Электропоезд на водородной тяге – это как? Если он «электро», то причем здесь водород? Если водород – топливо новой эры, то почему автомобилисты до сих пор заправляются бензином? Рассказываем, как устроен самый экологичный двигатель в мире и почему первый элемент таблицы Менделеева – будущее железнодорожной индустрии.
От огня к электричеству
Проводить опыты с использованием водорода в качестве топлива стали с начала 19-го века. Первый двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, был создан в 1806 году во Франции. Тогда, на заре машиностроения, от идеи пришлось отказаться по соображениям безопасности – технологии тех времен не позволили обуздать чересчур летучее и взрывоопасное вещество. Альтернативами на тот момент были нефтепродукты, запасы которых казались неисчерпаемыми.
Однако, с ходом технического прогресса 50-60-х годов, самый легкий химический элемент вновь оказался в поле зрения, но уже совершенно в другом качестве. Вместо того, чтобы развивать идею сжигания водорода в традиционных двигателях внутреннего сгорания, газ стали применять для получения электроэнергии. Эта технология не предполагает горения как такового – химическая энергия преобразуется прямиком в электрический ток, а «выхлопом» является самая обыкновенная вода.
Ключевым элементом такой водородной «энергоячейки» служит тончайшая мембрана. В разгар «эпохи покорения космоса» водородные топливные элементы снабжали электричеством космические корабли на околоземной орбите.
Водород для народа
На волне нефтяных кризисов и в борьбе за экологию начались интенсивные поиски замены «народного» топлива – бензина. С начала 2000-х крупные автопроизводители активно занялись разработкой массовых водородных электрокаров.
Технология представлялась настолько перспективной и революционной, что едва ли не каждый уважающий себя авто-бренд стремился дополнить модельный ряд сверхтехнологичным электрокаром на водородных энергоячейках. Однако, вскоре стало ясно, что массовый потребитель – рядовой автомобилист – еще не готов к такой технологической революции.
Виной тому отсутствие инфраструктуры – нужно строить сети специальных заправок, налаживать систему хранения и транспортировки готового топлива. Чтобы автомобилисты захотели «пересесть» с бензина на водород, автопроизводителям нужно было сделать его таким же доступным и удобным, как бензин, а на это нужны крупные вложения. Плюс к тому – относительная дороговизна новых электрокаров в сравнении с бензиновыми авто отнюдь не способствовала спросу на инновацию. Вкупе с чередой финансовых кризисов, перечисленные факторы заставили автоконцерны отложить идею «водородного транспорта, доступного каждому» до лучших времен. Все они дружно переключились на гибридные технологии и использование аккумуляторных батарей, что проще и дешевле.
Внедрение в железнодорожный транспорт
Применение водородной тяги на железной дороге является значительно более перспективным, чем в случае с легковым транспортом. Здесь нет проблем с созданием необходимой инфраструктуры – не нужно ждать, пока конечный потребитель согласится «оплатить» переход к новому виду топлива. Пассажиру не важно, каким образом поезд приводится в движение. Ему важно, чтоб он прибыл к месту назначения в срок, и билеты стоили недорого.
Последние два десятилетия промышленные гиганты во многих странах ведут активные разработки, нацеленные на переход к более экологичной водородной тяге. В 2006 году в Японии прошли испытания первого поезда на водородных топливных элементах. Первый пассажирский состав, приводимый в движение «топливом новой эры» был представлен в 2016 году французской компанией Alstom на железнодорожной выставке в Берлине.
В рамках пятого Восточного экономического форума «РЖД», «Трансмашхолдинг» и «Росатом» заключили соглашение о сотрудничестве и старте проекта разработки и внедрения поездов на водородных топливных элементах. ТМХ и «Росатом» занимаются производством подвижного состава, который будет проходить испытания в Сахалинском регионе Дальневосточной железной дороги.
Потенциальная замена традиционных двигателей на водородные благотворно скажется на экологии. Особенно это ощутимо для крупных городов, где на узлах железнодорожного сообщения маневровую работу выполняют дизельные локомотивы. В обозримом будущем водородная тяга может заменить дизельную на малонагруженных линиях железнодорожного сообщения, а в дальнейшем имеет все предпосылки стать новым стандартом топлива для железнодорожной индустрии. По мнению учёных, массовое внедрение водородного транспорта – технологическая революция, сравнимая с переходом от паровой тяги к дизелю и электричеству. Водородная энергетика – новый мировой экологический тренд, и ТМХ в числе его пионеров.
