Как инженеры повысили энергоэффективность транспорта: подходы и новые технологические решения

Результаты исследования опубликованы в журнале «Вестник транспорта Поволжья».

Почему традиционные подходы исчерпывают себя

Развитие транспортных систем изначально определялось двумя характеристиками: мощностью и скоростью. Это напрямую влияло на грузоподъемность и качество перевозок. Но с появлением электромобилей и началом их массового применения стало ясно: даже электрификация не решает проблему, если система остается энергоемкой.

Зависимость коэффициента подъемной силы от угла атаки / © UST Inc.

В свою очередь, белорусские инженеры утверждают, что при использовании электроэнергии, полученной из углеводородов, и при прямом сжигании топлива в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) эффективность транспортной системы остается крайне низкой. Среди источников потерь энергии отмечаются аэродинамическое сопротивление, трение колес, избыточные массы конструкции, простои и торможения, неэффективное движение.

Меньше энергии

Инженеры UST Inc. определили главный вектор технологического развития: снижение энергопотребления при аналогичной транспортной работе. То есть не просто переход на другой вид топлива, а снижение расхода энергии на пассажиро-километр или тонно-километр. Для этого был проведен анализ и предложены критерии энергоэффективного комплекса:

минимизация сопротивлений (аэродинамика, трение, транспортные развязки); снижение массы подвижного состава и инфраструктуры; оптимизация движения (снижение циклов «старт — стоп»); применение технологий рекуперации и интеллектуального управления. Особый подход UST Inc.

Исследования инженеров Unitsky String Technologies включают в себя сравнительный анализ комплекса uST. Рельсо-струнный транспорт демонстрирует соответствие заявленным критериям: легкие конструкции, минимальный землеотвод, прямой маршрут, малое аэродинамическое сопротивление и высокая доля рекуперации.

Траектория движения колесной пары  / © UST Inc.

Так, у транспорта uST отмечены низкие значения удельного расхода энергии — около 0,02 кВт·ч/(т·км) в одном из реализованных проектов («Юнилайт», Марьина Горка, Беларусь). Это значит, что при перевозке одной тонны груза или массы пассажиров на один км расходуется всего 0,02 киловатт-час энергии — это существенно ниже показателей рельсового или автомобильного транспорта.

Для успешного повышения энергоэффективности необходим целостный подход:

оптимизация транспортного средства и всей сопутствующей инфраструктуры; интеграция интеллектуальных систем управления движением; учет реальных условий эксплуатации: простоев, маневров, нагрузок; измерение и контроль энергоэффективности в динамике, а не только в лабораторных условиях. Юнимобиль на гибкой рельсо-струнной эстакаде, ЭкоТехноПарк, г. Марьина Горка (Беларусь)  / © UST Inc.

Инженеры подчеркивают, что переход на электротягу — это только начало. Настоящее снижение энергозатрат появляется тогда, когда транспортная система проектируется с нуля под задачу минимальной энергии на единицу работы.

Перспективы

Повышение удельной энергоэффективности — это не просто модное сочетание слов, а стратегическая цель транспорта будущего. Когда транспортные комплексы проектируются таким образом, что меньше энергии тратится на движение, простои и аэродинамическое сопротивление, мы получаем не только экологичное, но еще и экономичное и надежное решение. Именно на такой результат нацелены разработки инженеров UST Inc., где вся суть не в радикальной смене топлива, а в инновационных технологиях, управлении и конструкции. Транспортная система uST является одним из ярких примеров такого подхода: она показывает, что можно переосмыслить саму логику движения и сделать энергоэффективность технологическим стандартом.