Мұздағы сутегі, бұл жақсы!
Tier-3 NextFuel™ қозғалтқышында сутегін пайдалану Wabtec-ті баламалы отындар бойынша көшбасшы ретінде көрсетеді
Сутектегі “алғашқы өрт”
Бұл күнді есте сақтаңыз: 2024 жылғы 15 мамыр.
Сол сәрсенбіде түстен кейін Техас штатының Сан-Антонио қаласындағы Оңтүстік-Батыс ғылыми-зерттеу институтының (SwRI) негізгі кампусындағы сынақ қондырғысында Wabtec зерттеу инженерлері қос отынды, сутегі-дизель қозғалтқышында “алғашқы өртке” (яғни жануға) қол жеткізді.
Олар бүкіл әлемдегі теміржол локомотив парктерінің қапсырмасы болып табылатын толық ауқымды, 4500 ат күші бар Wabtec Evolution Series Tier 3 қозғалтқышына сутегін енгізді (Evolution Series қозғалтқыштары бар бірнеше мың локомотив бүгінде қызмет етуде) және ол жұмыс істеді... күтілетін параметрлер шегінде.
Түсінікті болу үшін: сутегі іштен жану қозғалтқышы (H₂ ICE) әлі де жылдар бойы жұмыс істемейді. Бірақ “алғашқы өртке” жету бұл сапардағы маңызды алғашқы қадам болып табылады және осы нүктеге жету Wabtec-тің инновациялық рухын және практикалық іскерлік тәсілін көрсетеді, өйткені ол таза нөлдік болашаққа қарай жанармай үнемдейтін теміржол саласының көшбасшысы болып табылады.
“Әртүрлі” тәсіл: қос отындық қозғалтқыштар
Сутегі (қазба емес) отын көзі ретінде жүк теміржолының және жалпы бизнестің қиялын өзіне алды, өйткені ол көміртексіз күйеді. Элементтің өзі ғаламда кеңінен мол болғанымен, “жасыл”, шығынға бәсекеге қабілетті сутектің үлкен жеткізілімі мен оны тарату үшін қажетті инфрақұрылым жоқ. Бұл сонымен қатар ең жеңіл элемент және өте жанғыш, локомотив қозғалтқыштарының конструкторлары үшін ерекше дизайн қиындықтарын тудырады.
Дегенмен, сутегінің көптеген ерекше сипаттамаларына қарамастан, Wabtec оны қолданыстағы жүк локомотив парктері үшін өнімді, көміртектің нөлдік шығарындылары бар отынға айналдырудың жауабы оның басқа қуат көздерімен ұқсастығында деп санайды. Басқаша айтқанда, H₂ - бұл газ, ал Wabtec өнімділігі жоғары ішкі жану қозғалтқышында газды қалай жағу керектігін біледі. Жақсы, Wabtec қажет болған жағдайда дизельге кедергісіз ауыса алатын қос отындық қозғалтқышта табиғи газды қалай жағу керектігін біледі, ол қазірдің өзінде Флорида Шығыс жағалауындағы темір жол үшін NextFuel™ локомотивімен коммерциялық ортада істеп жатқан нәрсе.
Бұл айырмашылық маңызды, өйткені тағы бір рет Wabtec тиімді жаңашылдық жасап жатыр, бұл салаға дамып келе жатқан баламалы отын көзін орналастыру үшін дөңгелекті қайта ойлап табудың қажеті жоқ екенін көрсетеді. Оның орнына Wabtec баламалы отынды, бұл жағдайда сутекті (отын) икемділігіне арналған қолданыстағы қозғалтқыш платформасында тиімді жұмыс істеуді көздейді, бұл тұтынушыларға өміршең болған кезде жаңа отындардан пайда көруге мүмкіндік береді.
“Сутегі емдеу азғырылуы, және сутегі іштен жану қозғалтқышын дамыту, түбегейлі жаңа көзқарас талап қиындық ретінде қуатты болып табылады, бірақ бір біз сәтті жақсы жоспарлау және одан да жақсы орындау арқылы қарсы болды”, - дейді Джим Гамбл, вице-президенті, Қозғалтқыш және қуат шешімдері, Wabtec. “Біздің қос отындық, NextFuel™ қозғалтқыштарымызбен Wabtec біздің танымал қолданыстағы дизельді қозғалтқыштарымызды а) баламалы отындарды орналастыруға және б) үздіксіз - және автоматты түрде - қажет болған жағдайда дизельге қайта ауысуға өзгертті”.
Инновацияларға бұл тәсіл теміржол тұтынушыларының қажеттіліктерін эмиссияларды азайту технологияларына, әсіресе олардың баламалы отын инфрақұрылымы мен қолжетімділігіне қатысты алаңдаушылықтарына енуін қамтамасыз етеді. Мысалы, Wabtec компаниясы NextFuel жиынтықтарымен қолданыстағы қозғалтқыштарда баламалы отынды пайдаланудың табыстары, олар СТГ, биодизель немесе жаңартылатын дизель болсын, тасымалдаушыларға жердегі жағдай талап етілгендей отын түрлері арасында ауысуға мүмкіндік береді. Бұл белгілі бір аумақта баламалы отын болмаған кезде немесе оны жеткізуге арналған инфрақұрылым кез келген уақытта дайын болмаған кезде, дизель әлі де жұмысты автоматты түрде орындай алады және болады - және бәрін бір өнімділігі жоғары қозғалтқышты пайдалану кезінде.
Бұл әсіресе сутегі жағатын қозғалтқыштардың эволюциясында маңызды, мұнда сутегі-отын инфрақұрылымын құру H₂ ICE өзі сияқты ерте сатыда.
“Біз теміржол тұтынушыларымыздың іс жүзінде пайдалана алатын нәрселердің алдында тым алыс жаңашылдық жасаудың жақсы идеясы емес екенін тәжірибеден үйрендік”, - деп Gamble қосады. “Біздің жұмыс істейтін NextFuel платформасында сутекті отын ретінде пайдалануда жетістіктерге қол жеткізе отырып, біз қол жеткізетін прогрестің өнеркәсіп қазірдің өзінде қабылдаған және оңай орналастыра алатын жеткізу үлгісінде жүзеге асатынын қамтамасыз етеміз”.
Тапсырыс берушіге сутегін жақындату
Wabtec энергетика департаментінің Oak Ridge және Argonne ұлттық зертханаларымен ауқымды зерттеу туралы келісімдер жариялағаннан бері сутегімен жұмыс істейтін пойыздар саласында толқындар жасайды. Бұл жұмыс Oak Ridge зертханасындағы Wabtec бір цилиндрлі қос отындық локомотив қозғалтқышы қондырғысында әртүрлі баламалы отындарды, соның ішінде сутекті сынауға бағытталған.
Осы маңызды сынақ төсегін орнатумен қатар, Wabtec аға басшылығы өзінің Engine and Power Solutions командасына сутегі зерттеулерін “тапсырыс берушіге жақындату” және олардың күнделікті тәжірибесін жақындату үшін сынады, бұл оны аз теориялық және олар ұстай алатын және сезінетін нәрсеге айналдырды.
Нәтижесінде SWRI-мен жаңа серіктестік және сутегі отынын пайдалануға арналған модификациялары бар, Флорида Шығыс жағалауындағы темір жолда қолданылатынға ұқсас NextFuel Evolution сериялы Tier 3 қозғалтқышында жүргізілген сутегі режимі болды. Бұл қос отынды қозғалтқыш бастапқы сутекті сынау үшін “табиғи” болды, себебі ол да дизельмен бірге газды, яғни табиғи газды өртеп жіберді.
Дегенмен, ортақ нәрселерді қоспағанда, сутегі табиғи газ емес. Жаңадан бастаушылар үшін сутегі әлдеқайда жеңіл. Шын мәнінде, периодтық кестедегі ең жеңіл элемент ретінде секундына үш әңгіме көтерілгісі келеді. Мұның қозғалтқыштың жанармай жеткізу жүйесінің дизайнына қалай әсер ететінін білу керек. Сонымен қатар, сутегінің тұтану энергиясы өте төмен - табиғи газға қарағанда әлдеқайда төмен - және оның жанғыштық диапазоны өте кең.
Жану маңызды
Айтуынша, Wabtec бұл тестілеуді күш позициясынан бастады. Ол өзінің Evolution Series Tier 3 қозғалтқышын табиғи газды жағу үшін өзгертіп, қозғалтқышына да, локомотив аппараттарына да өзгерістер енгізді.
Wabtec компаниясының мақсаты болып табылады piggyback on piggyback, және кейбір жағдайларда үстінен секіріп, бұл жетістіктер, corral үшін қажетті түзетулер мен үлкен өзгерістер қабылдау, содан кейін оңтайландыру, тұрақты отын көзі ретінде сутегі. Мысалы, қазіргі құбырлар мен қозғалтқыш архитектурасы табиғи газға қарағанда 6x жеңіл сутекті тендерден жану камерасына дейін беру үшін жеткілікті ме? Сутекті тікелей жану камерасына енгізу жақсы болар ма еді (тікелей инъекция) vs. қабылдау алуанына (порт инъекциясы)?
Бұл және жүздеген басқа сұрақтар мен айнымалылар Oak Ridge ұлттық зертханасындағы бір цилиндрлі қондырғыда да, SwRI-дегі Tier 3 NextFuel қозғалтқышы бойынша да ауқымды тестілеудің мәні болып табылады және бола береді.
“Бір сәтті бастама”
“Біз сутегі туралы ойлауымызда қызықты бұрылыс нүктесінде тұрмыз, онда біз теориялық жағынан біздің клиенттеріміз жақсы білетін және сүйенетін нақты, жоғары өнімді қозғалтқыштар туралы болжамдарымызды тексеруге көшуге болады”, - деп қорытындылайды Gamble. “Клиенттерімізді тыңдап, шығарындыларды үнемдейтін технологияларды жылдам, біртіндеп және мүмкіндігінше үздіксіз жеткізу жолдарына назар аудара отырып, Wabtec жүк теміржол саласына бүгінгі күнгі көміртекті азайту мақсаттарына айтарлықтай әсер етуге мүмкіндік берді”.