В статье анализируются данные по загрязнению окружающей среды парниковыми газами CO 2 железнодорожной инфраструктурой. Отражена величина затрат компании ОАО «РЖД» на экологическую безопасность. Рассмотрены пути уменьшения углеродного следа посредством внедрения в эксплуатацию водородных поездов. Проведен анализ перспективы цен на производство чистого водорода.
Ключевые слова: водород, водородные топливные элементы, водородные поезда,ОАО «РЖД», декарбонизация, железные дороги, углеродный след, железнодорожный транспорт.
В наше время остро встает вопрос о дальнейшем благополучии экологической обстановки. Причиной этому служит увеличение объема выбросов парниковых газов и твердых частиц в атмосферу, вследствие чего усугубляется ситуация с парниковым эффектом, при этом страдают экосистемы регионов, возрастают затраты на стабилизацию экологии. Загрязнение воздуха приводит к повреждению зданий, потере урожая в сельскохозяйственном секторе, а также неблагоприятно влияет на природу и биоразнообразие. В связи с этим, затраты ОАО «РЖД» в 2019 году на ресурсосбережение составили 3,9 млрд. руб. [1].
Железнодорожные структуры, несмотря на применение поездов на электрической тяге, являются источником выброса парниковых газов (CO 2 — углекислый газ) из-за эксплуатации дизель-поездов, которые в большей мере оставляют углеродный след. По статистике железнодорожные структуры в Европе производят 1,8 % выбросов CO 2 после переработки топлива в сфере транспорта. Средние коэффициенты эмиссии парниковых газов в мировых грузовых перевозках составляют 35 г/т*км для поездов на дизельной тяге и 18 г/т*км для поездов на электрической тяге. [2]
Прогрессивные страны мира сфокусированы на поиске методов низкоуглеродного энергетического обеспечения транспортных средств. Одним из таких перспективных направлений развития является использование поездов на водородных топливных элементах, так как в качестве результата электрохимической реакции в топливном элементе в окружающую среду выделяется только вода, а не углекислый газ. При помощи данной технологии в Германии в 2018 году поступил в эксплуатацию поезд Coradia iLint на водородной тяге. [3]
На данный момент для сравнения ведущих моделей локомотивов мы можем проанализировать данные, полученные только на основе пассажирских перевозок, поскольку введение в эксплуатацию грузовых водородных поездов все еще остается в проекте. Сведем данные нашего исследования в таблице 1.
Таблица 1
Параметры эксплуатируемых локомотивов с учетом вагонов
|
Наименование локомотива |
ТЭП70БС |
Coradia iLint |
ЭС2Г «Ласточка» |
ЭВС «Сапсан» |
|
Конструкционная скорость, км/ч |
160 |
140 |
160 |
250 |
|
Вид тяги |
тепловозная |
водородная |
электрическая |
электрическая |
|
Цена поезда, млн. € |
⁓ 4,6 |
⁓ 5,1–5,6 |
⁓ 8,7 |
⁓ 39,5 |
На основе отраженных данных можно сделать вывод о том, что Coradia iLint проигрывает по показателю скорости ведущим локомотивам своей отрасли, однако в цене имеет преимущество с расчетом на дальнейшее развитие и удешевление производства. Следует отметить, что водородные топливные элементы не так долго находились в разработке по сравнению с дизельными и электродвигателями. Вследствие этого, научное и промышленное сообщества нацелены на дальнейшее развитие рассматриваемой технологии.
Несмотря на отсутствие углеродного следа, что является главным достоинством использования водорода в железнодорожных проектах, у него имеются существенные недостатки. Его главными минусами выступают такие факторы, как высокая стоимость низкоуглеродного «зеленого» производства, трудность транспортировки. Этим во многом обусловлен локальный характер производства и потребления. В случае успешного развития технологий нормированная себестоимость водорода (с учетом производства, транспортировки и хранения) должна снизиться, а география и объемы потребления — расшириться. По оценке IRENA (2019 год), стоимость 1 кг водорода на базе ветровой энергии составляет в среднем около 4 долларов, солнечной — почти 7 долларов, тогда как производство из угля или газа обходится в 1,5–2,5 долларов. С развитием технологий эта разница исчезнет далеко после 2030 года, что послужит весомым фактором для повсеместного внедрения водородных технологий. [4]
Технология производства чистого «зеленого» водорода прорабатывается в России такими компаниями, как ПАО «Газпром» и Томский политехнический университет. Также данной технологией занимаются в Германии (BASF, Wintershall Dea, Linde, Uniper, Технологический институт Карлсруэ), в Испании (Мадридский политехнический университет) и еще несколько организаций в других странах. [5] За счет обмена научными разработками и того факта, что в сентябре 2019 г. подписано соглашение между ГК «Росатом», ОАО «РЖД» и АО «Трансмашхолдинг» о сотрудничестве и взаимодействии по проекту организации железнодорожного сообщения с применением поездов на водородных топливных элементах, ГК «Росатом» может выступить в качестве поставщика водорода, топливных элементов и другого ключевого оборудования проекта — все это будет способствовать внедрению водородных поездов в России. [6]
Таким образом, на основании проведенного исследования, можно сделать вывод о том, что водородные технологии могут иметь перспективу развития на железной дороге и стать хорошей альтернативой устаревающим антиэкологичным технологиям. На данный момент стоимость и опасность снабжения водородным топливом неоправданно высоки, однако, при должном финансировании, разработки помогут водородному виду тяги стать более доступным меньше, чем через декаду. Стоит отметить, что в случае развития поездов на водородных топливных элементах, ОАО «РЖД» сможет сократить финансирование программы ресурсосбережения и вложить данные средства в новые проекты. И пусть железнодорожный вклад в мировую экологию не будет так велик, но развитие в данной области позволит пассивно влиять на принятие низкоуглеродного потребления, а также необходимо учитывать любые аспекты улучшения экологии для предотвращения необратимых последствий.
Литература:
- Отчет о деятельности ОАО «РЖД» 2019 в области устойчивого развития [Электронный ресурс]: корпоративный социальный отчет: 2019. URL: https://company.rzd.ru/ru/9386 (дата обращения: 01.07.2021).
- Как экологические проекты вписываются в бизнес-планы корпораций. — Текст: электронный // РБК Тренды: [сайт]. — URL: https://trends.rbc.ru/trends/green/5d66a4dc9a79476452ce9eaf (дата обращения: 03.07.2021).
- Coradia iLint — the world's 1st hydrogen powered train. — Текст: электронный // Alstom: [сайт]. — URL: https://www.alstom.com/solutions/rolling-stock/coradia-ilint-worlds-1st-hydrogen-powered-train (дата обращения: 04.07.2021).
- Водородная энергетика [Электронный ресурс]: энергетический бюллетень: электрон. журн. 2020. № 89. URL: https://ac.gov.ru/publications/topics/topic/2290 (дата обращения: 04.07.2021).
- Чистый водород из природного газа. — Текст: электронный // Газпром: [сайт]. — URL: https://www.gazprom.ru/press/news/reports/2020/pure-hydrogen/ (дата обращения: 05.07.2021).
- Россия развивает технологии применения водорода на железнодорожном транспорте. — Текст: электронный // Росатом: [сайт]. — URL: https://www.rosatom.ru/journalist/news/rossiya-razvivaet-tekhnologii-primeneniya-vodoroda-na-zheleznodorozhnom-transporte/ (дата обращения: 05.07.2021).
