Wśród branżowych, kolejowych rozmów coraz więcej mówi się o zmianie napięcia wykorzystywanego na polskiej kolei. Czy zmiana napięcia z 3 kV prądu stałego, na napięcie 25 kV prądu przemiennego jest możliwa i ma sens? Jakie są plusy i minusy takiego rozwiązania?
Zmiana napięcia z 3 kV DC* na 25 kV AC** jest długoterminową i bardzo kosztowną inwestycją. Pomimo wielu trudności część europejskich państw (m.in. Łotwie, Chorwacji, Słowacji) widzi potencjał w zastosowaniu na kolei napięcia 25 kV. Również w Polsce zwraca się uwagę na możliwość dostosowywania transportu kolejowego na takie rozwiązanie. Jakie są jego plusy?
Wykorzystanie napięcia 25 kV jednoznacznie obniżyłoby koszty eksploatacyjne. Jak wynika z opracowania PKP Cargo, w ciągu roku firma ta mogłaby oszczędzić na zmianie napięcia aż 150 mln złotych. Oprócz niższych kosztów transportowych sama sieć jezdna byłaby lżejsza, a co za tym tańsza. Ponadto zmniejszyłyby się koszty związane z podstacjami, które mogłyby być rozmieszczane na większych odległościach niż obecnie.
Co można powiedzieć o wadach takiego rozwiązania? Jak było wspomniane na początku, jest to inwestycja, która pochłonęłaby duże koszty oraz taka, która może zająć bardzo długi czas. Specjaliści kolejowi szacują, że w przypadku Polski taki proces trwałby od 30 do 50 lat. Sama zmiana napięcia wiązałaby się również ze zmianami autotransformatorów i podstacji a polski system elektroenergetyczny potrzebowałby większych inwestycji w linie 220 i 400 kV.
Pomimo wielu trudności związanych z takim przedsięwzięciem można zauważyć, że są podejmowane kroki, które dążą do zastosowania napięcia 25 kV na polskiej kolei. Na ten trend można zwrócić uwagę przy rozmowach dotyczących nowych fragmentów linii kolejowych m.in. CPK. Z kolei Instytut Kolejnictwa przeprowadza badania, które mają na celu przeanalizować, na których odcinkach kolei przebudowa systemowa byłaby stosunkowo łatwa i opłacalna. Wspomina się tu między innymi modernizację Centralnej Magistrali Kolejowej.
*DC – prąd stały
**AC – prąd przemienny
Źródła:
[1] – Rynek Kolejowy
[2] – nakolei.pl
[3] – kk24.pl (zdjęcie)
13 komentarzy “Czy zmiana napięcia na polskiej kolei ma sens?”
Autotransformatorów?
Autotransformatory wykorzystuje się między innymi przy układach zasilania dwufazowego 2x25kV.
CMK – fajnie, tylko że tunele pod Wisłą nie pomieszczą nowych drutów, już teraz jest nawet nie ciasno co na styk.
Dlaczego mówi się tylko o 25 kV?
Ok, system nowocześniejszy, ale ma też wady.
Podstawową jest to, że konieczna zmiana zasilania na granicy z Niemcami. Tabor wielosystemowy jest droższy i cięższy.
Co z tego, że napięcie takie samo jak na liniach w byłym ZSRR skoro i tak na granicy zmienia się rozstaw szyn.
No i kolejna opcja: skoro w energetyce powoli ale jednak rozpowszechnia się prąd stały to może zamiast iść w 50 Hz warto zainwestować więcej i iść w HVDC?
PS: a energetyka to potrzebuje nie nowych linii tylko nowych elektrowni i to na wczoraj.
Modernizację CMK na napięcie 25 kV rozważa się ze względu na plany prędkości maksymalnej powyżej 230 km/h, która to jest uważana za górną granicę efektywności napięcia 3 kV.
Najczęściej mówi się o napięciu 25 kV bo jest to obecnie najbardziej przyszłościowe rozwiązanie. Przy standardowych napięciach na kolei jest to najwyższy poziom obecnie wykorzystywany w Europie.
W przypadku HVDC ten system jest obecnie opłacalny przy liniach powyżej 550 km oraz linii morskich powyżej 50 km.
Wiem, czym jest powodowane oficjalnie podniesienie napięcia na CMK. Do tego dodajmy chęć usunięcia przewoźników towarowych, mimo że to ważna i dla nich magistrala. To jednak nie zmienia faktu, że jak czegoś nie wymyślą to tabor jedno-systemowy trzeba będzie przeciągać jak przed wojną.
Oj tam, jak się chce to na 1500V można i ponad 300 pociągnąć.
Nie najczęściej tylko niestety WYŁĄCZNIE, co jest absurdem bo przy tak brzemiennych decyzjach powinna być mocna debata nad wariantami.
Co da nam połączenie z Francją jak głównym naszym partnerem handlowym są Niemcy, oraz to na trasie do Berlina a nie Paryża szybka kolej może odebrać pasażerów samolotom.
Co więcej (jeśli się wychyli nosa z dziupli) główny argument przeciw, czyli osobne elektrownie odpada bo i tak potrzebujemy zwiększyć moc zainstalowaną, nie ma specjalnej różnicy jakiej częstotliwości.
Z tym, że Niemcy też dostrzegają wady swoich 15 kV AC 16,6 Hz i debatują nad przejściem na 25 kV AC 50 Hz… zatem wchodząc w krąg krajów z 25 kV wchodzimy do czołówki zamiast modernizować się na system, który może w dni zakończenia modernizacji okazać się przestarzałym.
Częstotliwość 16,6 Hz (1/3 z 50 Hz) była dobra w czasach gdy kolej miała niezależne elektrownie zaś kraj nie był zelektryfikowany – dziś na wspólnym unijnym rynku energetycznym po prostu wygodniej jest iść w 50 Hz niż na podstacjach mieć kolejne podzespoły tylko na potrzeby zmiany częstotliwości.
Możesz coś więcej napisać o tym dlaczego wykorzystywano napięcie o częstotliwości 16,6 Hz?
Niższe częstotliwości (bo początkowo było kilka opcji) były DUŻO korzystniejsze z punktu widzenia rozruchu silników, wszak wtedy nie było falowników, a zabudowa na lokomotywie przetwornicy maszynowej (tak do celów trakcyjnych!) okazała się ślepą uliczką. Ba samo prostowanie było trudniejsze, więc i ta opcja na lokomotywie początkowo odpadała.
@Jacek Fink-Finowicki:
Oczywiście, dla Niemiec zmiana taka ułatwiła by komunikację z Francją… która jednak na liniach lokalnych dalej korzysta z 1,5 kV DC.
Co do przestarzałości – wobec rozwoju HVDC każdy system prądu zmiennego może się taki okazać.
Elektryfikacja kraju ma mało do rzeczy – owszem przejście z 3 faz na jedną jest łatwiejsze od zmiany częstotliwości ale nie jest to “podłączanie kabelka”.
16,6 Hz też ma swój wspólny rynek.
Do tego dochodzi bezpieczeństwo – podłączając metro itp systemy krytyczne do dwóch odrębnych sieci a nie do dwóch podstacji masz o wiele wyższy poziom niezawodności zasilania.
Super sprawa – sama linia na 25 kV może przy tej samej średnicy przesłać prawie 9 x więcej prądu niż 3 kV (9 x większe natężenie), do tego 9x mniejsze straty. Oczywiście można też zbudować tańszą sieć nie wymagająca takich nakładów o niższych kosztach eksploatacji.
Nie misiu, straty to nie taka prosta sprawa. Owszem z racji mniejszych prądów spadną, ale a racji przemienności napięcia wzrosną.
No i z siecią i nakładami też nie ma tak prosto – sieć ogólna jest 3 fazowa, a kolej potrzebuje 1 fazy. Nie możesz sobie czerpać z jednej fazy a pozostałe 2 pozostawić bez obciążenia.
Najpierw to trzeba torowisko doprowadzić do porządku. Poza tym do wymiany cała izolacja sieci- 25kV to ponad 8razy więcej niż 3kV, czego obecnie używana porcelana może nie wytrzymać. Poza tym zasilacze muszą wytworzyć częstotliwość 16,6Hz, a w sieci jest 50Hz,a to jest 3razy więcej…
Napięcie 25 kV, o którym mowa w artykule jest napięciem o częstotliwości 50 Hz.