Эксперт № 51 (2014)

Сила магнита придаст ускорение РЖД Алексей Хазбиев

Разработка принципиально нового двигателя на постоянных магнитах, создаваемого в инновационном кластере Троицка, позволит нашей промышленности отказаться от украинских двигателей для локомотивов и сэкономить десятки миллиардов рублей российским железнодорожникам

section class="box-today"

Сюжеты

Технологии:

Затерянный кластер

Россия занимается разработкой лазерного оружия

/section section class="tags"

Теги

Технологии

/section

Компания ФМТ приступила к практической стадии разработки энергоэффективных двигателей на постоянных магнитах, которые в будущем планируется устанавливать на новые локомотивы, приобретаемые РЖД. Общая стоимость проекта, включая создание опытного образца, оценивается в 80 млн рублей. Половину этой суммы составят средства фонда «Сколково», а оставшуюся часть в равных пропорциях выделят отечественные институты развития. Как нам стало известно из источника, близкого к институтам развития, инвестиционные комитеты во всех этих структурах на днях были пройдены, необходимые решения сейчас оформляются. Уже к концу следующего года ФМТ должна будет завершить подготовку расчетно-конструкторской документации и создать прототип нового двигателя. А еще через полгода этот агрегат будет передан для натурных испытаний в РЖД, после чего будет принято решение о его сертификации по российским стандартам.

figure class="banner-right"

//var rnd = Math.floor((Math.random() * 2) + 1); var rnd = 1; if (rnd == 1) { (adsbygoogle = window.adsbygoogle []).push({}); document.getElementById("google_ads").style.display="block"; } else { }

figcaption class="cutline" Реклама /figcaption /figure

Технология вентильного электродвигателя, работающего на постоянных магнитах, во всех смыслах революционна, даже для мирового машиностроения. Сейчас ею владеют и внедряют ее в производство только две компании — Hitachi и Siemens. Но у наших инноваторов есть все шансы довольно быстро догнать западных конкурентов. «Мы начинали проводить первые изыскания примерно тогда же, когда и японцы с немцами, но, к сожалению, у нас много времени ушло на различные формальности и экспертизы. Долго не могли определиться с подходящей площадкой. К настоящему времени руководством Троицка нам выделено около гектара земли. Работы также ведутся на базе технопарка “Сколково”, — говорит основатель группы AMT&C и научный руководитель проекта профессор МГУ Александр Тишин . — А сама идея этой разработки пришла в голову во время работы над магнитными системами морских двигателей, которую мы выполняли по контракту с “Электросилой”. Мы долго занимались системами на основе постоянных магнитов, запатентовали несколько изобретений. Это так называемые системы на основе структур Хальбаха. Выяснилось, что они могут использоваться не только в источниках магнитного поля, то есть для научных целей, но и в современных электродвигателях. Более того, именно последнее направление наиболее перспективно».

Группа копаний AMT&C, куда входит и ФМТ, в рамках Троицкого территориального инновационного кластера благодаря поддержке Центра инновационного развития и департамента науки, промышленной политики и предпринимательства Москвы сейчас реализуют целый ряд проектов по созданию энергоэффективных приложений на основе редкоземельных металлов, к каковым относится и новый двигатель на постоянных магнитах.

Предварительное моделирование, выполненное совместно с немецкой компанией AVL Trimerics, показало, что физическая модель нового двигателя будет иметь фактически предельно допустимый КПД — 98,5%. Это почти на 7% больше, чем у существующих сейчас асинхронных силовых установок. При этом суммарное энергопотребление снизится как минимум на 10%, а масса двигателя уменьшится почти в пять раз, до 600 килограммов. «Если говорить упрощенно, то в обычном асинхронном двигателе обмотки статора и ротора сделаны из меди. А в нашем двигателе одна из этих обмоток убирается и заменяется на постоянный магнит. Это позволяет улучшить массогабаритные характеристики установки и резко снизить шум — почти на 7–10 децибел. Но самое важное, что стоимость двигателя на протяжении всего жизненного цикла кардинально сокращается, так как он вообще не требует регулярного обслуживания. Максимум, что нужно делать, — раз в пять лет смазывать подшипники», — говорит Александр Тишин. Все расчеты, проведенные экспертными центрами российских институтов развития, показали, что реализация проекта позволит нашей стране экономить около 14 млрд рублей в год только на электричестве для скоростного железнодорожного транспорта. Это составляет примерно 10% общих затрат на электропитание подвижного состава РЖД.

Массовое внедрение новой разработки троицких ученых должно обеспечить и независимость нашей страны в области железнодорожного машиностроения, и, соответственно, бесперебойное функционирование транспортной системы России. Сейчас в инвентарном парке РЖД насчитывается немногим более 10 тыс. электровозов и еще примерно столько же тепловозов. Почти все они комплектуются двигателями харьковского государственного предприятия «Электротяжмаш». Но их суммарный физический износ уже превышает 80%. Чтобы восполнить дефицит тягового подвижного состава, РЖД необходимо закупать по 700–800 новых локомотивов в год. Однако если украинские власти, в чьем ведении находится «Электротяжмаш», заблокируют поставки своих двигателей, как это произошло, например, с морскими газовыми турбинами николаевского предприятия «Зоря-Машпроект» для наших корабелов, то Россия может остаться вообще без локомотивов. И в правительстве это отлично понимают. Еще год назад премьер-министр России Дмитрий Медведев поручил Минпромторгу выделить 60 млн рублей, которые необходимы для строительства испытательного стенда для нового двигателя: хотя он и создается в соответствии с техническими требованиями РЖД, но при этом очевидно имеет высокий экспортный потенциал. А значит, необходима его сертификация по международным стандартам, для чего, собственно, и нужен испытательный стенд. Тем не менее это поручение до сих пор не выполнено, что может крайне негативно сказаться на перспективах будущего экспорта наших новых двигателей на постоянных магнитах.

Мировой рынок промышленной продукции, использующей энергоэффективные электромашины на постоянных магнитах, демонстрирует устойчивый восходящий тренд. Если в 2012 году он оценивался примерно в 32 млрд долларов, то к 2018-му его емкость вырастет до 92 млрд долларов. И если ситуация с испытательным стендом в ближайшее время решена не будет, то почти весь этот рынок достанется Hitachi, Siemens и другим западным компаниям.

Единственное, что сейчас сдерживает массовое применение двигателей на постоянных магнитах в железнодорожном машиностроении на Западе, — сравнительно высокая первоначальная цена. Дело в том, что в этих двигателях используются магниты с большим (около 10%) содержанием диспрозия — редкоземельного металла стоимостью 150–200 долларов за килограмм. «Если вы докладываете диспрозий в магнит, то цена магнита автоматически увеличивается на 30–50 процентов в зависимости от марки магнита, — говорит Александр Тишин. — Мы же создали и запатентовали технологию, которая позволяет использовать в магните всего один-два процента этого металла, но при этом добиваться таких же свойств магнита, как и при уровне диспрозия в восемь-десять процентов. И в этом наше конкурентное преимущество». Несмотря на то что, по расчетам, первоначальная цена нового российского двигателя на постоянных магнитах будет примерно на 20% выше, чем у существующего харьковского агрегата, уже после первых трех лет эксплуатации эта разница будет полностью компенсирована за счет пониженного энергопотребления. А общая стоимость владения на протяжении всего жизненного цикла нового двигателя будет примерно на 15–20% меньше. У западных компаний, занимающихся двигателями на постоянных магнитах, все эти показатели пока заметно хуже. Так что определенный запас времени у инноваторов из Троицка еще есть, но уже ясно, что он вот-вот исчезнет.