Έρευνα

Θα μπορούν τα "αμαξοστοιχίες υδρογόνου" να μας απαλλάξουν από το πετρέλαιο ντίζελ;

Όταν η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου ακύρωσε τηνσχέδια για την ηλεκτροδότηση των σιδηροδρομικών γραμμών μέσω της Ουαλίας, των Midlands και της Βόρειας Αγγλίας μείωσαν την ηλεκτροδότηση του Μεγάλου Δυτικού σιδηροδρομικού δικτύου, οδηγώντας σε πρόωρη λήξη του επενδυτικού προγράμματος στους σιδηροδρόμους, το οποίο θεωρήθηκε από τις μεγαλύτερες στη χώρα από τη βικτοριανή εποχή. Αλλά τώρα οι κυβερνήσεις και οι κατασκευαστές τρένων ελπίζουν ότι το υδρογόνο θα μπορούσε να αποτελέσει εναλλακτική λύση για την ηλεκτροδότηση των βρετανικών σιδηροδρόμων.

Υδρογόνα τρένα

Τα αμαξώματα υδρογόνου έχουν ήδη αντικαταστήσει περισσότερα βρώμικα.κινητήρες ντίζελ στη Γερμανία, και ορισμένες εταιρείες σιδηροδρόμων πιστεύουν ότι το Ηνωμένο Βασίλειο θα ακολουθήσει το παράδειγμα μέχρι το 2022. Για την εισαγωγή νέων τεχνολογιών εξακολουθούν να χρειάζονται επενδύσεις. Αλλά μπορούν να αποτελέσουν σημαντικό βήμα προς τη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα των σιδηροδρόμων.

Επί του παρόντος, μόνο το ένα τρίτο είναι ηλεκτρισμένο.Το σιδηροδρομικό δίκτυο του Ηνωμένου Βασιλείου, και τα τελευταία χρόνια, έχουν μετατραπεί ορισμένοι πρόσθετοι σιδηρόδρομοι. Σταματώντας την ηλεκτροδότηση του δικτύου, η κυβέρνηση αντιμετωπίζει ένα δίλημμα: πώς να εξαλείψει τα ντίζελ που παράγουν διοξείδιο του άνθρακα και άλλους επιβλαβείς ρύπους;

Η τρέχουσα στρατηγική είναι να αγοράσει bimodal αμαξοστοιχίες που μπορούν να στραφούν στο ντίζελ όταν φτάσουν στο δρόμο χωρίς ηλεκτρική ενέργεια. Αλλά αυτό δεν λύει το πρόβλημα ως τέτοιο.

Εάν ηλεκτριστεί το υπόλοιπο δίκτυοθα είναι πολύ ακριβό, μία από τις πιθανές εναλλακτικές λύσεις είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στο αμαξοστοιχό. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι η χρήση κυψελών καυσίμου που συνδυάζουν αέριο υδρογόνο με οξυγόνο από τον αέρα για την παραγωγή ηλεκτρισμού και νερού. Το υδρογόνο μπορεί να μεταφέρει περισσότερη ενέργεια από τις μπαταρίες με το ίδιο βάρος, πράγμα που σημαίνει ότι τα συστήματα κυψελών καυσίμου μπορεί να είναι ελαφρύτερα. Επιπλέον, χρειάζονται λιγότερο χρόνο για ανεφοδιασμό από τις μπαταρίες για επαναφόρτιση και δεν έχουν το ίδιο υψηλό περιβαλλοντικό κόστος κατά τη διάρκεια της παραγωγής.

Το αέριο υδρογόνου πρέπει να συμπιεστείδεξαμενές, οι οποίες βρίσκονται συνήθως στην οροφή της αμαξοστοιχίας. Αλλά η προσθήκη ενός αναγεννητικού συστήματος πέδησης για τη φόρτιση μιας επιπλέον μικρής μπαταρίας θα μειώσει την ποσότητα υδρογόνου που απαιτείται για την τροφοδοσία της αμαξοστοιχίας.

Υψηλό κόστος εγκατάστασης επικεφαλής καλωδίωνσημαίνει ότι οι αμαξοστοιχίες υδρογόνου είναι πιθανό να είναι ένας πιο οικονομικός τρόπος να ηλεκτροδοτούνται οι σιδηροδρομικές γραμμές με σχετικά μικρή κίνηση. Έχει επίσης νόημα να πειραματιστείτε με αμαξοστοιχίες υδρογόνου για να εντοπίσετε τυχόν απροσδόκητα προβλήματα. Ωστόσο, η ευρεία χρήση θα απαιτήσει σημαντικές επενδύσεις στην παραγωγή και αποθήκευση υδρογόνου. Δεδομένου ότι πολύ λίγοι σιδηρόδρομοι χτίστηκαν σε βάση υδρογόνου, δεν είναι σαφές εάν μπορούν να εξοικονομήσουν χρήματα αρνούμενοι να ηλεκτρίσουν μεγάλες γραμμές ή εάν θα λειτουργήσει μια οικονομία κλίμακας.

Η καλύτερη λύση μπορεί να είναι και η ανάπτυξηυβριδικών αμαξοστοιχιών διπλής λειτουργίας που μπορούν να μεταβούν μεταξύ ηλεκτρικής ενέργειας από εναέρια σύρματα και κυψέλες καυσίμου. Αυτό ταιριάζει καλύτερα σε σιδηροδρομικά δίκτυα που διέρχονται από γέφυρες και σήραγγες.

Ένα άλλο ζήτημα σχετικό με το υδρογόνοείναι ότι το καύσιμο παράγεται τώρα από μεθάνιο (φυσικό αέριο) χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται αναμόρφωση μεθανίου ατμού, η οποία επίσης δίνει υψηλή απόδοση από εξαιρετικά τοξικό μονοξείδιο του άνθρακα. Μπορεί να μετατραπεί σε διοξείδιο του άνθρακα, αλλά στην περίπτωση αυτή το καύσιμο υδρογόνου θα εξακολουθήσει να συμβάλλει στις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου.

Αγνό υδρογόνο

Φιλική προς το περιβάλλον μέθοδος παραγωγής υδρογόνου -μέσω ηλεκτρόλυσης όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω του νερού. Θεωρητικά, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί η πλεονάζουσα αιολική ενέργεια (και ενδεχομένως ο ήλιος) για να παραχθεί αυτή η ηλεκτρική ενέργεια και να γίνει το υδρογόνο ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Το πρόβλημα είναι ότι οι εγκαταστάσεις ηλεκτρόλυσης είναι απίθανο να είναι οικονομικές εάν δεν δουλεύουν το μεγαλύτερο μέρος της ημέρας. Αυτό σημαίνει ότι όταν δεν υπάρχει υπερβολικός αέρας για να τροφοδοτηθεί, θα χρειαστεί τακτική ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο, γεγονός που θα καταστήσει τη διαδικασία πολύ δαπανηρή (και όχι αναγκαστικά ανανεώσιμη).

Η δεύτερη εναλλακτική λύση είναι η χρήση"Θερμοχημική" μέθοδος παραγωγής, η οποία περιλαμβάνει την αλληλεπίδραση του νερού με θείο και ιώδιο παρουσία θερμότητας. Τα καλά νέα είναι ότι αυτή η μέθοδος θα καταστεί οικονομική κατά τα επόμενα δέκα χρόνια, χάρη στην ανάπτυξη των πυρηνικών εργοστασίων της τέταρτης γενιάς. Αυτοί οι μικρές αρθρωτοί αντιδραστήρες υψηλής θερμοκρασίας αναπτύσσονται στην Κίνα, τις ΗΠΑ, τον Καναδά και την Ιαπωνία, αλλά όχι στο Ηνωμένο Βασίλειο ή στην Ευρώπη.

Παρά τους περιορισμούς χρήσηςτο υδρογόνο ως καύσιμο μεταφοράς, καθώς όλο και περισσότερες χώρες (ιδίως η Ιαπωνία) διεξάγουν περαιτέρω έρευνες για την οικονομία του υδρογόνου, το κόστος της θα μειωθεί. Το υδρογόνο μπορεί ακόμη και να αντικαταστήσει το φυσικό αέριο στους κύριους αγωγούς αερίου, γεγονός που θα συμβάλει επίσης στη μείωση του κόστους χρήσης του για μεταφορά.

Τι νομίζετε, όταν η Ρωσία θα παραστεί στη μεταφορά σιδηροδρομικών αμαξοστοιχιών σε υδρογόνο; Προτείνουμε να το συζητήσουμε στην αίθουσα συνομιλίας μας στο Telegram.