Oto jak pociągi wodorowe mogą zmienić transport / Simon Torkington

Przez
Red.
-
0
376

 

  • W USA uruchomiono pierwszy pociąg napędzany wodorem, co stanowi wkład w światowe działania na rzecz dekarbonizacji transportu kolejowego.

  • Pociągi wodorowe oferują zalety, ale wiążą się z wyzwaniami związanymi z produkcją paliwa – zarówno technologie wodorowe, jak i elektryczne mają być kluczem do osiągnięcia zerowego bilansu emisji dwutlenku węgla w transporcie kolejowym.

  • Społeczność zaawansowanych rozwiązań energetycznych działająca przy Światowym Forum Ekonomicznym pracuje nad przyspieszeniem wdrażania na szeroką skalę czystych paliw, wodoru, zaawansowanej technologii jądrowej, magazynowania i węgla.

Stany Zjednoczone uruchomiły pierwszy bezemisyjny pociąg pasażerski, co może okazać się ważnym kamieniem milowym w światowych wysiłkach na rzecz dekarbonizacji transportu publicznego.
Zero Emission Multiple Unit (ZEMU) zadebiutował w San Bernardino w Kalifornii. Pociąg przewozi 108 pasażerów i ma zostać oddany do pełnej eksploatacji na początku 2025 r. ZEMU oferuje rzeczywisty test potencjału technologii wodorowej w codziennym transporcie publicznym.
San Bernardino County Transit Authority prezentuje nowy pociąg pasażerski o zerowej emisji zanieczyszczeń, znany jako ZEMU (Zero Emission Multiple Unit).

Pierwszy w USA pociąg napędzany wodorem zadebiutował w Kalifornii. Zdjęcie: LA Times/San Bernardino County Transit Authority

Pociągi wodorowe na próbie

Podczas gdy Stany Zjednoczone dopiero rozpoczynają swoją przygodę z pociągiem wodorowym, inne kraje już poczyniły znaczące postępy.
Niemcy uruchomiły pierwszy na świecie pociąg napędzany wodorem w 2018 r ., ustanawiając precedens dla innych. Wielka Brytania testuje obecnie pociągi wodorowe w ramach swojego ambitnego planu wycofania pociągów spalinowych do 2040 r. Francja zamówiła pociągi wodorowe dla kilku linii regionalnych i planuje rozpocząć działalność w 2025 r . Te globalne inicjatywy podkreślają rosnącą świadomość potencjału wodoru w zakresie rewolucjonizowania transportu kolejowego.

Wodór kontra elektryczność

Minęło nieco ponad 200 lat od otwarcia pierwszej na świecie linii kolejowej w 1825 r ., z parowozami zasilanymi węglem łączącymi dwa miasta na północy Anglii. Dwa stulecia później przemysł kolejowy w dużej mierze odszedł od węgla, a nowoczesne pociągi ciągnięte są przez lokomotywy spalinowe i elektryczne.

Ponieważ zrównoważony rozwój jest teraz na pierwszym planie rozwoju, prawdopodobnie będziemy obserwować większy nacisk na elektryczność i wodór jako źródło zasilania silników kolejowych. Jakie są zatem względne zalety każdego z nich?

Punktem wyjścia tej debaty jest to, że zarówno pociągi elektryczne, jak i wodorowe są uważane za bezemisyjne w punkcie użytkowania. Jednak pociągi elektryczne polegają na energii wytwarzanej ze źródeł zewnętrznych, a jeśli ta energia nie jest wytwarzana ze źródeł odnawialnych, pociągi te przyczyniają się do ogólnej emisji dwutlenku węgla. Kanadyjskie badanie wskazuje również, że pociągi elektryczne wymagają kosztownej i złożonej infrastruktury, w tym napowietrznych suwnic do przenoszenia kabli energetycznych i podstacji do dostarczania energii.

Rozwój pociągów elektrycznych zasilanych bateriami mógłby wyeliminować tysiące kilometrów kabli, ale stworzyłby potrzebę stworzenia infrastruktury szybkiego ładowania lub obiektów umożliwiających wymianę rozładowanych baterii na nowo naładowane.

To samo badanie wykazało, że wodór ma wiele zalet jako źródło zasilania dla następnej generacji pociągów. Obejmują one znacznie wyższy poziom energii zawartej w wodorze, możliwość spalania go w silnikach spalinowych lub przekształcania w ogniwach paliwowych w celu wytwarzania energii elektrycznej oraz znacznie niższy poziom początkowych inwestycji w infrastrukturę w porównaniu z kolejami elektrycznymi.

Wyzwania dla wodoru

Jedną z głównych zalet kolei elektrycznych jest to, że infrastruktura i środki bezpieczeństwa do dostarczania i zarządzania ogromnymi obciążeniami mocy są już na miejscu. Wdrożenie wodoru jako paliwa kolejowego wymagałoby rozwoju infrastruktury na dużą skalę w celu jego bezpiecznego transportu, przechowywania i wdrażania. Wodór jest lotną i wysoce wybuchową substancją chemiczną, więc wymagane byłyby ścisłe środki bezpieczeństwa w każdym punkcie łańcucha dostaw.
Przechowywanie dużych ilości wodoru w szybko poruszającym się pociągu jest potencjalnie niebezpieczne. Brytyjska Rada ds. Bezpieczeństwa i Standardów Kolejowych opublikowała raport, który porusza kwestie bezpieczeństwa, norm technicznych i regulacji wymaganych do ułatwienia bezpiecznego wprowadzenia pociągów wodorowych do regularnej eksploatacji. Wskazuje pożar jako główny problem i bada kilka sposobów łagodzenia ryzyka, w tym lokalizację zbiorników wodoru w taborze kolejowym i wymogi konserwacyjne w celu zapewnienia bezpiecznej eksploatacji.

Przyszłość podróży koleją

Sukces pociągów wodorowych będzie zależał od równoległych postępów w produkcji zielonego wodoru i wspierającej go infrastruktury. Wraz z postępem technologicznym i ekonomią skali możemy spodziewać się, że na całym świecie pojawi się więcej pociągów napędzanych wodorem, co znacząco przyczyni się do osiągnięcia przyszłości zerowej emisji netto.

Wybór między pociągami wodorowymi a elektrycznymi prawdopodobnie zależeć będzie od wymagań konkretnej trasy, istniejącej infrastruktury, lokalnych metod produkcji energii i długoterminowych prognoz kosztów.

W wielu przypadkach połączenie obu technologii może okazać się najskuteczniejszym podejściem do stworzenia całkowicie bezemisyjnej sieci kolejowej.

Społeczność zaawansowanych rozwiązań energetycznych Światowego Forum Ekonomicznego stawia sobie za cel szybkie przyspieszenie wdrażania na skalę przemysłową zaawansowanych technologii – takich jak czyste paliwa, wodór, zaawansowana energia jądrowa, magazynowanie energii i usuwanie dwutlenku węgla – skracając terminy z dekad do lat poprzez współpracę z liderami w kluczowych sektorach energetycznych, którzy są motorem napędowym tej transformacji.
Simon Torkington

Starszy pisarz, Forum Agenda

23 wrzenia 2024

Powyższy artykuł publikowany był pierwotnie na stronie World Economic Forum.

Link do artykułu: https://www.weforum.org/agenda/2024/09/hydrogen-trains-sustainable-transport/

Licencja i ponowne publikowanie

Artykuły Światowego Forum Ekonomicznego mogą być publikowane ponownie zgodnie z licencją Creative Commons Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne-Bez utworów zależnych 4.0 Międzynarodowe oraz zgodnie z naszymi Warunkami korzystania.

Poglądy wyrażone w tym artykule są poglądami autora i nie odzwierciedlają poglądów Światowego Forum Ekonomicznego.

Obraz wyróżniający: Debiut pociągu pasażerskiego Alstom Coradia iLint napędzanego wodorem na targach InnoTrans 2016. Z Wikimedia Commons, repozytorium wolnych mediów.

Pociągi na paliwo wodorowe

W transporcie oryginalny (2003) ogólny termin „hydrail” obejmuje pociągi wodorowe, zespoły trakcyjne bezemisyjne lub ZEMU — ogólne terminy opisujące pojazdy szynowe , duże lub małe, które wykorzystują pokładowe paliwo wodorowe jako źródło energii do zasilania silników trakcyjnych lub pomocniczych , lub obu. Pojazdy Hydrail wykorzystują energię chemiczną wodoru do napędu, albo poprzez spalanie wodoru w silniku spalinowym na wodór , albo poprzez reakcję wodoru z tlenem w ogniwie paliwowym w celu uruchomienia silników elektrycznych , jak w przypadku pociągu z ogniwami paliwowymi na wodór . Powszechne wykorzystanie wodoru do zasilania transportu kolejowego jest podstawowym elementem proponowanej gospodarki wodorowej . Termin ten był używany przez naukowców i techników na całym świecie.
Pojazdy Hydrail to zazwyczaj pojazdy hybrydowe z magazynowaniem energii odnawialnej , takie jak baterie lub superkondensatory , do hamowania regeneracyjnego , zwiększające wydajność i obniżające wymaganą ilość magazynowanego wodoru. Potencjalne zastosowania Hydrail obejmują wszystkie rodzaje transportu kolejowego : kolej podmiejską , kolej pasażerską , kolej towarową , kolej lekką , szybki transport kolejowy , koleje górnicze , systemy kolei przemysłowych , tramwaje oraz specjalne przejazdy koleją w parkach i muzeach.
Uważa się, że termin hydrail powstał 22 sierpnia 2003 r. podczas zaproszonej prezentacji w Volpe Transportations Systems Center w Cambridge w stanie Massachusetts, należącym do amerykańskiego Departamentu Transportu. Tam Stan Thompson, były futurolog i planista strategiczny w amerykańskiej firmie telekomunikacyjnej AT&T, wygłosił prezentację zatytułowaną Mooresville Hydrail Initiative. Jednak według autorów Stana Thompsona i Jima Bowmana termin ten po raz pierwszy pojawił się w druku 17 lutego 2004 r. w czasopiśmie International Journal of Hydrogen Energy jako słowo docelowe wyszukiwarki, umożliwiające naukowcom i technikom z całego świata pracującym w obszarze kolei wodorowej łatwiejsze publikowanie i lokalizowanie wszystkich prac powstających w tej dyscyplinie. [ 9 ]
Od 2005 roku odbywają się coroczne Międzynarodowe Konferencje Hydrail. Organizowane przez Appalachian State University i Izbę Handlową Mooresville South Iredell we współpracy z uniwersytetami i innymi podmiotami, konferencje mają na celu zgromadzenie naukowców, inżynierów, liderów biznesu, ekspertów przemysłowych i operatorów pracujących lub wykorzystujących tę technologię na całym świecie w celu przyspieszenia wdrażania technologii ze względów środowiskowych, klimatycznych, bezpieczeństwa energetycznego i rozwoju gospodarczego. Prelegentami na tych konferencjach byli przedstawiciele agencji krajowych i stanowych/prowincjonalnych ze Stanów Zjednoczonych, Austrii, Kanady, Chin, Danii, UE, Niemiec, Francji, Włoch, Japonii, Korei, Rosji, Turcji, Wielkiej Brytanii i Organizacji Narodów Zjednoczonych (UNIDO-ICHET). Na początku konferencje te były w dużej mierze zdominowane przez środowiska akademickie; jednak do 2013 roku odnotowano, że uczestniczyła w nich coraz większa liczba firm i osobistości przemysłu. [ 10 ]
W latach 2010. zarówno ogniwa paliwowe, jak i urządzenia do wytwarzania wodoru zostały przyjęte przez wielu operatorów transportu w różnych krajach, takich jak Chiny, Niemcy, Japonia, Tajwan, Wielka Brytania i Stany Zjednoczone. Wiele z tych samych technologii, które można zastosować w pojazdach hydrail, można zastosować również w innych formach transportu, takich jak pojazdy drogowe. [Za Wikipedią: https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_train]

PODOBNE ARTYKUŁYWIĘCEJ OD AUTORA