Cztery lata temu wszedł do eksploatacji pierwszy na świecie pociąg napędzany silnikami elektrycznymi zasilanymi z wodorowo-tlenowych ogniw paliwowych. Dzięki temu pociąg ten w ogóle nie wydziela dwutlenku węgla, a jego paliwo jest odnawialne – wodór i tlen.
Prace nad pociągami zasilanymi wodorem teoretycznie zostały zapoczątkowane około 2002 r. Zakładano, że będzie to bardzo czysty napęd, a docelowo będzie miał jeszcze jedną zaletę: jest to paliwo odnawialne, bowiem produktem spalania wodoru i tlenu jest po prostu woda. Inna sprawa to produkcja wodoru. Dziś mamy wiele sposobów na pozyskiwanie wodoru. Chyba najbardziej znana to elektroliza wody, ale do tego potrzebna jest energia elektryczna. Jeśli ta energia uzyskiwana jest ze źródeł odnawialnych (energia wiatrowa, fotowoltaiczna, elektrownie wodne) to jest to sytuacja idealna. Absolutnie zero emisyjna, przynajmniej w samym procesie produkcji. Może to być energia elektryczna z czystej elektrowni atomowej, która również jest przyjazna środowisku. Jednak obecnie najczęściej wodór uzyskiwany jest tzw. metodą reformingu parowego, ale w tym procesie przemysłowym spalane są z kolei paliwa kopalne. Z tego powodu metoda ta nie ma przyszłości, choć obecnie jest najtańszym procesem przemysłowym prowadzącym do pozyskania wodoru. Kolejna metoda to pozyskanie wodoru z biomasy. Zgazowaniu poddawane są: trawa, słoma lub odpady biologiczne. Powstała w ten sposób mieszanina gazów może być przekształcona w wodór także w procesie reformingu parowego, ale bez użycia paliw kopalnych. Jest to zatem perspektywiczna metoda, która jednak nie jest jeszcze dobrze opanowana, a zatem dość kosztowna. Istnieje też metoda polegająca na rozszczepianiu metanu na wodór i węgiel stały, także i ta metoda jest obecnie rozwijana pod kątem obniżenia kosztów wytwarzania wodoru, no i pod kątem takiego wydobycia metanu, by w tym procesie nie wydzielać dwutlenku węgla do atmosfery.
W każdym razie po opanowaniu nowych metod uzyskiwania wodoru z wody mamy absolutną rewelacje – możliwość zastosowania wodoru jako czystego paliwa w kolejowych pojazdach trakcyjnych, czyli w lokomotywach, w jednostkach pasażerskich oraz w autobusach szynowych.
Do niedawna również wodór jako paliwo był stosunkowo nieekonomiczny. Przekonano się o tym w ZSRR, kiedy 15 kwietnia 1988 r. oblatano samolot Tu-155 oparty na znanym Tu-154. W doświadczalnym Tu-155 środkowy silnik przebudowano do spalania wodoru, ale silnik ten uzyskując podobny ciąg, jaki dawały dwa boczne silniki tradycyjnie spalające naftę lotniczą, zużywał znacznie więcej ciekłego wodoru. Zbiornik ciekłego wodoru zajmował trzecią część kabiny pasażerskiej i znajdował się z tyłu. Samolot uzyskiwał zasięg 2900 km, co w zasadzie nie odbiegało od standardowego Tu-154, ale kosztem zmniejszenia ilości pasażerów o 30 proc.
Dlatego do paliwa wodorowego długo nie wracano. Ale w XXI wieku opanowano technologię napędu hybrydowego, który dał skokowe obniżenie spalania paliwa w silniku spalinowym. Dlatego rozwiązanie było proste: zbudować nowoczesny silnik tłokowy zoptymalizowany do spalania wodoru i połączyć go w układ hybrydowy z generatorem oraz baterią akumulatorową, tak jak w samochodzie z podobnym napędem. To było jedno możliwe rozwiązanie. Jednak w pierwszym pociągu z napędem wodorowym zastosowano inne rozwiązane – ogniwa paliwowe, wytwarzające energię elektryczną.
Pociąg Alstom Coradia iLint
W 2016 r. na targach Innotrans w Berlinie firma Alstom będąca kolejowym potentatem zaprezentowała elektryczną jednostkę trakcyjną Coradia iLint, w której energia elektryczna jest wytwarzana za pomocą ogniw paliwowych zasilanych wodorem. Coradia iLint to pierwszy na świecie pociąg pasażerski zasilany wodorowym ogniwem paliwowym, które generuje energię elektryczną do napędu. W dodatku ten całkowicie bezemisyjny (w sensie dwutlenku węgla i innych szkodliwych substancji) pociąg jest cichy i emituje jedynie parę wodną i kondensat. Jednostka ta powstała na bazie istniejącej już jednostki Alstom Coradia Lint 54. W wersji Coradia iLint na wodór pociąg rozwija 140 km/h.
Pociąg ten rozpoczął regularną służbę 16 września 2018 r. na trasie Buxtehude-Bremervörde-Bremerhaven-Cuxhaven w Dolnej Saksonii. Koleje regionalne tego landu zamówiły 14 pociągów tego typu. Pociągi są tankowane codziennie na czynnej całą dobę stacji tankowania wodoru produkcji Linde. Na potrzeby obsługi linii zbudowano zbiorniki wodoru w Bremervörde o łącznej pojemności 1800 kg oraz przygotowano sześć sprężarek wodoru i dwie pompy paliwowe.
Kolejne pociągi Coradia iLint też znalazły nabywców. 27 jednostek zakupiono w celu obsługi regionu metropolitarnego Frankfurtu nad Menem. 6 pociągów wodorowych Coradia Stream zakupiły Włochy, mają one kursować w Lombardii. 12 pociągów Coradia Polyvalent na wodór zakupiła Francja, do obsługi pociągów lokalnych w czterech różnych regionach.
Ale po pierwszym pociągu niemieckim pojawiły się kolejne. W 2019 r. przeszedł pierwsze testy brytyjski pociąg HydroFLEX, oparty na jednostkę spalinową typu Class 319. Jednak także i ta jednostka powstała z wykorzystaniem ogniw paliwowych. W oryginale Class 319 jest napędzany silnikiem Diesla z tzw. przekładnią elektryczną, czyli silnik spalinowy napędza generator prądu, a ten podaje prąd na elektryczne silniki trakcyjne. Teraz zespół prądotwórczy zastąpiono ogniwami paliwowymi i baterią akumulatorów. Tak przebudowano pierwszą z jednostek Class 319, 319001. Do 2040 r. nowe jednostki mają zastąpić wszystkie spalinowe regularne jednostki Class 319. Projekt systemu powstał w Centre for Railway Research and Education należącym do Uniwersytetu Birmingham. Do realizacji zakontraktowano British Rail Engineering, co sponsorował brytyjski rząd.
Jak zatem widać, pociągi napędzane wodorem to nie marzenie, to rzeczywistość. I jest to przyszłość pasażerskiego transportu kolejowego na wszystkich niezelektryfikowanych liniach, których elektryfikacja ze względu na mniejszy ruch się nie opłaca. Wciąż bowiem tańsza i prostsze w obsłudze są tradycyjne pociągi elektryczne, ale i one mają rację bytu tylko wtedy, kiedy energia elektryczna dla nich będzie wytwarzana przez „czyste” źródła energii.
Michał Fiszer
