Поезда на природном газе: дешевле и чище дизельных локомотивов

В условиях растущих цен на дизельное топливо и усиления экологических требований, российская железнодорожная отрасль активно развивает технологии использования природного газа в качестве альтернативного топлива для локомотивов. Уже сегодня газомоторные поезда доказывают свою эффективность, а планы по дальнейшему внедрению таких составов становятся важной частью стратегии развития РЖД до 2030 года.

История развития газомоторных локомотивов в России

Первые эксперименты с локомотивами на газовом топливе начались еще в XIX веке. В 1887 году немецкий инженер Готтлиб Даймлер создал первый опытный образец. В СССР активная работа над газомоторными локомотивами началась в 1980-х годах — в 1987 году были построены первые три магистральных тепловоза с газодизельными двигателями, способными работать как на дизельном топливе, так и на сжиженном природном газе (СПГ).

Новый этап развития газомоторных локомотивов в России пришелся на начало XXI века. В 2013 году был изготовлен первый в мире маневровый СПГ-тепловоз с газопоршневым двигателем, а в 2022 году появился аналогичный тепловоз с двумя поршневыми двигателями. Значимым достижением стал запуск первого в мире газотурбовоза ГТ1-001, работающего на сжиженном природном газе.

Преимущества поездов на природном газе

Экономические выгоды

Переход на природный газ в качестве топлива для локомотивов имеет существенные экономические преимущества:

• Стоимость природного газа составляет примерно 50% от стоимости дизельного топлива в массовом отношении
• Экономия на топливно-энергетических ресурсах достигает 40%
• Снижается стоимость жизненного цикла локомотивов на 8,5% по сравнению с дизельными аналогами
• Возможность использования отечественного топлива увеличивает энергетическую независимость страны

Эти факторы особенно важны для российской экономики, учитывая протяженность железнодорожных путей и огромные запасы природного газа в стране.

Экологические преимущества

Природный газ значительно чище дизельного топлива с точки зрения воздействия на окружающую среду:

• Снижение выбросов оксидов азота (NOx) на 80-93%
• Уменьшение задымления на 60-85%
• Сокращение выбросов парниковых газов на 25%
• Практически полное отсутствие дымности при использовании локомотивов, работающих только на природном газе

В рамках "Экологической стратегии ОАО «РЖД»", к 2050 году планируется полностью уйти от углеродного следа и выбросов парниковых газов. Использование природного газа — важный шаг в этом направлении.

Технические преимущества

Газомоторные локомотивы обладают рядом технических преимуществ:

• Высокая мощность при сравнительно небольших размерах и массе (газотурбовоз ГТ1 способен заменить пять тепловозов)
• Более высокая теплотворность по сравнению с пропан-бутановыми смесями
• Меньшая степень опасности при эксплуатации
• Мобильность — возможность переброски локомотивов между различными направлениями, в отличие от электрификации путей

Текущие разработки и проекты в России

На сегодняшний день российская промышленность активно развивает направление газомоторных локомотивов. Ведущие производители работают над новыми моделями:

Газотурбовозы и магистральные локомотивы

• Газотурбовоз ГТ1h-002 мощностью 8500 кВт — не имеет аналогов в мире, способен перевозить поезда весом до 9 тысяч тонн
• Магистральный газотепловоз 3ТЭ30Г — разрабатывается "Трансмашхолдингом" для нужд Восточного полигона сети РЖД
• Газотурбовоз ГТ1-001 — первый в мире турбовоз, работающий на сжиженном природном газе, установил мировой рекорд в 2011 году, перевезя 16 000 тонн на 170 железнодорожных вагонах

Маневровые тепловозы

• ТЭМ19 — маневровый тепловоз с газопоршневым двигателем, работающим без использования дизельного топлива
• ТЭМ29 — перспективный шестиосный маневровый газопоршнеговый тепловоз, разрабатываемый "Трансмашхолдингом"
• ТЭМГ1 — газотепловоз производства "Синара — Транспортные Машины", находится в опытно-промышленной эксплуатации на путях "Газпромтранса"

Перспективы развития газомоторного транспорта в России

Энергетическая стратегия ОАО "РЖД", действующая с 2008 года, предусматривает замещение до 25% дизельного топлива природным газом к 2030 году. Начиная с 2025 года, компания планирует закупать только экологически безвредные локомотивы на природном газе.

На Свердловской магистрали планируется организовать эксплуатацию 90 газотурбовозов на сжиженном природном газе. В Екатеринбурге завершается строительство комплекса по производству СПГ на ГРС-4, что обеспечит заправку газотурбовоза ГТ1-001 и его работу на участке Свердловск-сортировочный — Верхний Уфалей.

Для обеспечения инфраструктуры газомоторного транспорта требуется разработка:

• Нормативно-правовой базы для безопасной эксплуатации
• Системы удаленной диагностики и технического обслуживания
• Системы бесперебойной поставки, безопасного хранения и выдачи СПГ

Продление программы господдержки рынка газомоторного топлива до 2030 года, которое сейчас прорабатывается правительством, также должно способствовать развитию этого направления.

Вызовы и решения

Несмотря на очевидные преимущества, внедрение газомоторных локомотивов сталкивается с определенными сложностями:

• Меньшая плотность СПГ (около 420 кг/м³) требует больших объемов для хранения топлива на борту локомотива
• Необходимость создания инфраструктуры для заправки и обслуживания локомотивов на СПГ
• Потребность в квалифицированных кадрах для обслуживания новой техники
• Высокая начальная стоимость газомоторных локомотивов по сравнению с дизельными аналогами

Однако, учитывая долгосрочную экономическую выгоду и экологические преимущества, а также обширные запасы природного газа в России, переход на газомоторное топливо представляется не просто желательным, а неизбежным шагом в развитии железнодорожного транспорта страны.

Заключение

Поезда на природном газе представляют собой перспективное направление развития железнодорожного транспорта в России. Благодаря экономической эффективности, экологической чистоте и техническим преимуществам, они постепенно занимают свое место на российских железных дорогах. Учитывая богатые запасы природного газа в стране и курс на снижение углеродного следа, можно с уверенностью сказать, что будущее российского железнодорожного транспорта тесно связано с использованием этого вида топлива.

При доле потребления газа для железнодорожного транспорта не более 1% от общероссийского, потенциал газомоторных локомотивов в России практически неисчерпаем. Это открывает широкие перспективы для дальнейшего развития технологий и расширения использования природного газа на железнодорожном транспорте.