◄ روش های تامین برق مورد نیاز راه آهن برقی تهران مشهد
لوکوموتیوهای دیزل مسافری موجود هم با جایگزینی ترانسفورماتور می توانند برای راه آهن برقی تهران مشهد به نوع برقی ۳ مگاواتی تبدیل شوند که توان کششی دو برابر لوکوموتیوهای دیزلی کنونی را خواهند داشت
عباس قربانعلی بیک: پیشنهاد فروردین 1385 شرکت رجا به راه آهن برای خرید 200 دستگاه لوکوموتیو مسافری 4 محوره بجای خرید 100 دستگاه باری و 100 دستگاه باری برای حمل ۱۳ میلیون مسافر ریلی در مسیر تهران مشهد در سال 1388، تامین ۱۳۲ لوکوموتیو ۲ مگاواتی درسرویس بود که بصورت دوبله یک قطار مسافری ۱۱ واگنه با ضریب اشغال 90 درصد را یک بار در روز جابجا نمایند (توان لوکوموتیوها در حین مذاکرات به ۲.۴ رسید)، و جمع لوکوموتیو برای کل مسیرها 221 و با احتساب ضریب آمادهبکاری 90 درصد برای این لوکوموتیوها 246 منظور گردید.
مبنای پیشنهاد سال ۱۳۸۲ به وزیر راه و ترابری برای برقی کردن تهران مشهد که مورد موافقت ایشان قرار گرفت، استفاده از یک لوکوموتیو برقی حدود ۶ مگاوات بود که میتوانست قطار 12 واگنه را در حدود ۶ ساعت و دوبار در روز جابجا نماید و موضوع تفاوت شدید تعداد لوکوموتیو در دو حالت برقی و دیزلی برای هدف جابجایی 13 میلیون نفر به یک مزیت مهم تبدیل شد
بدین ترتیب برای ۶۶ قطار مذکور یا ۳۳ زوج قطار با فرض رفت وبرگشت بجای 132 لوکوموتیو دیزلی فقط نیاز به ۳۳ لوکوموتیو برقی میبود که بصورت متقابل از تهران و مشهد در دو نوبت صبح و بعدازظهر حرکت می کردند، مثلا ۱۷ زوج صبح و 16 زوج بعدازظهر و روز بعد برعکس.
محاسبات شرکت زیمنس در سال ۱۳۸۶ نشان میداد برق مصرفی یک لوکوموتیو برقی با سرعت ۱۶۰ و ۱۲ واگن با زمان سیر ۶ ساعت و ۵۴ دقیقه، حدود ۲۱ مگاوات ساعت (5 مگاوات ساعت از محل ترمز بازیافت کسر شده) و برای سرعت ۲۰۰ و زمان سیر ۶ ساعت و ۳۲ دقیقه حدود ۲۵ مگاوات ساعت میگردد (6 مگاوات ساعت از محل ترمز بازیافت کسر شده)، البته با سرعت عبور از ایستگاه ۸۰ که اکنون به ۱۰۰ و بالاتر رسیده است و هر دو زمان کمتر خواهند شد (سوخت مصرفی دو لوکوموتیو برای سرعت 160 برای زمان سیر 7 ساعت و 17 دقیقه حدود 7 هزار لیتر و برای سرعت 200 با زمان سیر 7 ساعت و 8 دقیقه با 10 درصد افزایش به حدود 7700 لیتر می رسد).
با فرض سرفاصله اعزام ۲۰ دقیقه، در ساعات میانی همه ۱۷ زوج قطارهای مذکور از هر طرف در مسیر خواهند بود و ظرفیت برق مورد نیاز برای هر قطار برابر ۳.۲۳ مگاوات و برای کل قطارها برابر ۱۱۰ مگاوات می گردد و لذا با ۱۰ درصد تلفات، نیاز به تولید ۱۲۰ مگاوات برق خواهیم داشت که برای شبکه سراسری برق عدد بسیار کمی است ولی با فرض محدودیت تامین برق، اینجا گزینه های دیگر را بررسی می کنیم.
توربین گازی IGT25 که توسط شرکت توربوکمپرسور نفت OTC، طراحی و تولید شده در شرایط iso با راندمان ۳۳.۵ درصد، توان الکتریکی ۲۴.۷۷ مگاوات دارد، بدون احتساب ارتفاع متوسط ۱۰۰۰ متر این مسیر و فقط با فرض دمای ۴۰ درجه سانتیگراد ، ۳۲ درصد کاهش قدرت خواهد داشت و همزمان با کاهش راندمان، توان ان به کمتر از ۱۷ مگاوات خواهد رسید، بدین معنی که ۷ دستگاه توربوژنراتور مذکور مورد نیاز خواهد بود و با احتساب ارتفاع به ۸ دستگاه نیاز خواهد بود، البته با احتساب آماده بکاری باید حداقل ۹ دستگاه نصب گردد.
گزینه دیگر تامین این برق، استفاده از موتورهای احتراق داخلی نیروگاهی است که با فرض انواع ۱۶ سیلندر دیزل موجود در لوکوموتیوها هریک ۱.۵ مگاوات برق (50 هرتز) با راندمان 42%تولید خواهند کرد که در ارتفاع و دمای مذکور، حداکثر 5% کاهش قدرت داشته (بازده 40%) و لذا ۸۰ دستگاه موتور مورد نیاز خواهد بود که با احتساب آماده بکاری در بدترین فرضیات تعداد کل مورد نیاز به ۱۰۰ دستگاه خواهد رسید
مصرف سوخت توربین ها برای تولید ۱۲۰ مگاوات در هر ساعت حدود 40 هزارلیتر (هر توربین حدود 5 هزارلیتر) و مصرف سوخت موتور دیزلی 30 هزار لیتر خواهد شد، در حالت گازسوز هم همین نسبت برقرار است در حالی که موتور دیزل ثابت هزینه نگهداری بسیار کمتری خواهد داشت و در حالت گازسوز هزینه نگهداری آنها بدلیل حذف انژکتور و جایگزینی شمع به جای آن کاهش بیشتر خواهد یافت.
لوکوموتیوهای دیزل مسافری موجود هم با جایگزینی ترانسفورماتور می توانند به نوع برقی ۳ مگاواتی تبدیل شوند که توان کششی دو برابر لوکوموتیوهای دیزلی کنونی را خواهند داشت
با این رویکرد و نصب متوسط ۴ دستگاه از موتورهای مذکور در ۲۵ ایستگاه این مسیر، علاوه بر تامین برق، گرما و سرمای مورد نیاز ایستگاه و خانه های سازمانی و ... هم قابل تامین است و راندمان انرژی به حدود 2 برابر توربین گازی معمولی خواهد رسید، البته با سیکل ترکیبی و استفاده از توربین بخار این تفاوت کاهش خواهد یافت.
با این مقایسه مزیت موتورهای رفت و برگشتی به ویژه نوع پردور موجود در لوکوموتیوهای مسافری بر توربین گاز آشکار می شود اما مفهوم آن برتری مطلق این گزینه نیست و گزینه های دیگر مانند نیروگاه خورشیدی در بسیاری از ایستگاه های مسیر می تواند نسبت به دو گزینه مذکور ارجحیت داشته باشد.
قابل توجه اینکه افزایش ظرفیت جابجایی مسافر از 13 به 20 یا ...، با حفظ سرفاصله 20 دقیقه، ظرفیت تولید برق بیشتری نمی خواهد فقط این نیروگاه باید روزانه زمان بیشتری تولید نماید.
