На европейском рынке железнодорожных перевозок поезда на водородном топливе рассматриваются, в первую очередь, как альтернатива пассажирским региональным дизель-поездам. В основе технологии — высокоэффективное выделение электроэнергии в ходе химической реакции окисления водорода (до состояния воды), которая происходит на специальных топливных элементах.

Первопроходец - Alstom
Первопроходец — Alstom

Два первых таких состава французского производителя Alstom эксплуатируются в Германии с сентября 2018 года и с тех пор проехали уже более 180 тыс. км. Они задействованы в перевозках пассажиров между городами Букстехуде и Бремерфьорде в Нижней Саксонии. К 2022 году парк водородных поездов в регионе, как ожидается, вырастет еще на 14 единиц.

Кроме того, немецкая транспортная ассоциация Rhein-Main-Verkehrsverbund заказала 27 поездов Coradia-iLint для перевозок в горных районах федеральных земель Гессен и Рейнланд-Пфальц.

Водород в качестве топлива для поездов
Водород в качестве топлива для поездов

Закупать поезда на топливных элементах, кроме немецких, планируют французские и итальянские железнодорожные операторы. Всего в ЕС на текущий момент уже объявлено о заказе на порядка 100 единиц инновационного подвижного состава.

Конкуренция инноваций

Вокруг производства и поставок водородных поездов в ближайшие годы намечается серьезная конкуренция. Кроме первопроходца — Alstom — о подобных разработках заявляют еще несколько крупнейших производителей подвижного состава.

В частности, систему топливных элементов разрабатывает Siemens Mobility. Deutsche Bahn планирует испытать водородные поезда местного производства Mireo Plus H (на базе линейки современных электропоездов Mireo) в 2024 году. По заявлениям немецкого производителя, составы будут более скоростными: они смогут разгоняться до 160 км / ч по сравнению с 140 км / ч в Alstom. Оба производителя также заявляют о целях по достижению дальности поездки на одной заправке до 1000 км.

Siemens
Siemens

При этом, по информации Siemens, привод топливных элементов будет таким же мощным, как у дизель-поезда. Этого можно достичь за счет применения буферной аккумуляторной батареи, которая накапливает электричество, вырабатываемое топливным элементом (а также за счет рекуперации). Эта энергия покрывает пики нагрузки при запуске или разгоне.

Конечно, водородные поезда пока не смогут заменить мощные тепловозы, используемые, например, в США. Однако для европейского рынка это не так актуально. Ведь большинство массовых перевозок на дальние расстояния уже осуществляются по электрифицированным линиям.

Кроме Alstom и Siemens разработки водородных поездов проводит испанская компания Talgo. В 2021 году она планирует провести испытания силовой установки с водородным двигателем, а ввести в эксплуатацию первый поезд Vittal-One — до 2023 года. Компания также заявляет о возможности переоборудования дизельных поездов для работы на водороде.

Потяг Talgo
Потяг Talgo

Кроме этого, разработки по водородным поездам ведет польский производитель Pesa. По заявлению компании, первый водородный локомотив будет представлен до конца 2021 года. Интересно, что партнером разработки нового рельсового транспортного средства является польская нефтеперерабатывающая компания PKN Orlen. Благодаря ей, Польша является одним из крупнейших производителей водорода в мире. Топливо идет в основном на экспорт в Германию.

Водородные технологии обещают стать прибыльным бизнесом для производителей поездов. По информации Siemens Mobility, только в европейских странах можно заменить до 15000 единиц подвижного состава в течение следующих 10-15 лет. С учетом того, что поезд Mireo Plus H стоит от 5 до 10 млн евро, в зависимости от комплектации, рыночный потенциал ЕС оценивается в 50-150 млрд евро.

Водородные технологии разрабатываются не только в странах Евросоюза. О перспективах создания подобных поездов для некоторых регионов заявляют в АО «РЖД». В настоящее время проект создания первого такого поезда на базе рельсового автобуса РА3 совместно с «Трансмашхолдинг», разрабатывается для эксплуатации на острове Сахалин.

Первый состав на водородном топливе в РФ планируют запустить в 2024 году, а к 2030-му спрос на такой подвижной состав в стране прогнозируется на уровне до 100 единиц. Сообщается, что мощность водородных поездов составит 150-160 кВт. Использовать их планируется, прежде всего, в курортных зонах (м. Сочи), крупных городах, а также в природоохранных зонах (оз. Байкал). Рассматриваются и варианты эксплуатации на газовых месторождениях.

«Зеленое» и «серое» топливо

Водород (химическая формула — H2) не является нейтральным к загрязнению окружающей среды. Дело в том, что хотя поезда на этом виде топлива действительно выделяют только дистиллированную воду в виде пара и конденсата, большое количество углекислого газа образуется при производстве. На одну тонну H2 может выделяться до 10 т CO2. К тому же, получают водород из ископаемого топлива, в основном, природного газа и угля.

В ЕС существует условное деление на цвета. При производстве «серого» водорода СО2 выбрасывается в атмосферу. Именно такое топливо сейчас доминирует на рынке. Однако технологии развиваются.

Воднева заправна станція DB для залізничного транспорту

Picture: DB

При производстве «синего» водорода побочный газ собирается и закачивается обратно в земные пласты, например, произведенных нефтяных месторождений. Это снижает парниковый эффект. Однако наиболее экологичен «зеленый» водород. Его получают из воды путем электролиза с использованием энергии ветровых электростанций. Именно на такое водородное топливо планируют делать ставку в Германии.

Николай Копылов

Железнодорожный журнал “Railway Supply”

По теме:

Биодизель как одна из перспектив для железнодорожной тяги

Узнавайте первыми самые свежие новости железнодорожной отрасли в Украине и мире на нашей странице в Facebook, канале в Telegram, читайте журнал Railway Supply онлайн.