Wsiąść do pociągu… wodorowego
Pod koniec 2019 r. pojawiły się informacje, że bydgoska PESA do połowy 2020 r. chce przygotować plan etapów rozwoju technologii napędu opartego na wodorowych ogniwach paliwowych w pojazdach kolejowych. Rok później powinny ruszyć realizowane we współpracy z PKN ORLEN pierwsze próby eksploatacyjne pojazdów. Docelowo wypracowane rozwiązania mają zostać wykorzystane zarówno w lokomotywach towarowych, jak i pojazdach szynowych przeznaczonych do przewozu osób.
Polski koncern paliwowy zapowiada budowę instalacji do oczyszczania wodoru, która powstanie w zakładzie w Trzebini, należącym do spółki ORLEN Południe. Rozpoczęcie produkcji czystego paliwa wodorowego, które wykorzystywane byłoby do napędu pojazdów, w tym planowanych lokomotyw PESA, przewidziane jest na rok 2021.
Polska, m.in. za sprawą PKN ORLEN, to jeden z największych producentów wodoru na świecie. Jak podają władze tej spółki, już teraz w procesie produkcyjnym wytwarza ona blisko 45 ton wysokiej jakości wodoru na godzinę. Prowadzi sprzedaż tego surowca dla aut osobowych na dwóch stacjach w Niemczech. Niebawem wodór zatankować będą mogli także kierowcy samochodów osobowych w Czechach, bowiem UNIPETROL z Grupy ORLEN w przyszłym roku rozpocznie tam budowę trzech stacji wodorowych.
W ciekawych wodorowych projektach udział biorą także inne polskie firmy paliwowe. LOTOS zaczyna współpracę z Toyotą, na mocy której ma zbudować stacje do tankowania tego ekologicznego paliwa. Wstępne rozmowy z Toyotą podjął również nasz gigant gazowy, PGNiG, który chce stać się jednym z liderów rozwoju technologii wodorowych w Polsce.
Wśród badanych obszarów są produkcja, magazynowanie, napędzanie pojazdów i dystrybucja sieciowa do klientów. Toyota myśli zapewne o zapleczu dla swoich wodorowych modeli aut Mirai, których kolejna wersja ma wejść na rynek w 2020 r.
W październiku polska spółka PKP Energetyka we współpracy z Deutsche Bahn zaprezentowała ogniwo paliwowe, które ma być alternatywą dla silnika diesla jako awaryjne źródło zasilania. Spółka również chce się zaangażować w rozwój technologii wodorowych. Jednym z pomysłów, o którym mówi się w mediach, jest przestawienie na wodór linii kolejowej Reda-Hel, zamiast planowanej wcześniej jej elektryfikacji.
Zaprezentowane na kolejowych targach TRAKO rozwiązanie to tzw. Off-Grid Box. Zestaw składa się z panelu fotowoltaicznego współpracującego z ogniwem paliwowym działającym na metanol, umożliwiając zasilanie niezależnie od tradycyjnej sieci energetycznej. Kiedy produkcja energii ze Słońca staje się niewystarczająca, automatycznie uruchomione zostaje ogniwo paliwowe. Co istotne - ogniwo może działać również na paliwie wodorowym.
Hydrail czyli kolej wodorowa
Potencjalne zastosowania kolei wodorowych obejmują wszystkie rodzaje transportu kolejowego - kolej podmiejską, pasażerską, towarową, lekką, szybkiego ruchu, koleje kopalniane, przemysłowe systemy kolejowe oraz specjalne przejazdy kolejowe w parkach i muzeach.
Termin "kolej wodorowa" (hydrail) został po raz pierwszy użyty 22 sierpnia 2003 r., w trakcie prezentacji w Centrum Systemów Transportowych Volpe Departamentu Transportu USA w Cambridge. Stan Thompson z firmy AT&T wygłosił wówczas prezentację "Mooresville Hydrail Initiative". Od 2005 r. odbywają się coroczne Międzynarodowe Konferencje na temat Hydrail (International Hydrail Conference), organizowane przez Appalachian State University oraz Mooresville South Iredell Chamber of Commerce, we współpracy z uniwersytetami i innymi podmiotami.
Mają one na celu gromadzenie naukowców, inżynierów, liderów biznesu, ekspertów przemysłowych i operatorów pracujących z tą technologią lub korzystających z niej na całym świecie, w celu wymiany wiedzy i dyskusji prowadzących do przyspieszenia wdrażania wodorowych rozwiązań - pod kątem ochrony środowiska, klimatu, bezpieczeństwa energetycznego i ogólnego rozwoju gospodarczego.
Początkowo technologia wodorowych ogniw paliwowych najbardziej znana i rozpowszechniona była w Japonii oraz w Kalifornii. Ostatnio jednak najgłośniej o związanych z nią inwestycjach podejmowanych w Niemczech.
Pociągi Alstomu - Coradia iLint (1) - wyposażone w ogniwa paliwowe, które przekształcają wodór i tlen w energię elektryczną, eliminując tym samym szkodliwe emisje związane ze spalaniem paliwa, wyjechały na tory w niemieckiej Dolnej Saksonii już we wrześniu 2018 r. Pierwsza linia obsługiwana przez napędzane wodorem składy liczyła prawie 100 km - biegła przez Cuxhaven, Bremerhaven, Bremervörde i Buxtehude, zastępując tam istniejącą flotę pociągów spalinowych.
Niemieckie pociągi uzupełniają paliwo za pomocą mobilnej stacji tankowania wodoru. Gazowy wodór będzie wpompowywany do pociągów ze stalowego kontenera o wysokości ponad 12 m, znajdującego się obok torów na stacji Bremervörde.
Na jednym tankowaniu pociągi mogą jeździć po sieci przez cały dzień, pokonując 1 tys. km. Zgodnie z harmonogramem stacjonarna stacja tankowania na terenie obsługiwanym przez kompanię kolejową EVB zostanie uruchomiona w 2021 r., kiedy Alstom dostarczy kolejne 14 pociągów Coradia iLint dla operatora LNVG.
W maju ubiegłego roku pojawiły się doniesienia, że Alstom wyprodukuje następnych 27 pociągów wodorowych dla operatora RMV, które będą poruszały się w regionie Ren-Men. Wodór dla składów RMV to długofalowy projekt infrastrukturalny, który ruszy w 2022 r.
Umowa na dostawę i utrzymanie pociągów z ogniwami opiewa na 500 mln euro przez okres 25 lat. Za dostawy wodoru odpowiedzialna będzie firma Infraserv GmbH & Co Höchst KG. Właśnie w Höchst pod Frankfurtem nad Menem ustawiona zostanie instalacja tankowania wodoru. Wsparcia udzieli rząd federalny Niemiec - dofinansuje budowę stacji i w 40% zakup wodoru.
W Wielkiej Brytanii Alstom razem z miejscowym przewoźnikiem Eversholt Rail zamierza przerabiać pociągi klasy 321 na wodorowe o zasięgu do 1 tys. km, podróżujące z maksymalną prędkością 140 km/godz. Pierwsza partia zmodernizowanych maszyn tego typu ma być ukończona i gotowa do eksploatacji na początku 2021 r. Swój projekt pociągu na ogniwa paliwowe zaprezentował też w ub. roku brytyjski producent Vivarail.
We Francji państwowe przedsiębiorstwo kolejowe SNCF wyznaczyło sobie za cel wyeliminowanie do 2035 r. pociągów napędzanych silnikami diesla. W ramach tego dążenia SNCF planuje rozpocząć w 2021 r. testowanie pojazdów szynowych napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi i oczekuje, że do 2022 r. będą one w pełni sprawne.
W Stanach Zjednoczonych i w Kanadzie od wielu lat prowadzi się badania nad wodorowymi pociągami. Rozważano np. wykorzystanie lokomotyw tego typu do transportu w stoczniach. W latach 2009-2010 testował je lokalny przewoźnik BNSF w Los Angeles (2). Niedawno kontrakt na stworzenie pierwszego pasażerskiego pociągu w USA (3) napędzanego wodorem otrzymała firma Stadler.
Umowa przewiduje możliwość stworzenia czterech kolejnych pojazdów. Zasilany wodorem Flirt H2 ma zostać uruchomiony w 2024 r. jako element projektu kolei pasażerskiej Redlands, linii o długości 14,5 km między Redlands a stacją Metrolink w San Bernardino, w Kalifornii.
Zgodnie z umową Stadler opracuje pociąg napędzany wodorem, który będzie składał się z dwóch wagonów po obu stronach zespołu napędowego, mieszczącego ogniwa paliwowe i zbiorniki wodoru. Przewiduje się, że taki skład przewiezie maksymalnie 108 pasażerów, zapewniając też dodatkową przestrzeń stojącą i przemieszczając się z maksymalną prędkością do 130 km/godz.
W Korei Południowej Hyundai Motor Group opracowuje obecnie pociąg z ogniwami paliwowymi, którego pierwszy prototyp ma być wyprodukowany w 2020 r.
Plany zakładają, że będzie w stanie przejechać 200 km między przystankami paliwowymi, z prędkością do 70 km/godz. Z kolei w Japonii East Japan Railway Co. ogłosiła plan testowania nowych składów napędzanych wodorem od 2021 r. System zapewni maksymalną prędkość 100 km/godz. i oczekuje się, że da radę pokonać ok. 140 km na jednym zbiorniku wodoru.
Jeśli kolej wodorowa ma się upowszechniać, będą potrzebne paliwo i cała infrastruktura zaopatrująca w nie transport kolejowy - nie tylko kolejowy zresztą.
Niedawno w Japonii zwodowano pierwszy statek do przewozu skroplonego wodoru, Suiso Frontier. Ma 8 tys. ton pojemności. Jest przeznaczony do transportowania na duże odległości drogą morską dużych ilości schłodzonego do -253°C wodoru, przy zmniejszonej objętości w stosunku 1/800 w porównaniu do pierwotnej objętości gazu.
Statek ma być gotowy do końca 2020 r. To właśnie takimi statkami ORLEN mógłby eksportować produkowany przez siebie wodór. Czy to odległa przyszłość?
Mirosław Usidus
Zobacz także:
Rodzaje paliw płynnych
Jazda bez trzymanki
Masowiec na wodór, kontenerowiec na baterie
