Polska nie pozostaje z tyłu jeśli chodzi o prace nad wodorowym napędem dla kolei. Pierwszą polską lokomotywę napędzaną wodorem zademonstrowano na Międzynarodowych Targów Kolejowych TRAKO 2021 i jest to lokomotywa manewrowa firmy PESA S.A. z Bydgoszczy.
14 Międzynarodowe Targi Kolejowe TRAKO 2021 odbyły się w Gdańsku, w dniach 21-24 września 2021 r. i wówczas pojawiła się na nich nowatorska lokomotywa manewrowa SM42-6Dn, będąca głęboko zmodernizowaną popularną lokomotywą manewrową SM42. Także i w przypadku tej lokomotywy wykorzystano technologię ogniw paliwowych, która wydaje się obecnie lepiej opanowana i ekonomiczniejsza, od proponowanych też tłokowych silników zasilanych wodorem. Szczególnie w pojazdach kolejowych, które mają tzw. przekładnie elektryczną, zastosowanie wodorowych ogniw paliwowych wydaje się być bardzo dobrym rozwiązaniem.
Przekładnia elektryczna to system, w którym spalinowy wysokoprężny silnik lokomotywy napędza generator prądu, który z kolei zasila trakcyjne silniki elektryczne zamontowane na osiach kół lokomotywy. W ten sposób nie ma konieczności stosowania sztywnych połączeń silnika z kołami, przekładni, skrzyni biegów, itp. Moc chwilowa silników elektrycznych jest regulowana przez maszynistę za pośrednictwem aparatury elektrycznej, a obroty silnika spalinowego układ dobiera automatycznie, w zależności od zapotrzebowania na prąd w danym momencie. Dlatego mające takie przekładnie lokomotywy spalinowe, a takich jest większość, są na wpół elektrowozami z własnym agregatem prądotwórczym. W samej dynamice pojazdu ów agregat prądotwórczy Diesla wystarczy zastąpić ogniwami paliwowymi wytwarzającymi prąd. Chociaż w przypadku lokomotywy PESA aż na taką łatwiznę nie poszli, bowiem z oryginalnej spalinówki została tylko ostoja (rama), wózki i zawieszenie z kołami. Wszystko inne jest nowe.
Popularna Stonka zwana też Wibratorem
Za bazę do przebudowy posłużyła bardzo popularna spalinowa lokomotywa manewrowa SM42, produkowana w chrzanowskim Fabloku w okresie 1963–1993. Łącznie zbudowano 1157 lokomotyw dla ówczesnego PKP, 622 dla przemysłu (obsługa bocznic wielkich zakładów przemysłowych), 37 dla Maroka i 6 dla Iraku. Dlatego do dziś jest to najpopularniejsza w Polsce lokomotywa manewrowa, bowiem te z przemysłu w znacznym stopniu przejęli przewoźnicy prywatni.
Kolejarze najczęściej nazywają ją „stonką” z powodu pierwotnego malowania w żółto-zielone paski, a czasem też „wibratorem” ze względu na charakterystyczne wibracje pierwotnie zastosowanego wolnoobrotowego silnika wysokoprężnego 8C22 produkowanego w zakładach Hipolita Cegielskiego w Poznaniu (HCP). W toku produkcji lokomotywę tą modernizowano w niewielkim stopniu, ale jej konstrukcja od początku była bardzo udana i nie wymagała większych zmian. W czasach współczesnych oczywiście montuje się na nich znacznie ekonomiczniejsze i nie wibrujące silniki MTU, wymienia się też wiele innych elementów.
Właśnie na bazie tej lokomotywy powstał prototyp SM42-6Dn, przy czym do jej budowy wykorzystano elementy odstawionej i przeznaczonej do kasacji lokomotywy SM42-1129 wyprodukowanej w 1990 r. I nie mają tu racji internauci wytykający lokomotywie nienowoczesność. Dlatego, że SM42 w oryginalnej postaci wciąż są eksploatowane z powodzeniem, a co dopiero taka, która została tak poważnie przebudowano. Chodziło jednak o to, by nie produkować od zera podwozia i układu jezdnego, tylko wykorzystać sprawdzony, dobrze się sprawujący w pracach manewrowych układ, nie wymagający dodatkowych prób i badania. Zresztą w ten sposób postąpili też i Niemcy, i Anglicy, nie budowali nowych pojazdów od zera, lecz przebudowali istniejące konstrukcje.
Wodorowa SM42-6Dn
Wszystko co ponad ostoją zostało z SM42-1129 wyrzucone. Ustawiono całkowicie nowe nadwozie, z dwoma symetrycznymi obudowami i kabiną maszynisty po środku. W ten sposób zapewniono te same warunki prowadzenia lokomotywy w obu kierunkach, oryginalna SM42 miała kabinę bliżej jednego z końców. W lokomotywach manewrowych wygodniej jest stosować jedną kabinę po środku niż dwie skrajne kabiny, bowiem przy manewrach często zmienia się kierunek jazdy, przez co obsługa lokomotywy musiałaby przechodzić z jednej kabiny do drugiej, a tak zmienia tylko fotel w jednej kabinie. W częściach skrzyń przy kabinie umieszczono symetrycznie zbiornikami wodoru o łącznej pojemności 175 kg przy ciśnieniu 350 MPa. W bocznych obudowach na zewnątrz zbiorników wodoru umieszczono z jednej strony dwa ogniwa paliwowe o mocy 85 kW każde, baterie akumulatorową oraz układ chłodzenia, a z drugiej strony aparaturę elektryczną z falownikiem zmieniającą prąd stały o napięciu 800 V z ogniw paliwowych na prąd przemienny. Dzięki temu jako silniki napędowe można było zastosować nowoczesne, asynchroniczne silniki elektryczne na prąd przemienny, o mocy 180 kW każdy. Ogniwa paliwowe dostarcza znana kanadyjska firma Ballard, mająca 30 lat doświadczenia w ich produkcji. Całość jest sterowana komputerowo. Jedno tankowanie wodorem wystarcza na ok. 24 h pracy manewrowej, a prędkość maksymalna lokomotywy wynosi 90 km/h. Może ona być też sterowana zdalnie przez radio, przez maszynistę stojącego obok pociągu, co ułatwia mu precyzyjne podjechanie pod podczepiane wagony.
Pierwsze seryjne lokomotywy maja być eksploatowane w rafinerii w Płocku należącej do PKN Orlen, która to firma współuczestniczy w projekcie. Pracownicy firmy mają duże doświadczenie w obchodzeniu się z materiałami niebezpiecznymi i tam też jest budowana stacja tankowania wodorem.
Obecnie lokomotywa SM42-6Dn przechodzi testy na torze doświadczalnym w Żmigrodzie i w I kwartale 2023 r. ma ona uzyskać homologację, umożliwiającą dopuszczenie jej do normalnej eksploatacji liniowej.
A wykorzystane doświadczeń z eksploatacji lokomotywy SM42-6Dn zostaną wykorzystane przez PESA S.A. do budowy elektrycznej jednostki trakcyjnej zasilanej ogniwami paliwowymi na wodór, przez co powstał by pociąg całkowicie bezemisyjny. Pierwszy pasażerski pojazd bydgoskiego producenta napędzany wodorem miałby wyjechać na tory na przełomie 2025 i 2026 r. Polska dołączy zatem do elitarnego grona krajów tworzących bezemisyjne pojazdy trakcyjne, po Niemczech (gdzie kolejny po Alstomie pociąg „wodorowy” opracowuje też firma Siemens) i po Wielkiej Brytanii. Prace nad takimi pojazdami prowadzi też w Japonii firma Toyota.
Przyszłość na szlakach niezelektryfikowanych z pewnością należy do pojazdów szynowych napędzanych wodorem, które w żaden sposób nie zanieczyszczają środowiska naturalnego i nie emitują ani grama dwutlenku węgla.
Michał Fiszer
