Když vláda Spojeného království zrušila své plány elektrifikovat železniční tratě procházející Walesem, Midlands a severem Anglie a přerušit elektrifikaci Velké západní železniční sítě, předčasně ukončila železniční investiční program, považovaný za jeden z největších v zemi od viktoriánské éry. Nyní však vláda a výrobci vlaků doufají, že vodík by mohl být alternativou k elektrizaci britských železnic.
Vodíkové vlaky
Vodíkové vlaky již nahradily špinavější dieselové motory v Německu a některé železniční společnosti věří, že Spojené království bude následovat tento postup do roku 2022. Investice jsou stále potřebné k zavedení nových technologií. Mohou však být důležitým krokem ke snížení uhlíkové stopy železnic.
V současné době je elektrifikována pouze třetina britské železniční sítě a během několika posledních let bylo převedeno několik dalších kolejí. Když vláda přestane elektrizovat rozvodnou síť, čelí dilematu: Jak odstranit dieselové vlaky, které produkují oxid uhličitý a další škodlivé znečišťující látky?
Současnou strategií je nákup bimodálních vlaků, které se mohou přepnout na naftu, když se dostanou z cesty bez elektřiny. To ale problém jako takový neřeší.
Pokud by se elektrifikace zbytku sítě zdala příliš drahá, jednou z možných alternativ by bylo vyrábět elektřinu ve vlaku. Jedním způsobem, jak toho dosáhnout, je použít palivové články, které kombinují plynný vodík s kyslíkem ze vzduchu, k výrobě elektřiny a vody. Vodík může nést více energie než baterie stejné hmotnosti, což znamená, že systémy palivových článků mohou být lehčí. Nabíjení navíc zabere méně času než dobití baterií a nemá na výrobu stejné vysoké environmentální náklady.
Vodíkový plyn musí být stlačován v nádržích, které se obvykle nacházejí na střeše vlaku. Přidáním regenerativního brzdového systému k nabití extra malé baterie se však sníží množství vodíku potřebného k pohonu vlaku.
Propagační video:
Vysoké náklady na instalaci nadzemních vedení znamenají, že vodíkové vlaky budou pravděpodobně ekonomičtějším způsobem, jak elektrifikovat železniční tratě s relativně malým provozem. Také má smysl experimentovat s vodíkovými vlaky, aby zjistily jakékoli neočekávané problémy. Rozsáhlé používání však bude vyžadovat značné investice do výroby a skladování vodíku. Protože na vodíku bylo vybudováno jen velmi málo železnic, není jasné, zda mohou ušetřit peníze tím, že odstraní elektrizaci velkých tratí, zda bude fungovat úspora z rozsahu.
Lepším řešením může být také vývoj hybridních duálních vlaků, které mohou přepínat mezi elektřinou z venkovních vodičů a palivových článků. To je vhodnější pro železniční sítě, které vedou přes mosty a tunely.
Dalším problémem u vodíkových palivových článků je to, že palivo se nyní vyrábí z metanu (zemního plynu) pomocí procesu zvaného reformování páry metanem, který také produkuje vysoké výtěžky vysoce toxického oxidu uhelnatého. Může být přeměněn na oxid uhličitý, ale pak vodíkové palivo bude stále přispívat k emisím skleníkových plynů.
Čistý vodík
Ekologicky šetrný způsob výroby vodíku je elektrolýza, kdy elektrický proud prochází vodou. Teoreticky byste mohli použít přebytečnou větrnou (a možná sluneční) energii k výrobě této elektřiny a učinit z vodíku obnovitelný zdroj energie. Problém je v tom, že elektrolytická zařízení pravděpodobně nebudou ekonomická, pokud nebudou běžet po většinu dne. To by znamenalo, že pokud nebude existovat žádný nadměrný vítr, který by je mohl pohánět, budou potřebovat pravidelnou elektřinu ze sítě, což způsobí, že proces bude velmi drahý (a nemusí být nutně obnovitelný).
Druhou alternativou je použití „termochemické“výrobní metody, která zahrnuje interakci vody se sírou a jódem v přítomnosti tepla. Dobrou zprávou je, že tato metoda se v průběhu příštích deseti let stane ekonomickou díky vývoji jaderných elektráren IV. Generace. Tyto vysokoteplotní malé modulární reaktory se vyvíjejí v Číně, USA, Kanadě a Japonsku, ale ne ve Velké Británii nebo v Evropě.
Přes všechna omezení používání vodíku jako paliva pro přepravu, protože stále více zemí (zejména Japonsko) provádí další výzkum v oblasti vodíkové ekonomiky, jeho náklady se sníží. Vodík může dokonce nahradit zemní plyn v hlavních plynovodech, což také pomůže snížit náklady na jeho používání pro přepravu.
Ilya Khel