onderzoek

Zullen "waterstoftreinen" ons van dieselbrandstof kunnen ontdoen?

Toen de Britse regering haar afzegdeplannen om spoorlijnen te elektrificeren door Wales, Midlands en het noorden van Engeland, en de elektrificatie van het Great Western-spoorwegnet te verminderen, wat leidde tot een voortijdige beëindiging van het investeringsprogramma in de spoorwegen, dat werd beschouwd als een van de grootste in het land sinds het Victoriaanse tijdperk. Maar nu hopen de regering en de treinmakers dat waterstof een alternatief kan zijn voor de opwindende Britse spoorwegen.

Waterstoftreinen

Waterstoftreinen hebben al meer vuile exemplaren vervangen.dieselmotoren in Duitsland, en sommige spoorwegmaatschappijen denken dat het Verenigd Koninkrijk tegen 2022 zal volgen. Voor de introductie van nieuwe technologieën is nog steeds investeringen nodig. Maar ze kunnen een belangrijke stap zijn naar het verminderen van de koolstofvoetafdruk van spoorwegen.

Momenteel is slechts een derde geëlektrificeerd.het Britse spoorwegnet en de afgelopen jaren zijn enkele extra spoorwegen geconverteerd. Door de elektrificatie van het netwerk te stoppen, staat de overheid voor een dilemma: hoe kunnen dieseltreinen worden geëlimineerd die koolstofdioxide en andere schadelijke vervuilende stoffen produceren?

De huidige strategie is om bimodale treinen te kopen die op diesel kunnen overschakelen als ze zonder elektriciteit op weg zijn. Maar dit lost het probleem als zodanig niet op.

Als je de rest van het netwerk elektriseertlijkt te duur, een van de mogelijke alternatieven is het opwekken van elektriciteit aan boord van de trein. Een manier om dit te doen is door brandstofcellen te gebruiken die waterstofgas combineren met zuurstof uit de lucht om elektriciteit en water te produceren. Waterstof kan meer energie vervoeren dan batterijen met hetzelfde gewicht, wat betekent dat brandstofcelsystemen lichter kunnen zijn. Bovendien hebben ze minder tijd nodig om te tanken dan batterijen om te herladen en hebben ze niet dezelfde hoge milieukosten tijdens de productie.

Waterstofgas moet worden gecomprimeerdtanks, die zich meestal op het dak van de trein bevinden. Maar het toevoegen van een regeneratief remsysteem om een ​​extra kleine batterij op te laden, vermindert de hoeveelheid waterstof die nodig is om de trein van stroom te voorzien.

Hoge kosten voor het installeren van bovenleidingenbetekent dat waterstoftreinen waarschijnlijk een meer economische manier zijn om spoorlijnen te elektrificeren met relatief weinig verkeer. Het is ook logisch om met waterstoftreinen te experimenteren om onverwachte problemen te identificeren. Veelvuldig gebruik vereist echter aanzienlijke investeringen in de productie en opslag van waterstof. Omdat heel weinig spoorwegen op waterstofbasis zijn gebouwd, is het niet duidelijk of ze geld kunnen besparen door te weigeren grote lijnen te elektrificeren of dat een schaaleconomie werkt.

De beste oplossing kan ook zijn om te ontwikkelenhybride dual-mode treinen die kunnen schakelen tussen elektriciteit van bovenleidingen en brandstofcellen. Dit is het meest geschikt voor spoorwegnetwerken die door bruggen en tunnels lopen.

Een ander probleem met waterstofbrandstofcellen, is dat er nu brandstof wordt geproduceerd uit methaan (aardgas) met behulp van een proces dat stoommethaanreforming wordt genoemd, wat ook een hoge opbrengst aan zeer giftig koolmonoxide oplevert. Het kan worden omgezet in koolstofdioxide, maar in dit geval zal waterstofbrandstof nog steeds bijdragen aan de uitstoot van broeikasgassen.

Zuiver waterstof

Milieuvriendelijke methode voor het produceren van waterstof -door elektrolyse wanneer een elektrische stroom door het water wordt geleid. Theoretisch is het mogelijk om overtollige windenergie (en mogelijk de zon) te gebruiken om deze elektriciteit op te wekken en van waterstof een hernieuwbare energiebron te maken. Het probleem is dat het onwaarschijnlijk is dat elektrolyse-installaties zuinig zijn als ze het grootste deel van de dag niet werken. Dit betekent dat wanneer er geen overtollige wind is om ze te voeden, ze reguliere elektriciteit van het netwerk nodig hebben, wat het proces erg duur (en niet noodzakelijkerwijs hernieuwbaar) zal maken.

Het tweede alternatief is om te gebruiken"Thermochemische" productiemethode, die de interactie van water met zwavel en jodium in aanwezigheid van warmte omvat. Het goede nieuws is dat deze methode de komende tien jaar economisch zal zijn, dankzij de ontwikkeling van kerncentrales van de vierde generatie. Deze kleine modulaire reactoren met hoge temperatuur worden ontwikkeld in China, de VS, Canada en Japan, maar niet in het Verenigd Koninkrijk of Europa.

Ondanks alle beperkingen van gebruikwaterstof als transportbrandstof, aangezien steeds meer landen (met name Japan) verder onderzoek doen naar de waterstofeconomie, zullen de kosten ervan dalen. Waterstof kan zelfs het aardgas in de hoofdgasleidingen vervangen, wat ook de kosten van het gebruik ervan voor transport zal verminderen.

Wat denk je, wanneer Rusland de overdracht van treinen naar waterstof zal begeleiden? We stellen voor om dit te bespreken in onze chatroom in Telegram.