• Kino
  • Mapa
  • Ogłoszenia
  • Forum
  • Komunikacja
  • Raport

Pomorskiej Kolei Metropolitalnej nie trzeba elektryfikować, by jeździły nią składy elektryczne

Dr hab. inż. Dariusz Karkosiński, prof PG
29 lipca 2020 (artykuł sprzed 3 lat) 
Elektryfikacja trasy PKM to nie tylko koszt ekonomiczny, którego można uniknąć, ale i ingerencja w otocznie trasy, która w wielu miejscach przebiega przez urokliwe tereny - przekonuje autorka pracy. Elektryfikacja trasy PKM to nie tylko koszt ekonomiczny, którego można uniknąć, ale i ingerencja w otocznie trasy, która w wielu miejscach przebiega przez urokliwe tereny - przekonuje autorka pracy.

Elektryfikacja nowych odcinków Pomorskiej Kolei Metropolitalnej w Trójmieście jest zbyteczna, a nawet niekorzystna pod względem ekonomicznym, technicznym i krajobrazowym - takie wnioski płyną z pracy magisterskiej obronionej kilka tygodni temu na Politechnice Gdańskiej.



Dominika Macedońska obroniła w lipcu pracę dyplomową poświęconą wprowadzeniu akumulatorowych pociągów na trasę Pomorskiej Kolei Metropolitalnej. Dominika Macedońska obroniła w lipcu pracę dyplomową poświęconą wprowadzeniu akumulatorowych pociągów na trasę Pomorskiej Kolei Metropolitalnej.
Nie oznacza to jednak, że jesteśmy skazani jedynie na pojazdy spalinowe. Wręcz przeciwnie - na trasy Pomorskiej Kolei Metropolitalnej powinny trafić pojazdy elektryczne z dodatkowym tzw. akumulatorowym zasobnikiem energii - wykazała Dominika Macedońska w swojej pracy pt. "Techniczno-ekonomiczne studium wprowadzenia elektrycznych zasobnikowych zespołów trakcyjnych na częściowo niezelektryfikowanej linii metropolitalnej Orunia Górna - Osowa - Port Oksywie".

Jej praca jest kolejną z serii prac dotyczących nowoczesnych rozwiązań kolejowej komunikacji pasażerskiej dla naszego regionu, w tym np. na linii do Helu.

Rozwiązanie: zasobniki energii w składach elektrycznych



Pojazdy z akumulatorowym magazynem (zasobnikiem) energii, ładowanym podczas jazdy na krótkich odcinkach zelektryfikowanych, są stosowane w Japonii już od sześciu lat na linii Utsunomiya - Karasuyama z 20-kilometrowym odcinkiem niezelektryfikowanym.

W ostatnich kilku latach w Niemczech, Holandii i Austrii odstępuje się od planów elektryfikacji regionalnych linii kolejowych na rzecz wprowadzenia pasażerskich elektrycznych zasobnikowych zespołów (jednostek) trakcyjnych (ang. IPEMU - Independently Powered Electric Multiple-Unit), które stopniowo zastępują nieekonomiczne i mało ekologiczne zespoły z napędem spalinowym (SZT nazywane czasem szynobusami). Producenci dostarczają dla tego celu pojazdy IPEMU, np. dla Austrii 300 szt.

Opracowanie z pracy "Elektryczne zasobnikowe jednostki trakcyjne na częściowo zelektryfikowanych liniach miejskich i podmiejskich", D. Karkosiński, A. Jakubowski, N. Karkosińska-Brzozowska, K. Karwowski, A. Wilk. Opracowanie z pracy "Elektryczne zasobnikowe jednostki trakcyjne na częściowo zelektryfikowanych liniach miejskich i podmiejskich", D. Karkosiński, A. Jakubowski, N. Karkosińska-Brzozowska, K. Karwowski, A. Wilk.

Jak to może wyglądać na Pomorzu



Dominika Macedońska rozwinęła tę ideę i przedstawiła rozwiązanie dla linii Pomorskiej Kolei Metropolitalnej, w której można utworzyć naprzemiennie występujące odcinki zelektryfikowane i niezelektryfikowane.

Zaproponowała i wstępnie zaprojektowała budowę potrzebnej i aktualnie rozważanej linii Gdańsk Śródmieście - Orunia Górna oraz również niezbędne odtworzenie komunikacji kolejowej do północnych dzielnic Gdyni, aż do portu Oksywie.

Zielonym kolorem zaznaczono odcinki (jeden istniejący oraz dwa, których budowa jest rozważana), które nie wymagają elektryfikacji. Na czarno zaznaczono odcinki, na których elektryfikacja jest niezbędna lub już istnieje. Zielonym kolorem zaznaczono odcinki (jeden istniejący oraz dwa, których budowa jest rozważana), które nie wymagają elektryfikacji. Na czarno zaznaczono odcinki, na których elektryfikacja jest niezbędna lub już istnieje.
Przyjmując, że z powodu wymagań ruchu towarowego elektryfikacja linii z Kościerzyny do Gdyni przez Osowę jest nieodwołalna, przeanalizowała przedstawiony na rysunku poniżej układ komunikacyjny dla ruchu pociągów SKM/PKM z zasobnikami energii, składający się z odcinków zelektryfikowanych oznaczonych kolorem czarnym i odcinków niezelektryfikowanych oznaczonych kolorem zielonym.

Na podstawie serii obliczeń, tzw. przejazdów teoretycznych dla wybranego seryjnie produkowanego klasycznego elektrycznego zespołu trakcyjnego EZT (ang. EMU - Electric Multiple Unit), autorka pracy wyznaczyła zapotrzebowanie energetyczne dla przejazdów odcinkami niezelektryfikowanymi i dobrała zasobnik hybrydowy składający się z baterii akumulatorów nowej generacji oraz superkondensatorów.

Obliczenia powtórzyła uwzględniając masę zasobnika z osprzętem, w który pojazd zostałby hipotecznie doposażony, z uwzględnieniem odzysku energii hamowania. Założyła eksploatacyjne (podczas przejazdów rozkładowych) rozładowanie zasobnika tylko do 50 proc. jego pojemności znamionowej (pozostała energia jest zapasem dla zasilania ewentualnych kursów awaryjnych). Ładowanie następowałoby podczas jazdy i rozkładowych postojów na odcinkach zelektryfikowanych.

Wyliczenia mówią, że to się opłaca



W wyniku przeprowadzonej analizy transportowej, ekonomicznej inwestycyjnej i eksploatacyjnej oraz środowiskowej wykazała, że zastosowanie elektrycznych zespołów zasobnikowych w stosunku do zespołów z napędem spalinowym oraz budowy sieci trakcyjnej i użytkowanie klasycznych zespołów elektrycznych, może być najbardziej korzystne.

Ponadto, oprócz korzyści ekonomicznych, ekologicznych i krajobrazowych, odstąpienie od elektryfikacji znacznie skróciłoby prace przy dwóch odcinkach istotnych dla komunikacji miejskiej w Gdańsku w kierunku południowym oraz w Gdyni w kierunku północnym.

Takie pojazdy mogłyby powstawać także w Polsce



Dwóch producentów taboru kolejowego w Polsce zaczyna dopiero produkcję trakcyjnych zespołów z napędem spalinowo-elektrycznym. Pojazdy takie mogą być zasilane albo paliwem albo z sieci trakcyjnej. Rozwiązanie to nie jest specjalną nowością, gdyż napęd spalinowo-elektryczny jest od zawsze stosowany, między innymi w łodziach podwodnych.

Tymczasem omawiana praca dyplomowa dotyczy kolejowych pojazdów z napędem elektrycznym i z zasilaniem hybrydowym. Rozwiązanie to jest stosowane z powodzeniem w gdyńskich trolejbusach, które bez sieci trakcyjnej dojeżdżają do Ergo Areny i do innych coraz bardziej odległych dzielnic Gdyni.

Trolejbus jeździ do Ergo Areny bez korzystania z trakcji



Pomorze Gdańskie ma wyjątkowe historyczne predyspozycje do wprowadzenia omawianego nowatorskiego rozwiązania. Przecież Pomorska Kolej Metropolitalna została zbudowana w obrębie Gdańska po śladzie dawnej Kolei Kokoszkowskiej (Gd. Wrzeszcz - Stara Piła) a od lat 1908 - 1014 do początku lat 1950 XX w. eksploatowano dwuwagonowe elektryczne zespoły akumulatorowe serii AT3, znane jako Wittfeldy, które kursowały także z Gdańska do Chojnic.

Praca Dominiki Macedońskiej powstała pod opieką dr. hab. inż. Dariusza Karkosińskiego, prof. PG z Katedry Inżynierii Elektrycznej Transportu Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej. Recenzentem pracy był dr hab. inż. Krzysztof Karwowski, prof. PG. Zarówno praca dyplomowa, jej prezentacja, jak i odpowiedzi na egzaminie dyplomowym zostały ocenione na ocenę bardzo dobrą.
Dr hab. inż. Dariusz Karkosiński, prof PG

Opinie (361) ponad 20 zablokowanych

  • Oczywiście że nie trzeba elektryfikować PKMki... (2)

    Wystarczy do każdego składu dokupić dłuuuuuugi przedłużacz i podpiąć do gniazdka w elektrowozowni na Cisowej!
    Poproszę doktorat!

    • 11 5

    • Takich wizjonerów nam trzeba.

      • 0 1

    • Super. Za to raczej od razu profesura.

      • 1 0

  • Biorąc pod uwagę ilość i pewność wypowiedzi miejscowych geniuszy na temat dość mocno specjalistyczny powinniśmy mieć w kraju jakieś pięć do ośmiu Dolin Krzemowych.

    • 14 1

  • Skąd te emocje?

    To tylko takie teoretyczne rozważania, jakich mnóstwo... Alfred Nobel miał mnóstwo pomysłów - 70% były czystym szaleństwem, 20% przedwczesne ale pozostałe 10% zapewniło mu fortunę!

    • 8 3

  • PG (4)

    Jak Darek poprowadził wykład to nie ma wilka we wsi!

    • 52 5

    • fakt, jednak ta fascynacja zasobnikami energii ma dwie strony (1)

      owszem, nie ma potrzeby wieszania druta dla nowych składów. Ale wszyscy wiemy, że składy już kupione bez drutu nie pojadą.

      • 4 0

      • Generalnie w kolejach miejskich walczy się z masa

        a my będziemy wozić baterie. Słaby pomysł. Linie regionalne ze słabym ruchem to miejsce na takie pomysły.

        • 1 0

    • To były jednej z bardziej ciekawszych zajęć

      Mówię serio - przyjemnie się na nie chodziło

      • 6 0

    • Czyli co?

      • 2 0

  • a czemu nie maly reaktorek

    • 0 4

  • A co z utylizacją akumulatorów? (7)

    Producenci aut elektrycznych jedynie deklarują żywotność akumulatorów. Życie pokaże za kilka lat coś innego.

    • 178 30

    • Prius (2)

      I tu spore zdziwienie akumulatorów w ogóle nie trzeba wymieniać do tego jak coś padnie w aku naprawia się pojedyncze ogniwa.

      • 9 6

      • (1)

        Ogniwa też trzeba zutylizować. To tak jak z wiatrakami elektrycznymi. Czysta energia, a potem łopaty od wirnika się zakopuje w ziemi albo składuje na pustyni bo nie nadają się do recyklingu.

        • 12 1

        • W ogniwach jest lit, na który znajdzie się dużo chętnych

          Bo już teraz światowe wydobycie przestaje wyrabiać.

          • 3 0

    • Rok 2055. Świat ugina się pod gora (1)

      Zużytych baterii od Tesli i hybryd. Unia wprowadza zakaz produkcji elektryków. Dopuszczone do produkcji są jedynie ryksze które stanowią 90 proc. produkcji pojazdów.

      • 30 7

      • A Polacy kłócą się, czy lepszy model szwedzki, czy szwajcarski ;)

        • 3 1

    • Gdzieś tam w Holandii wykorzystuje się stare akumulatory do magazynowania energii z sieci (1)

      Ale nie wiem jak to się sprawdza w praktyce i na jaką skalę jest stosowane. Ale masz rację, dobrze by było mieć plan na te zużyte akumulatory już teraz, a żeby się potem nie dziwić.

      • 6 0

      • tak - ale da się to tylko przez kilka kolejnych lat... i tylko z tymi mało eksploatowanymi

        a potem wszystkie są tak zimne jak elvis... a trujące bardziej od czernobyla!

        • 3 0

  • Elektryczny transport nie ma nic wspólnego z ekologią. Duże spalinówki są wydajniejsze (1)

    Szczególnie silniki na mazut których sprawność dochodzi do 50%. A jaka jest sprawność silnika elektrycznego? Wszystko zaczyna się w elektrowni- spalanym węglem podgrzewa się pare w kotle (ok 90% sprawności), która napędza turbinę (60% sprawności), następnie prąd idzie do stacji trafo (ok 90% sprawności), następnie liniami przesyłowymi (80-90% zależnie od pogody), znowu stacja trafo (90%), układ ładowania akumulatorów (ok 85%), a na koniec sprawność samych ogniw które część energii, szczególnie podczas szybkiego ładowania oddają jako ciepło (ok 70%).

    Pominę już ślad węglowy pozostawiony przy produkcji, a później utylizacji baterii. Także surowce potrzebne do wykonania ogniw pozyskuję się z tradycyjnego górnictwa i np. Aby wydobyć 1g litu zużywa się kilka ton ropy na transporty i cele legoistyczne przy wydobyciu. A na ile starczy pakiet ogniw? Prawdopodobnie wymiana co kilka lat- w przypadku trakcyjnej eksploatacji nawet co 2-3 lata.

    Ale niemyślący człowiek się cieszy że pod jego domem nie leci dymek z rurki. Co z tego że w innych miejscach świata rośnie trująca chmura która i tak w końcu do nas dotrze?

    Jedyna sytuacja gdy bilans elektryfikacji się nieco wyrównuje to energia z tokamaku lub przynajmniej elektrowni atamowej. Wtedy straty na prądzie nie mają aż takiego znaczenia, ale ciągle pozostaje problem produkcji i utylizacji trujących ogniw.

    • 6 8

    • te wartości to z IBzD?

      turbina ma sprawność >90%. Pominięta wartość sprawności z tytuły samego cyklu termodynamicznego. Trafa produkowane w Europie 0d 2015. roku dla mocy znamionowych powyżej 200MVA muszą mieć sprawności > 99,737% (w praktyce już osiągnięto progi dla kolejnego etapu optymalizacji, czyli 99,797%, co jest wyjątkowo bliskie jedności). Straty w KSE (z uwzględnieniem trafostacji) od lat oscylują między 1 a 2%, zaś na średnim napięciu spadają i wynoszą około 5%.
      Ogniwa litowe mają sprawność ładowania rzędu 99%, zaś układy ładowania dużej mocy również przekraczają 95% (to już nie czasy ładowarek z liniową regulacją). Ogniwo litowe ładuje się endotermicznie - ich temperatura w cyklu ładowania wręcz spada (do prądów 5C włącznie).

      • 2 1

  • Akumulatory

    Dobry pomysł.

    • 5 3

  • Kiedyś znałem osobę która na PG napisała podobną pracę

    pod kierunkiem też Dr hab. M.
    praca magisterska o kolei na Wydziale Marketingu PG!!!!!!!
    70 procent treści "pracy" to zdjęcia i wykresy

    • 8 1

  • Wszystko z sensem i logicznie (2)

    Tylko nie wzięto pod uwagę najważniejszego faktu. To nie ma być jak najtańsze.

    • 131 15

    • Bo to nie uczelnia ekonomiczna, tylko techniczna.

      Technicznie da się, tylko jakim kosztem i kiedy się zwróci?

      • 4 0

    • no właśnie

      po co nowa stacja w polu minutę drogi od lotniska?

      • 0 2

alert Portal trojmiasto.pl nie ponosi odpowiedzialności za treść opinii.

Najczęściej czytane