Когато правителството на Обединеното кралство отмени плановете си да електрифицира железопътни линии, минаващи през Уелс, Мидландс и северната част на Англия и прекъсна електрификацията на Голямата западна железопътна мрежа, то преждевременно прекрати железопътната инвестиционна програма, считана за една от най-големите в страната от викторианската ера. Но сега правителството и производителите на влакове се надяват водородът да бъде алтернатива на електрифицирането на британските железници.
Водородни влакове
Водородните влакове вече заменят по-мръсните дизелови двигатели в Германия, а някои железопътни компании смятат, че Великобритания ще последва примера до 2022 година. Все още са необходими инвестиции за въвеждане на нови технологии. Но те могат да бъдат важна стъпка към намаляване на въглеродния отпечатък на железниците.
В момента само една трета от железопътната мрежа на Обединеното кралство е електрифицирана, а няколко допълнителни коловоза са преобразувани през последните няколко години. Тъй като правителството спира електрифицирането на мрежата, то се изправя пред дилема: Как да премахнем дизеловите влакове, които произвеждат въглероден диоксид и други вредни замърсители?
Сегашната стратегия е да се купуват бимодални влакове, които могат да преминат към дизел, когато излязат от пътя без електричество. Но това не решава проблема като такъв.
Ако електрифицирането на останалата част от мрежата ви се струва твърде скъпо, една възможна алтернатива би била да се генерира електричество на борда на влака. Един от начините за това е използването на горивни клетки, които комбинират водороден газ с кислород от въздуха за производство на електричество и вода. Водородът може да носи повече енергия от батерии със същото тегло, което означава, че системите за горивни клетки могат да бъдат по-леки. В допълнение, те се нуждаят от по-малко време за зареждане, отколкото батерии за презареждане и нямат същите високи екологични разходи за производство.
Водородният газ трябва да се компресира в резервоари, които обикновено са разположени на покрива на влака. Но добавянето на регенеративна спирачна система за зареждане на допълнителна малка батерия ще намали количеството водород, необходимо за захранване на влака.
Промоционално видео:
Високата цена за инсталиране на надземни линии означава, че водородните влакове вероятно ще бъдат по-икономичен начин за електрифициране на железопътни линии със сравнително малък трафик. Също така има смисъл да се експериментира с водородни влакове, за да се открият всички неочаквани проблеми. Въпреки това, широкото използване ще изисква значителни инвестиции в производството и съхранението на водород. Тъй като много малко железопътни линии са изградени на водород, не е ясно дали те могат да спестят пари чрез елиминиране на електрификацията на големи линии, дали икономията от мащаба ще работи.
По-добро решение може да бъде и разработването на хибридни влакове с два режима, които могат да превключват между електричество от въздушни проводници и горивни клетки. Това е по-подходящо за железопътни мрежи, които минават през мостове и тунели.
Друг проблем с водородните горивни клетки е, че горивото сега се произвежда от метан (природен газ), използвайки процес, наречен реформиране на метан пара, който също дава високи добиви на високо токсичен въглероден окис. Той може да бъде преобразуван във въглероден диоксид, но тогава водородното гориво все още ще допринесе за емисиите на парникови газове.
Чист водород
Екологичен начин за производство на водород е чрез електролиза, когато през водата се пропуска електрически ток. На теория бихте могли да използвате излишната вятърна (и евентуално слънчева) енергия, за да генерирате това електричество и да направите водорода възобновяем източник на енергия. Проблемът е, че електролизата вероятно няма да бъде икономична, ако не работи през по-голямата част от деня. Това би означавало, че когато няма излишен вятър, който да ги захранва, те ще се нуждаят от редовно електричество от мрежата, което прави процеса много скъп (и не непременно възобновяем).
Втората алтернатива е използването на "термохимичен" метод на производство, който включва взаимодействието на вода със сяра и йод в присъствието на топлина. Добрата новина е, че този метод ще стане икономичен през следващите десет години, благодарение на развитието на атомните централи от поколение IV. Тези високотемпературни малки модулни реактори се разработват в Китай, САЩ, Канада и Япония, но не във Великобритания или Европа.
Въпреки всички ограничения за използването на водород като транспортно гориво, тъй като все повече и повече страни (по-специално Япония) провеждат допълнителни изследвания в областта на водородна икономика, цената му ще намалее. Водородът може дори да замести природния газ в главните газови тръби, което също ще помогне за намаляване на разходите за използването му за транспортиране.
Иля Кел