Когда торможение экономит миллионы: транспорт получил новое сердце из алгоритмов

Энергоэффективность городского электротранспорта становится одной из ключевых задач для российских инженеров и учёных. Постепенный переход на электробусы и современные трамваи требует не только обновления подвижного состава, но и внедрения инновационных технологий управления энергией.

Недавняя разработка специалистов Сибирского федерального университета может стать важным шагом в этом направлении, сообщает ТАСС.

Уникальная математическая модель

Учёные СФУ создали математическую модель и алгоритмы управления энергией для городских транспортных систем. По словам руководителя исследования, заведующего кафедрой программной инженерии Олеслава Антамошкина, эта работа позволяет повысить эффективность использования электроэнергии и снизить её общее потребление.

"Разработанный нами алгоритм позволяет эффективно управлять потоками энергии при рекуперативном торможении электротранспорта. За счёт использования накопителей энергии — суперконденсаторов — можно вернуть в сеть до 30% электроэнергии, которая обычно теряется при торможении", — отметил Олеслав Антамошкин.

Главная особенность подхода — возможность внедрения в уже существующую инфраструктуру без масштабной реконструкции.

Контекст федеральной программы

10 сентября Министерство транспорта РФ отчиталось о рекордных результатах федеральной программы комплексного развития городского пассажирского электротранспорта, стартовавшей в 2023 году.

За два года:

• поставлены 286 отечественных электробусов и зарядные станции в 10 регионов;
• в 2024 году крупнейшие города России получили 214 новых трамваев;
• программа реализуется в Липецкой, Ярославской, Нижегородской, Курской, Саратовской, Волгоградской, Ростовской областях, а также в Краснодарском, Красноярском и Пермском краях.

Такие темпы обновления требуют решений, которые позволят транспортным системам работать более экономично.

Преимущества российской разработки

По словам Антамошкина, в мире уже существуют проекты по управлению энергией, однако многие из них требуют дорогостоящей модернизации или обеспечивают меньший КПД. Российский алгоритм выгодно отличается:

• более высокая энергоотдача;
• возможность интеграции в действующие сети;
• снижение нагрузки на тяговые подстанции;
• возврат в сеть до трети энергии, которая раньше терялась.

Плюсы и минусы

Сравнение решений

Советы шаг за шагом

1. Внедрить алгоритм в пилотных городах программы.
2. Оснастить подвижной состав суперконденсаторами.
3. Провести обучение инженеров и обслуживающего персонала.
4. Оценить экономический эффект и масштабировать проект.
5. Использовать опыт для развития сетей электробусов и трамваев в других регионах.

Мифы и правда

• Миф: рекуперативное торможение не даёт ощутимой выгоды.
  Правда: при правильном управлении можно вернуть в сеть до 30% энергии.
• Миф: новые системы требуют полной перестройки инфраструктуры.
  Правда: разработка СФУ адаптируется к существующим сетям.
• Миф: такие проекты выгодны только в мегаполисах.
  Правда: даже в средних городах экономия заметна.

FAQ

1. Что такое рекуперативное торможение?
   Это процесс, при котором часть энергии, выделяющейся при торможении, возвращается в сеть или в накопители.
2. Почему важны суперконденсаторы?
   Они позволяют быстро накапливать и отдавать энергию, что идеально подходит для городского транспорта.
3. Когда разработку внедрят в реальных сетях?
   Сначала ожидается пилотное тестирование в рамках федеральной программы, затем масштабирование.

Исторический контекст

2010-е годы — массовый переход к электробусам в Европе и Китае.

2023 год — запуск федеральной программы обновления электротранспорта в России.

2024 год — поставка первых сотен электробусов и трамваев.

2025 год — патент на алгоритм управления энергией, созданный в СФУ.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Игнорировать рекуперацию энергии → перерасход электроэнергии → внедрять алгоритмы управления.
• Строить новые подстанции вместо оптимизации → рост затрат → использовать суперконденсаторы.
• Отказываться от инноваций → снижение эффективности транспортной программы → интеграция разработок в действующие сети.

А что если…

Если разработку СФУ внедрят по всей стране, городские транспортные сети смогут экономить миллионы киловатт-часов ежегодно. Это уменьшит нагрузку на энергосистему и ускорит переход к экологичному транспорту.

Интересные факты

1. При торможении трамвай тратит до 20% накопленной энергии, которая обычно теряется.
2. Суперконденсаторы выдерживают десятки тысяч циклов зарядки-разрядки.
3. Россия впервые запатентовала алгоритм, совместимый с существующей транспортной инфраструктурой.