Проект «Инноваторы» выходит при поддержке ООО «Омсктехуглерод», высокотехнологичного предприятия, имеющего свой научно-технический центр и понимающего важность продвижения молодых ученых, исследователей и разработчиков.
С каждым годом современный транспорт становится более умным, энергосберегающим и экологичным, позволяет решать проблемы миллионов людей. Одной из таких занимается доцент ОмГУПС Кирилл ДОМАНОВ. В июле 2024 года он выиграл грант Российского научного фонда на проект «Разработка новых моделей и технологических подходов к повышению эффективности работы электрического оборудования с использованием экологически чистых топливных элементов для создания инновационного гибридного рельсового транспорта». Что кроется за таким длинным названием, как водородные элементы смогут двигать поезда и почему модернизировать предлагается головной вагон, а не локомотив, он рассказал обозревателю еженедельника «Коммерческие Вести» Анастасии ИЛЬЧЕНКО.
– Кирилл Иванович, расскажите, что побудило вас заняться темой инновационного гибридного рельсового транспорта?
– Существуют участки железных дорог, которые не электрифицированы. Недалеко от Омска такой есть – от станции Татарская до Карасука. Между ними поезд тянет тепловоз. Он работает на дизельном топливе и наносит вред экологии. Пассажирские поезда гораздо легче грузовых, и использовать для них такую большую мощность, как у тепловоза, нерационально. Хотим решить проблему и минимизировать риски для экологии. Поскольку сегодня одними из приоритетных технологий являются водородные, у нас созрела идея использовать водородные топливные элементы.
– Что это означает – состав будет работать на водороде?
– Водородный поезд – очень дорогая вещь. За рубежом его разработка и внедрение стоит порядка 75 млн евро. Наша идея – оснастить уже существующий электропоезд, а точнее, его головные вагоны водородными топливными элементами. Головные, потому что они всегда будут в составе этого поезда. Он может опустить токоприемник и на водородных топливных элементах следовать по неэлектрифицированному участку.
– Почему оснащаться будут головные вагоны, а не локомотивы?
– У локомотива очень ограничено свободное пространство. Внутри него и так много оборудования. Если мы в локомотив установим водородную установку, нагрузка на ось превысит 25 тонн, а этого нельзя допустить.
– Много в России таких неэлектрифицированных участков?
– Более 120. Общая их протяженность свыше 8 тыс. км. А в мире подобных участков более 2 тыс. на 900 тыс. км.
– Получается, в России не так и много.
– Да, но эксперты Российского научного фонда, грант которого мы выиграли, в первую очередь смотрят на масштабность исследований. Мы решаем не только конкретную проблему, наше исследование направлено на фундаментальные задачи – получить из водорода качественную электроэнергию для поездов. Нужно добиться, чтобы тяговый двигатель мог работать от энергии, которая получается из газа. Плюс в результате работы водородных элементов остается только вода, что не сказывается на экологии.
– Как случилось, что такие участки сохранились и не проще ли дооснастить железную дорогу в этих местах электричеством?
– Про экономику вопроса мне сложно рассуждать, это прерогатива железно-дорожных компаний. Но могу сказать, что инфраструктура гораздо дороже, чем разработка подвижного состава. В России Транссибирская магистраль полностью электрифицирована, а остальные участки – по выбору. Например, вдоль участка Татарская-Карасук 19 населенных пунктов, где проживает более 40 тыс. человек. А поезда дальнего следования останавливаются только на пяти станциях. Наш проект может помочь решить вопрос с транспортной доступностью сотен тысяч человек по всему миру.
– В чем фишка вашего водородного элемента, ведь водородные двигатели уже существуют?
– Двигатель там будет стоять электрический. Мы берем готовое решение – водородный топливный элемент – и дооснащаем им головной вагон электропоезда. Водородный элемент вырабатывает электроэнергию, питающую тяговые двигатели подвижного состава. Как бы громко это ни звучало (и эксперты РНФ это подтвердили), аналогов такого технологического решения сегодня нет.
– Кто ваш потребитель?
– Это интересно РЖД. Им на таких участках нужно осуществлять перевозку пассажирских и нетяжелых грузовых поездов по 5-6 вагонов, например, для транспортировки зерна. Производить модернизированные электропоезда смогут такие крупные производители подвижного состава, как Трансмашхолдинг (его директор Кирилл ЛИПА недавно давал интервью, где сказал, что заинтересован в таких поездах) и «Уральские локомотивы» – мы в мае были на этом заводе и обсуждали вопрос.
– Какова приблизительная цена вопроса?
– Экономическая оценка будет производиться после того, как мы разработаем модель. Нам необходим преобразователь, передающий энергию от водородных элементов на тяговые электрические двигатели. Это один из самых дорогих узлов. По предварительной оценке, дооснащение электропоезда преобразователем, топливными водородными элементами, баллонами с водородом обойдется примерно в 3,5 млн рублей на один головной вагон, а поскольку их в составе два, то потребуется около 7 млн рублей на состав.
– Планируется серийное производство или точечное?
– Часть участка Москва – Иваново не электрифицирована. Его протяженность – 90 км. Там к электропоезду присоединяется тепловоз. Таких «Ласточек», которые могут объединяться с тепловозами, на этом участке используют 8 штук. А в России, как я уже сказал, подобных мест более 120. Поэтому потребность значительная.
– Давно вы начали заниматься данной темой?
– Грант нам подтвердили 10 июля 2024 года, когда РНФ подвел результаты конкурса. Проблемой начали заниматься с октября 2023 года, после контакта в ОмГУПС с представителями самого крупного железнодорожного перевозчика страны. Поскольку мои научные интересы связаны с эксплуатацией подвижного состава, меня тема заинтересовала.
– Что уже сделано?
– Мы проанализировали большое количество научно-технической литературы, в том числе на английском языке. В России данное направление слабо развито. Мы изучили патенты, мировой опыт эксплуатации уже имеющихся водородных топливных элементов. Сегодня занимаемся разработкой математической модели взаимодействия водородных топливных элементов с электрическими цепями электропоезда.
– Почему направление в России слабо развито?
– Сегодня основным держателем водородной темы является только корпорация «Росатом». Существует всего один документ, который хоть как-то регламентирует водородную энергетику. Но в этом году разработаны еще несколько законодательных актов, которые более четко и корректно прописывают использование водородной энергетики. Нам нужно будет не просто заправлять водородные баллоны, но и обеспечивать их хранение. Это опасно, а ведь мы людей собираемся перевозить. Поэтому должны быть созданы беспрецедентные меры безопасности, а значит – огромное количество согласований. Пока этой нормативной документации нет. В России водородная тематика только набирает обороты.
– Если нет нормативных актов, как быть? Вас это не смущает в начале работы над проектом?
– Проект рассчитан на два года, он завершится в 2026-м. Думаю, к этому времени вся нормативная документация будет согласована на законодательном уровне. Президенту России должны представить предложения в декабре 2024 года.
– На что потратите грант?
– На обновление компьютерной техники, поскольку для моделирования требуются более мощные процессоры, чем имеющиеся. И конечно, на зарплату. В мою команду входит студент – проект станет и темой его диплома, а молодых ребят, я считаю, надо поощрять.
– Кирилл, как вы сами пришли в науку?
– Я с детства хотел быть машинистом, чтобы выучиться на него, из родного города пришлось уехать. Я поступил по целевому направлению в ОмГУПС, окончил с красным дипломом в 2013 году. А после службы в армии работал на железной дороге в Барнауле, Омске, Новосибирске. Однажды меня осенила идея, которая впоследствии легла в основу кандидатской диссертации, и я вернулся в Омск.
– Какие у вас увлечения, кроме работы и науки?
– Увлечений много. Этим летом, 22 июля, я взошел на самую высокую точку Европы, одну из семи вершин мира – Эльбрус. Был успешный штурм. С погодой повезло: когда поднялись на высоту более 5300, там был полный штиль и солнце.
– Это ваша первая вершина?
– Такая высокая – да, но прежде я совершал восхождения на Горном Алтае. Кроме того, являюсь одним из организаторов самой крупной любительской хоккейной лиги за Уралом. В этом году у нас будет порядка 90 команд, а начинали когда-то с 8. Плюс весной я занялся бегом. Нашел тренера и в мае пробежал полумарафон. В эту субботу участвую в омском марафоне.
PS: 3 августа 2024 года Кирилл ДОМАНОВ пробежал дистанцию 42 км 195 метров Сибирского международного марафона за 4 часа 14 минут и 1 секунду.
Биография
Кирилл Иванович ДОМАНОВ, кандидат технических наук, заместитель заведующего кафедрой «Подвижной состав электрических железных дорог», доцент ОмГУПС.
Кирилл Иванович ДОМАНОВ родился 21 сентября 1990 года в городе Заринск Алтайского края. Окончил школу в 2008 году. С 2008 по 2013 год учился в ОмГУПС по специальности «Подвижной состав железных дорог». С 2013 по 2014 год – служба в армии. С 2014 по 2015 год работал инспектором Западно-Сибирской железной дороги по приемке локомотивов в Новосибирске. С 2018 года преподает в ОмГУПС. В 2019 году защитил кандидатскую диссертацию в ОмГУПС.
Проект «Инноваторы» выходит при поддержке ООО «Омсктехуглерод».
® РЕКЛАМА
ООО «Омсктехуглерод»,
ИНН 5506066492
Фото из архива Кирилла ДОМАНОВА
