Medcom. Globalna nowość dla polskich pociągów

Stołeczna spółka zamierza przygotować w trzy lata pierwszy na świecie wielosystemowy układ napędowy i zasilania z półprzewodników węglika krzemu (SiC) do elektrycznych zespołów trakcyjnych, czyli takich składów, jak Pesa Dart lub Newag Impuls. Pozwoli on zmniejszyć głośność pracy, zredukuje straty energii o połowę, zaś o 30 proc. masę i wielkość urządzeń stosowanych w pociągach do przetwarzania energii. – Zmniejszenie rozmiaru i masy urządzeń energoelektronicznych jest obecnie jednym z kluczowych wymagań stawianych przez zamawiających pojazdy trakcyjne. Ze względu na ograniczoną powierzchnię dachu jest to niezbędny warunek do tego, by móc na nim instalować nowe lub coraz bardziej rozbudowane systemy, np. wydajniejszą klimatyzację – tłumaczy dyrektor finansowy Medcom Paweł Choduń.

Tymczasem rosnące zapotrzebowanie na moc, choćby z powodu dodatkowych urządzeń (monitorów, systemów elektronicznych), zmusza konstruktorów do powiększania wielkości i masy urządzeń. Zdarza się, że zwiększone zużycie energii cięższego pociągu uniemożliwia jego homologację, albo zmusza do całkowitego jego przeprojektowania. Problem może rozwiązać technologia półprzewodników z węglika krzemu, która zastąpi powszechnie stosowane półprzewodniki krzemowe. – Producenci taboru już od kilku lat pytają o urządzenia w tej technologii – przyznaje dyrektor Medcom.

Obiecująca innowacja

– To nowość na rynku, przewidujemy, że sprawdzone rozwiązania będą gotowe do wdrożenia w pojazdach ok. roku 2020, ale śledzimy prace Medcom i z pewnością jesteśmy zainteresowani tym rozwiązaniem. Gdyby na jakimkolwiek etapie prac Medcom potrzebował naszego wsparcia jesteśmy do dyspozycji – zapewnia dyrektor Badań i Rozwoju Pesa Bydgoszcz Arkadiusz Sobkowiak.

Dzięki modułom SiC można uzyskać parametry nieosiągalne dla tradycyjnych półprzewodników krzemowych. – Węglik krzemu to technologia przyszłości i kolejny krok ewolucji technicznej w projektowaniu innowacyjnych urządzeń energoelektronicznych dla transportu publicznego, nie tylko dla kolei, ale także metra, tramwajów i autobusów elektrycznych – wyjaśnia dyrektor Medcom.

Medcom, który zatrudnia ponad ćwierć tysiąca osób, z tego jedną czwartą w dziale badawczo-rozwojowym, będzie pierwszym na świecie producentem, który zaoferuje układy napędowe wykorzystujące wyłącznie technologię węglików krzemu. – Napęd zostanie wykonany w pełnej technologii SiC. Oznacza to, że w SiC zbudowane zostaną zarówno tranzystory, jak i diody wykorzystywane w przekształtniku. Wielu producentów urządzeń pracuje natomiast nad rozwiązaniami hybrydowymi, w którym diody są co prawda wykonane w technologii SiC, ale tranzystory w dalszym ciągu bazują na krzemie – wyjaśnia Choduń.

Tranzystory wysokich mocy wyprodukowane w technologii węglika krzemu dostarczy japońska firma Mitsubishi Electric, która wykupiła w ubiegłym roku 49 proc. akcji warszawskiej firmy. – Od pewnego czasu wspólnie z japońskimi inżynierami odpowiedzialnymi za projektowanie półprzewodników pracujemy nad dostosowaniem ich do naszych wymagań. To bardzo istotna część projektu, ponieważ tego typu komponentów nie ma na rynku i musimy je wspólnie opracować – tłumaczy dyrektor.

Prace badawcze nad napędem z tranzystorami SiC zajmą półtora roku. Medcom stworzy cały układ zasilania i będzie miał do tej konstrukcji pełne prawa intelektualne. – Wszystkie prace realizowane są w Polsce, przez polskich inżynierów, a całe know-how pozostaje u nas w kraju – opisuje dyrektor. Dodaje, że zdobyte przy tym projekcie doświadczenia pozwolą w przyszłości na opracowanie napędów do pociągów wysokich prędkości.

Przedsięwzięcie warte 6,6 mln zł dofinansowane jest kwotą 3,4 mln zł z programu Innotabor, realizowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

Na cały świat

Przedstawiciel firmy przyznaje, że koszt zakupu urządzeń w technologii SiC będzie na początku wyższy niż produktów w technologii tradycyjnej, choć na tak wczesnym etapie prac nad projektem trudno wskazać dokładną różnicę. W kontekście opłacalności takiej inwestycji trzeba pamiętać jednak o bardzo istotnym czynniku: elektryczne zespoły trakcyjne są użytkowane przez około 30 lat. – Dzięki oszczędnościom, jakie gwarantuje SiC, całkowite koszty eksploatacji pociągu będą niższe. Dla polskich przewoźników jest to argument niezwykle istotny. O ile bowiem zakupy taboru są w dużym stopniu finansowane ze środków unijnych, to koszty eksploatacji to już środki własne – podkreśla Choduń.

Poza tym napędy SiC – podobnie jak ma to miejsce w przypadku każdej innowacji – będą z czasem sukcesywnie taniały, chociażby ze względu na efekt skali. – Zależy nam na tym, żeby to właśnie polscy producenci wprowadzili je na rynek jako pierwsi i będziemy zabiegali, by tak się właśnie stało – zapewnia dyrektor.

Urządzenia będą mogły pracować zarówno w sieciach zasilanych prądem stałym (stosowanym m.in. w Polsce) jak i zmiennym, co jest ich istotną zaletą. W najbliższej dekadzie polscy producenci taboru, jeśli chcą przetrwać, muszą zdobyć eksportowe rynki. – Bez nowoczesnych rozwiązań, takich jak np. napęd, nad którym obecnie pracujemy, osiągnięcie sukcesu poza granicami Polski będzie niezwykle trudne – zauważa dyrektor Medcom.