Несмотря на подавляющее внимание, уделяемое сегодня электромобилям, более правильным подходом для устойчивого развития экономики была бы электрификация всего общественного транспорта. При этом нужно сделать его более доступным и широко распространенным. Это особенно сложная задача для железных дорог, где основные грузо- и пассажироперевозки осуществляют пока что тепловозы. Но вскоре ситуация может измениться. Индустрия зеленого водорода набирает обороты.
Пока же с точки зрения электрификации общественного транспорта батарейные электробусы оказались наиболее перспективными и становятся все более привычными. Новые технологии беспроводной зарядки еще больше повышает их популярность. Такие системы подзаряда непосредственно при движении электробуса позволят повысить эффективность и удобство его эксплуатации. Беспроводная зарядка также дает возможность использовать электробусы с небольшими и недорогими батареями.
Что касается электромобилей и городских электробусов, то ситуация более-менее ясна, но с электроснабжением пассажирских и грузовых поездов дело сложнее. Здесь локомотиву требуется запасать очень много энергии, чтобы тянуть состав. Хотя многие пассажирские линии уже полностью обеспечены электроснабжением, электрификация новых маршрутов требует значительных инвестиций, включая линии и подстанции.
Одной из альтернатив является перевод дизелей на более экологичное жидкое топливо. В США, например, железнодорожная компания Union Pacific перешла к пилотному испытанию 100% биотоплива, но хотя оно и более безвредно с точки зрения выбросов, необходимо искать решение с нулевым уровнем выбросов. Одно из них кроется в водородных топливных элементах. Сегодня каждый первоклассник знает, что они производят электричество в результате химической реакции между водородом и кислородом. Единственным выбросом является вода.
При этом, однако, надо понимать, что водородные топливные элементы — это простое решение проблем загрязнения только там где они работают. Зная это липкие пальцы глобальной цепочки поставок ископаемого топлива сегодня подбираются и к водороду. Почти весь водород, представленный сегодня на рынке, добывается из природного газа или газифицированного угля. Отрадно то, что альтернатива начинает появляться в виде зеленого водорода, который извлекается из воды в системах электролиза, использующих электроэнергию возобновляемых источников.
К счастью, подавляющее число тепловозов уже частично электрифицировано, что открывает возможность их модификации под батареи, либо под топливные элементы, либо под их комбинацию. Каждому первокурснику известно, что в дизель-электровозе дизельное топливо непосредственно для передвижения состава не используется. Он вращает электрический генератор, а далее по цепочке электродвигатель. Установка нового топливного элемента в дизель-электрический поезд – сложное дело, но некоторые примеры уже есть. Калифорния, например, испытывает модернизированный локомотив с переключением на топливные элементы. Это новые специально построенные пассажирские поезда от швейцарской фирмы Stadler. Еще один пример - североамериканская железнодорожная компания CPKC, которая объявила о создании совместного предприятия с CSX по производству комплектов для модернизации дизельных поездов под топливные элементы в Западной Вирджинии.
Еще предстоит ответить на вопрос о поставках зеленого водорода. Этого не произойдет до тех пор, пока зеленый водород не станет конкурентоспособным по стоимости со своим аналогом, полученным из ископаемого топлива. Для достижения этих амбициозных задач, Министерство энергетики США установило цель достичь стоимость в 1 доллар за килограмм зеленого водорода по сравнению с текущим ориентиром в 5 долларов. Это намного превышает цену в 2 доллара за серый водород. С другой стороны, разрыв в цене сегодня сокращается быстрее, чем некоторые ожидали, отчасти из-за доступности недорогой ветровой и солнечной энергии, а также из-за повышения эффективности электролизерной технологии.
Помимо стоимости, зеленый водород сам по себе не решает вопрос о том, должны ли дизельные железнодорожные системы переходить батареи или водород. Одним из факторов является время, необходимое для остановки на заряд аккумулятора или заправку водородом. При этом сторонники топливных элементов всегда обращали внимание, что заправка водородом происходит за считанные минуты. Однако, технологии замены аккумуляторов (вспомним NIO) и быстрая зарядка сводят это преимущество на нет. Это то, что касается электромобилей, но сфера перевозки тяжелых грузов по-прежнему перспективна для водорода.
Так, на прошлой неделе французская Lhyfe объявила, что завершила строительство завода по производству чистого водорода в Германии, что стало последней вехой в сотрудничестве с Deutsche Bahn, национальной железнодорожной компанией Германии. Новость касается завода, способного производить до 30 тонн газа в год с помощью электролизерной системы мощностью 1 мегаватт, установленной в инновационном центре Тюбингена. Зеленый водород будет работать на «климатически нейтральном» поезде, который будет испытан на маршруте между Тюбингеном, Хорбом и Пфорцхаймом в земле Баден-Вюртемберг. Это первый опыт Lhyfe в Германии. Если все пойдет по плану, надеемся он не будет последним. Завод в Тюбингене является частью немецкой программы H2goesRail, целью которой является объединение всех направлений отрасли зеленого водорода, включая заправочные станции, в единую экосистему.
«Мы стремимся заменить дизельные электропоезда в региональных перевозках и тем самым еще больше сократить выбросы углекислого газа на железнодорожном транспорте, — поясняет Deutsche Bahn. — Для достижения этой цели мы вместе с H2goesRail разрабатываем инновационную мобильную заправочную станцию которая позволит быстро заправлять водородные поезда».
Зеленый водород будет производится на месте и хранится в передвижном резервуаре цистерны-прицепа, которая будет находится там где поезд должен дозаправляться. «Снижение энергопотребления и сокращение времени заправки будут достигнуты за счет связи между поездом, заправочной станцией и системой управления заправкой», — поясняет Deutsche Bahn. «Инновационная заправочная станция DB Energie позволит заправить водородный поезд за то же время, что и дизельный поезд», — добавляют они для пущей убедительности. H2Goes Rail использует поезда Siemens Mireo plus H на водородных топливных элементах, где стоят еще и аккумуляторные блоки для дополнительного повышения мощности локомотива. В Siemens поясняют, что такое сочетание обеспечивает более эффективное использование энергии.
В заключении стоит сказать, что производители экологически чистого водорода не зависят исключительно от транспортного сектора. Сегодня водород является сырьем для различных промышленных процессов. В частности, производители стали и удобрений также начинают присматриваться к зеленому водороду.
А сколько стоит водород на заправке рядом с вашим домом?
