Не просто катаемся — электричество добываем: учёные хотят заставить поезда вырабатывать энергию

Когда поезд мчится по узкому железнодорожному туннелю, он создаёт мощный поток воздуха, напоминающий движение поршня. Эта энергия до сих пор уходила впустую, но инженеры из Манчестерского университета решили использовать её для производства электричества. Новый проект может стать настоящим прорывом в сфере экологически чистой энергии и вдохновить транспортные системы по всему миру.

Как работает "поршневой ветер"

Физика процесса проста: вагон, проходя по туннелю, вытесняет перед собой воздух и втягивает его сзади, создавая череду направленных потоков. Этот "поршневой ветер" имеет достаточную силу, чтобы вращать турбины. Команда британских исследователей предложила идею использовать эти потоки для генерации электроэнергии прямо в железнодорожных туннелях.

Чтобы реализовать проект, Манчестерский университет объединился с инжиниринговой компанией Q-Sustain Limited, специализирующейся на экологических решениях. Совместно они создали турбины с вертикальной осью вращения (VAWT), специально адаптированные к особенностям подземных тоннелей.

"Наш инструментарий VerXis позволяет превращать данные о геометрии туннеля и графике движения поездов в экономические показатели, пригодные для инвесторов, всего за несколько минут", — пояснил руководитель проекта доктор Амир Кешмири.

Такая технология не только делает идею "поршневых турбин" технически возможной, но и экономически привлекательной.

Где начнутся испытания

Пилотный проект стартует на Транспеннинской магистрали в Англии — одном из ключевых маршрутов, соединяющих восток и запад страны. Здесь инженеры проведут серию испытаний, чтобы оценить, сколько энергии можно вырабатывать в реальных условиях.

Для точных расчётов команда разработала программное обеспечение VerXis Wind, которое моделирует взаимодействие поездов, потока воздуха и турбин, помогая прогнозировать выработку и окупаемость.

"VerXis позволяет нам быстро тестировать и адаптировать конструкции турбин под конкретный туннель. Мы можем принимать решения на основе данных и внедрять экологичные решения в железнодорожную инфраструктуру", — отметил директор компании Азхар Куайюм.

Сравнение: традиционные и туннельные ветроустановки

Таким образом, новая система сочетает преимущества ветровой и транспортной энергетики, превращая движение поездов в источник возобновляемой энергии.

Советы шаг за шагом: как работает VerXis Wind

1. Сбор данных. Система получает информацию о длине, сечении туннеля и расписании поездов.
2. Моделирование потока. Программа рассчитывает движение воздуха, создаваемого каждым составом.
3. Выбор конфигурации. На основе данных подбирается оптимальное количество и расположение турбин.
4. Экономическая оценка. Программное обеспечение мгновенно рассчитывает энергоотдачу и прогноз окупаемости.
5. Внедрение. Турбины устанавливаются в безопасных зонах туннеля, не мешая движению поездов.

Эта автоматизация делает проект масштабируемым — решения можно применять для любой транспортной сети, просто вводя новые параметры.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

Ошибка: игнорировать воздушную энергию в инфраструктуре.
Последствие: упущенный источник возобновляемой энергии.
Альтернатива: использовать "поршневые" турбины в туннелях метро, железных дорог и автомобильных трассах.

Ошибка: полагать, что установка турбин потребует сложных реконструкций.
Последствие: отказ от проекта на стадии планирования.
Альтернатива: внедрять модульные решения, адаптированные под существующие туннели.

Ошибка: считать эффект слишком слабым.
Последствие: недооценка потенциала технологии.
Альтернатива: использовать расчётные модели вроде VerXis Wind для точной оценки выработки.

А что если поезда станут электростанциями?

Если проект докажет эффективность, каждое движение состава сможет приносить пользу не только пассажирам, но и электросетям. На загруженных линиях генерация энергии может компенсировать часть расходов на освещение станций, вентиляцию и обогрев.

Эксперты считают, что в будущем подобные системы могут стать частью умной инфраструктуры: поезда будут не только потреблять электричество, но и частично возвращать его обратно в сеть.

Плюсы и минусы технологии

FAQ

Сколько энергии может дать один туннель?
По предварительным оценкам, до 1 мегаватта в год — достаточно для питания небольшой станции или сотен домохозяйств.

Можно ли использовать эту технологию в метро?
Да, особенно на длинных участках без промежуточных станций, где эффект поршневого ветра наиболее выражен.

Будет ли мешать турбина движению поездов?
Нет. Турбины компактны и располагаются в нишах, не влияя на движение.

Мифы и правда

Миф: такая установка не сможет вырабатывать заметное количество энергии.
Правда: расчёты показывают, что при интенсивном движении поездов суммарная мощность сравнима с малыми ветропарками.

Миф: проект слишком дорогой для реализации.
Правда: VerXis автоматически рассчитывает окупаемость, и инвесторы уже проявляют интерес.

Миф: технология опасна для пассажиров.
Правда: турбины устанавливаются в закрытых секциях и не контактируют с поездами.

3 интересных факта

1. Термин "поршневой ветер" впервые применили японские инженеры при проектировании скоростных поездов Shinkansen.
2. В туннелях метро Лондона сила воздушных потоков достигает 10-15 м/с — этого достаточно, чтобы вращать компактную турбину.
3. По оценкам экспертов, в мире более 30 тысяч железнодорожных туннелей, которые могут стать потенциальными источниками энергии.

Исторический контекст

Идея использовать движение воздуха для получения энергии не нова. В Средние века мельницы на реках и ветру обеспечивали поселения мукой. Сейчас ветряки стали источником возобновляемой электроэнергии. Тот же принцип переосмысливается в цифровую эпоху: технологии вроде VerXis Wind позволяют превращать каждый проход поезда в мини-генератор.

Великобритания, где родилась промышленная революция, вновь становится пионером "зелёных" инженерных решений. И если эксперимент в Манчестере окажется успешным, туннели по всему миру смогут стать частью энергетической системы будущего — автономной, устойчивой и экологичной.