Чи зможуть «потяги на водні» позбавити нас від дизельного палива?

Коли уряд Великобританії скасувала свої плани з електрифікації залізничних ліній, що йдуть через Уельс, Мідлендс і північ Англії, і скоротило електрифікацію залізничної мережі Great Western, це призвело до передчасного припинення інвестиційної програми на залізницях, яка вважалася однією з найбільших в країні з вікторіанської епохи. Але тепер уряд і виробники поїздів сподіваються, що альтернативою для електрифікації британських залізниць може стати водень.

Поїзда на водні

Водневі поїзда вже замінили більш брудні дизельні двигуни в Німеччині, і деякі залізничні компанії вважають, що Великобританія буде її прикладу до 2022 році. Для впровадження нових технологій все одно потрібні інвестиції. Але вони можуть стати важливим кроком на шляху до зменшення вуглецевого сліду залізниць.

В даний час тільки третина електрифікована залізничної мережі Великобританії, і за останні кілька років було переобладнано трохи додаткових шляхів. Припиняючи електрифікацію мережі, уряд стикається з дилемою: як ліквідувати дизельні потяги, які виробляють вуглекислий газ і інші шкідливі забруднювачі?

Поточна стратегія полягає в купівлі бимодальных поїздів, які можуть перемикатися на дизельне паливо, коли виходять на шляху без електрики. Але це не вирішує проблему як таку.

Якщо електрифікація іншої частини мережі здасться занадто дорогий, однією з можливих альтернатив буде вироблення електроенергії на борту поїзда. Один із способів зробити це — використовувати паливні елементи, які об'єднують газоподібний водень з киснем з повітря для виробництва електрики і води. Водень може нести більше енергії, ніж батареї з такою ж вагою, що означає, що системи паливних елементів можуть бути легше. Крім того, вони вимагають менше часу для заправки, ніж для перезарядки батареї, і не мають таких же високих екологічних витрат при виробництві.

Газоподібний водень повинен бути стиснутий в резервуарах, які зазвичай розташовуються на даху поїзда. Але додавання системи рекуперативного гальмування для зарядки додаткової маленької батареї знизить кількість водню, необхідного для живлення поїзда.

Висока вартість установки повітряних проводів означає, що водневі поїзда, ймовірно, будуть більш економічним способом електрифікувати залізничні лінії з відносно невеликим трафіком. Також є сенс експериментувати з водневими поїздами, щоб виявити будь-які несподівані проблеми. Однак широке використання потребуватиме значних інвестицій у виробництво і зберігання водню. Оскільки на водневої основі було побудовано дуже мало залізниць, незрозуміло, чи зможуть вони економити гроші за рахунок відмови від електрифікації великих ліній, буде працювати економіка масштабів.

Кращим рішенням може бути також розробка гібридних двухрежимных поїздів, які можуть перемикатися між електрикою від проводів повітряних та паливних елементів. Це краще підійде для залізничних мереж, які проходять через мости і тунелі.

Інша проблема, пов'язана з водневими паливними елементами, полягає в тому, що зараз паливо виробляється з метану (природного газу) з використанням процесу під назвою паровий риформінг метану, який також дає великий вихід високотоксичного моноксиду вуглецю. Його можна перетворити на діоксид вуглецю, однак у такому випадку водневе паливо все одно буде сприяти викидів парникових газів.

Чистий водень

Екологічно чистий спосіб отримання водню — через електроліз, коли через воду пропускається електричний струм. Теоретично, можна використовувати надлишкову енергію вітру (і, можливо, сонця) для вироблення цього електрики і зробити водень поновлюваним джерелом енергії. Проблема в тому, що електролізні установки навряд чи будуть економічними, якщо не будуть працювати більшу частину дня. Це буде означати, що коли не буде надлишкового вітру для їх живлення, їм потрібно регулярне електрику з мережі, що зробить процес дуже дорогих (і не обов'язково поновлюваних).

Друга альтернатива — використання «термохімічного» способу виробництва, який включає взаємодія води з сіркою і йодом у присутності тепла. Доброю новиною буде те, що цей метод стане економічним протягом наступних десяти років завдяки розвитку атомних електростанцій IV покоління. Ці високотемпературні невеликі модульні реактори розробляються в Китаї, США, Канаді і Японії, але не у Великобританії або Європі.

Незважаючи на всі обмеження використання водню в якості транспортного палива, оскільки все більше і більше країн (зокрема, ) проводять подальші дослідження в області водневої економіки, його вартість буде скорочуватися. Водень може навіть прийти на зміну природного газу в магістральних газових трубах, що також допоможе знизити витрати на його використання для транспорту.

Як думаєте, коли Росія поміркувати над перекладом залізничних поїздів на водень? Пропонуємо обговорити це .