Железнодорожный водородный подвижной состав — тяговый железнодорожный подвижной состав, использующий в качестве первичного источника энергии запас водорода на борту. В ряде стран используется термин hydrail (считается, что этот термин появился 22 августа 2003 года на презентации, проведенной в Центре транспортных систем Volpe Министерства транспорта США в Кембридже, штат Массачусетс). Тогда Стэн Томпсон (Stan Thompson), бывший футуролог и специалист по стратегическому планированию американской телекоммуникационной компании AT&T, выступил с докладом «Инициатива по созданию гидрейлов в Мурсвилле». Однако, по словам авторов, Стэна Томпсона и Джима Боумена (Jim Bowman), этот термин впервые появился в печати 17 февраля 2004 года в издании International Journal of Hydrogen Energy в качестве ключевого слова для поисковой системы, позволяющего учёным и техническим специалистам по всему миру, работающим в области водородных железных дорог, легче публиковать и находить все работы по этой теме.

В просторечии также может употребляться термин водородный поезд, хотя такое определение более подходит к моторвагонным поездам, чем ко всему водородному подвижному составу.

Классификация По типу преобразования энергии водорода этот подвижной состав может быть как с двигателями внутреннего сгорания (с поршневыми или газотурбинными двигателями), так и с водородными топливными элементами. По структурным признакам (компоновке) поездных единиц это может быть: локомотив; моторвагонный подвижной состав (МВПС): единичный самоходный вагон; секция (собственно водородный поезд), скомпонованная по подобию дизель-поезда или электропоезда, в международной терминологии также обозначаемая в общем как ZEMU (zero emission multiple unit) или H2MU (H2 multiple unit), в случае применения водородных элементов — HEMU (hydrogen-electric multiple unit) или FCEMU (fuel cell electric multiple unit).

МВПС на водородном топливе теоретически может применяться как на классических железных дорогах, так и на линиях метрополитена и трамвая.

Ключевые события

Заявлено, что первый в мире локомотив на водородных элементах был реализован международным консорциумом во главе с компанией Vehicle Projects LLC. Он был получен из серийно выпускаемого шахтного локомотива путём замены тяговой аккумуляторной батареи на два топливных элемента и водородные накопители (реверсивная система хранения на основе металлгидрида, предназначенная в первую очередь для обеспечения безопасности при работе под землёй, где хранилось три килограмма водородного топлива). То есть это был подвижной состав, работающий исключительно на топливных элементах и не использующий тяговую батарею. Масса топливных элементов с накопителями была на 1100 кг меньше, чем у снятой свинцово-кислотной тяговой батареи, поэтому для сохранения нормального сцепления с рельсами был добавлен балласт. Локомотив с полным успехом был представлен в работе на золотодобывающей шахте. По сравнению с исходным аккумуляторным локомотивом мощность возросла с 7,1 до 17,0 кВт, а энергоёмкость — с 43 до 48 кВт·ч.

В 2006 году японская компания East Japan Railway Company представила уже первый в мире самоходный пассажирский гибридный вагон на топливных элементах, общей мощностью 95 кВт.

Что касается водородных поездов, то здесь пионером считается французский производитель Alstom A.S.. Он разработал водородный поезд Coradia iLint на базе дизель-поезда Coradia LINT 54, оснастив его топливными элементами. По заявлению производителя, это первый в мире пассажирский поезд серийного производства, работающий на водородном топливном элементе. Три месяца после запуска оператором LNVG велись наблюдения за работой поездов на почти 100-километровом участке между Куксхафеном и Букстехуде. Производители и оператор остались довольны.

Особенности использования

В случае применения двигателей внутреннего сгорания принцип действия водородного подвижного состава аналогичен характерному для работающего на дизельном или газотурбинном двигателе, с той разницей, что вместо обычно используемого для них топлива применяется водород, который при сгорании в атмосферном воздухе образует воду.

В случае применения топливных элементов водород и кислород из окружающего воздуха, хранящиеся в резервуарах, также вступают в реакцию с образованием воды. Это производит тепло и, что наиболее важно, электрическую энергию, которая подается в тяговую батарею. Батарея подаёт электроэнергию на тяговые электродвигатели. В случае применения рекуперативного торможения батарея также используется для накопления электроэнергии, полученной при рекуперации

Таким образом, водородные локомотивы, поезда и вагоны являются экологически чистыми при условии, что топливо производится экологически безопасным способом. Они обладают потенциалом в качестве экологически чистой замены дизельным вагонам и локомотивам, особенно на более длинных железнодорожных ветках, где электрификация невозможна или неэкономична.

Другой причиной повышения интереса к водородному транспорту является рост цен на энергоносители (в настоящее время подавляющее их большинство — уголь, нефть и их производные), дефицит топлива, стремление различных стран обрести энергетическую независимость .

В то же время исследование по оценке углеродно-нейтральных альтернатив дизельным двигателям, опубликованное Ассоциацией электротехники и информационных технологий VDE в 2020 году, показало, что стоимость силового агрегата на топливных элементах на 2 миллиона евро в год выше, чем у аккумуляторного силового агрегата.

Срок службы топливных элементов составляет от 4 до 8 лет, что означает, что их необходимо обновлять несколько раз в течение обычного срока службы подвижного состава (от 30 до 40 лет). Аккумуляторы также необходимо будет заменить через 8—15 лет. Это отрицательно сказывается на стоимости жизни как поездов на топливных элементах, так и вагонов с аккумуляторными батареями.

Примечания

Ссылки Водородный поезд, вези меня быстрей! Константин Солтус (Soltus music)

Категория:Транспортные средства Категория:Рельсовый транспорт