На європейському ринку залізничних перевезень поїзда на водневому паливі розглядаються, в першу чергу, як альтернатива пасажирським регіональним дизель-поїздам. В основі технології — високоефективне вироблення електроенергії в ході хімічної реакції окислення водню (до стану води), яка відбувається на спеціальних паливних елементах.

Першопрохідник – Alstom
Першопрохідник – Alstom

Два перших таких состави французького виробника Alstom експлуатуються в Німеччині з вересня 2018 року і звідтоді проїхали вже понад 180 тис. км. Вони задіяні в перевезеннях пасажирів між містечками Букстехуде та Бремерфьорде в Нижній Саксонії. До 2022 року парк водневих поїздів у регіоні, як очікується, зросте ще на 14 одиниць.

Крім того, німецька транспортна асоціація Rhein-Main-Verkehrsverbund замовила 27 поїздів Coradia-iLint для перевезень в гірських районах федеральних земель Гессен і Рейнланд-Пфальц.

Водень, як паливо для поїздів
Водень, як паливо для поїздів

Закуповувати поїзда на паливних елементах, крім німецьких, планують французькі та італійські залізничні оператори. Разом в ЄС на поточний момент уже оголошено про замовлення близько 100 одиниць інноваційного рухомого складу.

Конкуренція інновацій

Навколо виробництва і поставок водневих поїздів найближчими роками намічається серйозна конкуренція. Крім першопрохідника – Alstom – про подібні розробки заявляють ще кілька найбільших виробників рухомого складу.

Зокрема, систему паливних елементів розробляє Siemens Mobility. Deutsche Bahn планує випробувати водневі поїзда місцевого виробництва Mireo Plus H (на базі лінійки найсучасніших електропоїздів Mireo) у 2024 році. За заявами німецького виробника, состави будуть більш швидкісними: вони зможуть розганятися до 160 км/год порівняно з 140 км/ч у Alstom. Обидва виробники також заявляють про цілі щодо досягнення дальності поїздки на одній заправці до 1000 км.

Siemens
Siemens

При цьому, за інформацією Siemens, привод паливних елементів буде таким же потужним, як у дизель-поїзда. Цього можна досягти за рахунок застосування буферної акумуляторної батареї, яка накопичує електрику, що виробляється паливним елементом (а також за рахунок рекуперації). Ця енергія покриває піки навантаження під час запуску або розгону.

Звичайно, водневі поїзда поки не зможуть замінити потужні тепловози, що використовуються, наприклад, у США. Однак для європейського ринку це не так актуально. Адже більшість масових перевезень на далекі відстані вже здійснюються по електрифікованих лініях.

Крім Alstom і Siemens розробки водневих поїздів проводить іспанська компанія Talgo. У 2021 році вона планує провести випробування силової установки з водневим двигуном, а ввести в експлуатацію перший потяг Vittal-One – до 2023 року. Компанія також заявляє про можливість переобладнання дизельних поїздів для роботи на водні.

Потяг Talgo
Потяг Talgo

Крім того, розробки веде польський виробник Pesa. За заявою компанії, перший водневий локомотив буде представлений до кінця 2021 року. Цікаво, що партнером розробки нового рейкового транспортного засобу є польська нафтопереробна компанія PKN Orlen. Завдяки їй, Польща є одним з найбільших виробників водню в світі. Паливо йде в основному на експорт до Німеччини.

Водневі технології обіцяють стати прибутковим бізнесом для виробників поїздів. За інформацією Siemens Mobility, тільки в європейських країнах можна замінити до 15000 одиниць рухомого складу протягом наступних 10–15 років. З урахуванням того, що поїзд Mireo Plus H коштуватиме від 5 до 10 млн євро, в залежності від комплектації, ринковий потенціал ЄС оцінюється в 50–150 млрд євро.

Водневі технології розробляються не лише в країнах Євросоюзу. Про перспективи створення подібних поїздів для деяких регіонів заявляють в АТ «РЖД». В даний час проект створення першого такого поїзда на базі рейкового автобуса РА3 спільно з «Трансмашхолдинг» розробляється для експлуатації на острові Сахалін.

Перший состав на водневому паливі в РФ планують запустити у 2024 році, а до 2030-го попит на такий рухомий склад у країні прогнозують на рівні до 100 одиниць. Повідомляється, що потужність водневих поїздів складе 150–160 кВт. Використовувати їх планується, перш за все, в курортних зонах (м. Сочі), великих містах, а також у природоохоронних зонах (оз. Байкал). Розглядаються і варіанти експлуатації на газових родовищах.

«Зелене» і «сіре» паливо

Водень (хімічна формула – H2) не є нейтральним до забруднення навколишнього середовища. Справа в тому, що хоча поїзди на цьому виді палива дійсно виділяють лише дистильовану воду у вигляді пари і конденсату, велика кількість вуглекислого газу утворюється при виробництві. На одну тонну H2 може виділятися до 10 т CO2. До того ж, отримують водень з викопного палива, переважно, з природного газу і вугілля.

В ЄС існує умовний розподіл на кольори. При виробництві «сірого» водню СО2 викидається в атмосферу. Самий таке пальне нині домінує на ринку. Проте технології розвиваються.

Воднева заправна станція DB для залізничного транспорту
Picture: DB

При виробництві «синього» водню побічний газ збирається і закачується назад в земні пласти, наприклад, вироблених нафтових родовищ. Це знижує парниковий ефект. Проте найбільш екологічним є «зелений» водень. Його отримують з води шляхом електролізу, з використанням енергії вітрових електростанцій. Саме на таке водневе паливо планують робити ставку в Німеччині.

Микола Копилов

Залізничний журнал “Railway Supply”

По темі:

Біодизель як одна з перспектив для залізничної тяги

Дізнавайтесь першими найсвіжіші новини залізничної галузі в Україні та світі на нашій сторінці в Facebook, каналі в Telegram, долучайтесь до групи Ukraine: Railway Supply, читайте журнал Railway Supply онлайн.