.jpg)
Ученые из Московского физико-технического института разработали проект "зеленого" самосвала и водородной автозаправочной станции. Это позволит сделать еще один шаг к экологически чистому и экономичному транспорту для горнодобывающей промышленности.
Результаты работы были изложены на 12-й всероссийской конференции с международным участием "Топливные элементы и энергоустановки на их основе" и опубликованы в сборнике ее трудов.
Для развития горнодобывающей и металлургической отрасли необходима новая карьерная техника, в частности самосвалы. Их модернизируют с целью увеличить грузоподъемность и перевести с гидромеханической трансмиссии на электромеханическую.
Трансмиссия передает механическую энергию от двигателя к колесам, подъемнику кузова и другим исполнительным устройствам самосвала. Помимо трения и зацепления между агрегатами, в гидромеханической трансмиссии энергия передается потоком жидкости, а в электромеханической трансмиссии эту задачу выполняет электромагнитное поле. Последнее позволяет в широком диапазоне варьировать крутящий момент двигателя и силу тяги, что важно для обеспечения комфортной и безаварийной эксплуатации транспортного средства.
Не менее значимым эффектом от модернизации является повышение экологического класса самосвала. Принадлежность к тому или иному классу определяется содержанием в выхлопных газах таких вредных веществ, как углеводороды, соединения серы, оксиды углерода и азота, а также твердые частицы. Образование продуктов сгорания, в свою очередь, зависит от вида топлива.
Перспективным инженерным решением может стать перевод самосвалов на водород. В процессе горения водород превращается в водяной пар, выделяя около 120 МДж/кг. В ходе аналогичных реакций с участием дизеля или сжиженного природного газа тепла выделяется почти в три раза меньше.
Значительную долю карьерной техники Россия закупает у Белорусского автомобильного завода. Это машиностроительное предприятие с более чем полувековой историей выпускает самые большие самосвалы в мире. Взяв за основу продукцию Белорусского автомобильного завода, ученые из Московского физико-технического института разработали проект карьерного самосвала с электромеханической трансмиссией, работающего на водородном топливе.
В 2026 году планируется изготовить и протестировать опытный образец. На самосвале БелАЗ-7530 установят генератор энергии на базе топливных элементов общей мощностью около 1 МВт, аккумуляторные батареи и суперконденсатор. Это электрохимическое устройство, состоящее из двух электродов и электролита между ними, быстро заряжается и разряжается. Наличие суперконденсатора в электрической цепи позволит даже при больших токах не терять, а аккумулировать энергию и обеспечивать ей электрооборудование самосвала, работающее в импульсном режиме.
Горючее для транспортного средства будут получать при электролизе воды, разлагая ее на водород и кислород под действием электрического тока. Кроме того, источником водорода является отходящий газ металлургического производства, ученые предусмотрели его улавливание и очистку. Заряжать самосвал будут на водородной автозаправочной станции, где водород сожмут под высоким давлением и закачают в баллоны.
Увеличение грузоподъемности карьерных самосвалов позволяет задействовать в работе меньшее количество техники и водителей. Вместе с тем возрастают потери за каждый час простоя самосвала на ремонт или обслуживание. Применение нового инженерного решения для перевода карьерной техники с дизеля на водород снизит профессиональную заболеваемость работников горно-обогатительного комбината, а также увеличит межремонтный интервал и эффективность эксплуатации транспортных средств.
Заправлять технику планируется водородом с низким углеродным следом, который будут получать из отходящего газа металлургического производства, и, по оценкам ученым, такое топливо отличается конкурентоспособностью.
Изготовление самосвалов с нулевыми выбросами вредных веществ и одновременное создание для них заправочной инфраструктуры сократит затраты на вентиляцию карьеров, улучшит экологическую обстановку в зоне их расположения и условия труда шахтеров.
