать долю электрической тяги в перевозках. Благодаря подъему экономики в стране на железных дорогах Индии в последние годы наблюдается значительный рост объемов грузовых перевозок. В условиях крайне ограниченных инвестиций в строительство новых объектов инфраструктуры стабильный рост объемов перевозок выработал запас провозной способности на имеющейся сети. Многие грузовые магистрали уже достигли предела провозной способности, и возможности ее дальнейшего развития крайне ограниченны. Комитет по стратегии развития национального транспорта (NTDPC) прогнозирует пятикратный рост грузооборота на железных дорогах в ближайшие 15 лет, поэтому в стране энергично ведется строительство двух выделенных грузовых коридоров, которые должны разгрузить наиболее грузонапряженные направления и обеспечить максимально  быстрый вывоз контейнеров из морских портов. Ввод этих коридоров в эксплуатацию создаст резерв провозной способности, необходимый для решения задачи снижения объемов грузовых перевозок автомобильным транспортом. Общепризнано, что железные дороги отличаются самыми низкими показателями эмиссии парниковых газов на единицу перевозочной работы. Эффективность  рузовых коридоров должна быть еще выше, так как они спроектированы и оборудованы для интенсивного движения тяжеловесных поездов с повышенной до 100 км/ч скоростью. Характерной особенностью транспорта является то, что потребление энергии происходит во время движения и зависит от сложности маршрута. Этим объясняется традиционная привязанность к ископаемым видам топлива, которые легко транспортировать. Однако повышение цен на импортируемую нефть и сознание ответственности за состояние окружающей среды побуждают правительство Индии уделять больше внимания электрификации железных дорог. Это позволит производить электроэнергию на более эффективных стационарных тепловых электростанциях и передавать к местам ее потребления по высокоэкономичной сети линий электропередачи. В целях снижения потерь для реализации в Восточном и Западном грузовых коридорах выбрана система тока 2×25 кВ, 50 Гц с автотрансформаторами.

Меры по снижению выбросов 

Чтобы количественно оценить преимущества стратегии выделенных грузовых коридоров, корпорация DFCCIL и Всемирный банк поручили компании Ernst & Young провести исследование потенциального снижения выбросов CO2 для 30‑летнего периода, заканчивающегося в 2041/2042 финансовом году. Было установлено, что отказ от строительства этих коридоров приведет к росту выбросов углерода на трассе Восточного коридора в 2,5 раза, а на трассе Западного коридора — в 6 раз. Было также установлено, что объем выбросов в период строительства двух коридоров и вспомогательных объектов инфраструктуры намного ниже, чем в процессе эксплуатации неэлектрифицированных линий. Основные преимущества строительства грузовых линий связаны с ростом провозной способности и снижением интенсивности транспортных заторов, поэтому именно  они должны способствовать притоку грузов с автомобильного транспорта. На нынешних линиях восточного направления  преобладают угольные перевозки, а на линиях западного — перевозки контейнеров, причем на обоих направлениях в настоящее время выбрасываются в атмосферу большие объемы парниковых газов. В 2007/2008 финансовом году в Индии 40 % грузооборота выполняли железные дороги, производя при этом 3 млн т в эквиваленте  CO2; остальные 60 % грузооборота приходились на автомобильный транспорт с 66 млн т выбросов. Исследование, в котором были использованы различные сценарии экономического роста и варианты транспортной политики, показало, что повышение привлекательности и провозной способности железных дорог обусловит к 2020 г. такое перераспределение  грузовых потоков между этими видами транспорта, которое сократит выбросы CO2 в пределах 14 – 25 млн.тн. Однако исследование показало  также, что выбросы в атмосферу на железнодорожном транспорте зависят от комбинации генерирующих систем. Это придает особое значение переходу на возобновляемые источники энергии. Правительство Индии подтвердило на Парижской конференции амбициозные планы по производству 175 ГВт возобновляемой  электроэнергии, уделяя при этом особое внимание солнечным батареям.

Исследования по оптимизации энергопотребления

 Одним из важных факторов, определяющих эффективность железных дорог, является энергосберегающее вождение. Потребление энергии зависит от стиля ведения поезда с учетом радиусов кривых, уклонов, постоянных и временных ограничений скорости и расположения сигнальных устройств.  В грузовых коридорах интенсивность движения поездов будет достаточно высокой и потребует в среднем расхода мощности в  размере 1 МВ·А/км. В таких условиях повышается роль использования системы — советчика машиниста. Имея в виду данное обстоятельство, корпорация DFCCIL и Всемирный банк привлекли специализирующуюся в области таких систем австралийскую компанию TTG к исследованию возможностей оптимизации энергопотребления в грузовых коридорах Индии. Результаты исследования должны быть представлены к концу июля 2016 г. с определением технических требований к программному и аппаратному обеспечению. Ожидается, что система будет предоставлять машинисту информацию по выбору оптимальной скорости, переходу в режимы движения по инерции и торможения посредством понятного и удобного интерфейса. Ожидается, что это позволит снизить потребление тяговой электроэнергии на 8 – 10 % и существенно сократить выбросы углерода на железнодорожном транспорте. Оборудование системы должно быть установлено во всех локомотивах, работающих в выделенных грузовых коридорах. Сразу же было решено, что системы управления тягой и торможением останутся без изменений. Информация будет выдаваться на дополнительный экран, функции управления движением поезда останутся в руках  машиниста. Помимо оптимизации скорости движения, энергосбережение достигается также за счет ограничения потребления энергии вспомогательным оборудованием во время длительных стоянок. Так, по истечении заранее определенного промежутка времени предусмотрено опускание токоприемника. В круг задач исследования по оптимизации потребления энергии включены идентификация статических и динамических входных данных для системы советчика, выбор контрольных точек на линиях и системы связи для сбора динамических данных. Специалисты TTG разработают графический пользовательский интерфейс, подготовят инструкцию пользователя для машинистов. Программное обеспечение должно поддерживать моделирование ситуаций для оценки работы локомотивов разных типов в зависимости от параметров маршрута. Анализ результатов моделирования даст информацию о расчетных величинах времени хода с привязкой движения поезда к элементам трассы и соответствующих стратегиях оптимизации энергопотребления. После разработки профилей скоростей фактического и оптимизированного движения поезда в плане стоит создание первого в Индии оптимального расписания движения грузовых поездов. Наличие такого графика будет особенно полезно при прохождении тяжеловесного поезда длиной 1500 м через нейтральные вставки контактной сети. Следующим шагом станет разработка подробного плана пилотного ввода системы в эксплуатацию с последующим ее распространением на оба грузовых коридора. С этой целью Всемирный банк планирует заказать очередное исследование, касающееся испытаний системы-советчика на локомотивах разных серий. В рамки нового исследования войдет оценка финансовой стороны предложенного метода энергосбережения с точки зрения окупаемости затрат, а также демонстрация снижения выбросов углерода. 

Экономия энергии нетяговыми потребителями 

В рамках программы по защите окружающей среды в грузовых коридорах будет широко использоваться солнечная энергетика. Во многих местах для питания потребителей в офисных зданиях и вспомогательных службах предполагается смонтировать компактные солнечные батареи, что внесет определенный вклад в снижение общего объема выбросов CO2. Следуя современным тенденциям в области энергосбережения, корпорация DFCCIL добилась того, что государственное бюро эффективности энергопользования повысило оценку для ее офисного здания в Нью-Дели до пяти звезд при индексе энергетической  эффективности, равном 85. В ноябре 2012 г. размещенным в этом здании службам была присвоена оценка «четыре звезды» при индексе энергетической эффективности 94. Такой результат получен благодаря работе с сотрудниками по программе рационального использования энергии. В здании установлены энергосберегающие лампы на светодиодах и датчики присутствия людей в помещениях, а также более эффективные системы управления кондиционерами. Следующим шагом в этой области станет строительство нового офисного здания DFCCIL в городе Ноида (штат Уттар-Прадеш). Проект здания выполнен с соблюдением всех современных рекомендаций и требований в части энергосбережения. 

Материалы компании Dedicated Freight Corridor Corp of India, TTG; Railway Gazette International, 2016, № 3,