Przyszłość transportu kolejowego jest nierozerwalnie związana z technologiami przyjaznymi środowisku. Według wielu ekspertów jednym z fundamentów nowoczesnego kolejnictwa mają stać się pociągi wodorowe. Jak pod względem zaawansowania prac nad zastosowaniem wodoru w kolejnictwie wypadają polskie firmy? Czy kolej wodorowa może zrewolucjonizować transport szynowy w naszym kraju i na całym świecie?
Choć kolej od lat stanowi najbardziej ekologiczną formę transportu w UE, podejmowane są wysiłki na rzecz obniżenia jej emisyjności. Według wielu ekspertów pociąg wodorowy może przyczynić się do długofalowych, pozytywnych zmian w tym obszarze. O wartości tego rozwiązania stanowią nie tylko względy ekologiczne, ale także aspekty dotyczące efektywności, komfortu i bezpieczeństwa. Wśród korzyści zastosowania wodoru w kolejnictwie warto wskazać m.in. obniżenie poziomu generowanego hałasu czy możliwość efektywnego zastąpienia pociągów spalinowych w przypadku linii niezelektryfikowanych. Optymalne wykorzystanie potencjału tkwiącego w paliwie wodorowym i realizacja dzięki niemu kolejnych celów z obszaru ochrony środowiska będzie stanowić jedno z najistotniejszych wyzwań przemysłu kolejowego w najbliższej przyszłości.
Duży rozgłos zyskują w tym kontekście inicjatywy podejmowane i realizowane przez polskie firmy. Doskonałym przykładem tego jest lokomotywa wodorowa SM42-6Dn zaprojektowana przez firmę PESA Bydgoszcz. Przyznanie jej homologacji przez Urząd Transportu Kolejowego spotkało się ze sporym zainteresowaniem mediów, nie tylko tych branżowych. Kolej wodorowa rozpala wyobraźnię i daje nadzieję na to, że w ciągu najbliższych dekad znacząco ograniczmy emisyjność transportu kolejowego. Zachęcamy do lektury artykułu, w którym pokrótce opisujemy:
Od ponad 20 lat lokomotywy wodorowe oraz inne rozwiązania technologiczne oparte na wykorzystaniu tego paliwa stanowią jedno z kluczowych zagadnień w dyskusji na temat przyszłości transportu kolejowego. Sama koncepcja zastosowania ogniwa wodorowego do napędzania pojazdów jest jednak znacznie starsza. Z jego praktycznym wykorzystaniem w inżynierii mieliśmy do czynienia już w połowie lat 60. XX w., gdy zamontowano je na pokładzie promu kosmicznego, który brał udział w misji Apollo. Poza sektorem kosmicznym rozwiązanie nie okazało się jednak przełomem. Barierą jego rozwoju i upowszechnienia były takie czynniki jak m.in. niski poziom ówczesnej świadomości ekologicznej oraz stosunkowo wysoki koszt technologii.
Jeszcze w latach 90. XX w. zaczęto podejmować próby wdrożenia ogniw wodorowych w autobusach, jednak na początek intensywniejszego rozwoju tej technologii w transporcie publicznym i prywatnym trzeba było poczekać do nowego tysiąclecia. Wystarczy wspomnieć, że za umowną datę pierwszego użycia terminu „kolej wodorowa” przyjmuje się 22 sierpnia 2003 r. Sformułowanie to padło podczas wygłaszania prezentacji „Mooresville Hydrail Initiative” w Centrum Systemów Transportowych Volpe Departamentu Transportu USA w Cambridge. Co ciekawe, pierwsza kopalniana lokomotywa zasilana wodorem została zademonstrowana w Kanadzie w 2002 r. – czyli rok wcześniej. O skali wyzwań związanych z implementacją technologii wodorowej niech świadczy fakt, że na wdrożenie wagonu wodorowego trzeba było poczekać do 2006 roku, a kolejne 12 lat musiało minąć, aby do eksploatacji wszedł model Coradia iLint – pierwszy na świecie komercyjny pasażerski pociąg zasilany wodorem. 17 września 2018 roku dwa pierwsze tego typu pojazdy włączono do użytku w Dolnej Saksonii.
Potencjał kolei wodorowej zauważa wiele krajów dążących do modernizacji swojego transportu szynowego. Inwestycje w pociągi wodorowe lub hybrydowe (wodorowo-elektryczne) są planowane i realizowane m.in. we Francji, we Włoszech czy w Anglii. Dzięki wykorzystaniu tej technologii brytyjskie koleje zamierzają do 2040 roku całkowicie wycofać się z użytkowania pociągów spalinowych. Koncepcją pasażerskiego pociągu wodorowego interesują się również kraje spoza Europy, takie jak np. Kanada, USA czy Korea Południowa. Warto zaznaczyć, że toczą się również prace nad lokomotywami wodorowymi wykorzystywanymi np. do pracy manewrowej na stacjach rozrządowych czy wewnątrz zakładów przemysłowych.
Inwestycje w rozwój pociągów i lokomotyw wodorowych mają miejsce także w Polsce. Warto zauważyć, że priorytetowo pojazdy kolejowe zasilane wodorem stosuje się w roli alternatywy dla pociągów spalinowych na liniach niezelektryfikowanych. Nasz kraj wypada bardzo dobrze na tle średniej unijnej pod względem wskaźnika elektryfikacji linii, przez co mogłoby się wydawać, że zainteresowanie pociągami i lokomotywami wodorowymi będzie mniejsze. Jest to mylne wrażenie – w Polsce mamy do czynienia z niskim poziomem wykorzystania sieci kolejowej, który jest związany m.in. ze ograniczoną obsługą linii niezelektryfikowanych. Jeśli zostaną podjęte decyzje o zwiększeniu stopnia wykorzystania sieci kolejowej, to pociągi wodorowe mogą okazać się bardzo korzystnym rozwiązaniem umożliwiającym obniżenie emisyjności polskiej kolei.
Pracę nad projektem, jakim jest pierwsza polska lokomotywa wodorowa, rozpoczęło kilka lat temu bydgoskie przedsiębiorstwo kolejowe PESA. Rezultatem tego przedsięwzięcia jest lokomotywa manewrowa SM42-6Dn, którą napędzają dwa ogniwa wodorowe. Wyposażono ją w cztery asynchroniczne silniki trakcyjne o mocy 180 kW każdy oraz dostęp do zbiorników wodoru o pojemności 175 kg. Ogniwa wodorowe wytwarzają energię i poprzez baterię trakcyjną zasilają wszystkie cztery silniki. Umożliwia to lokomotywie osiągnięcie maksymalnej prędkości równej 90 km/h. Co istotne, pojemność zbiorników na wodór jest dostosowana w taki sposób, aby jedno tankowanie pozwalało na całą dobę pracy manewrowej. Warto dodać, że lokomotywa manewrowa SM42-6Dn ma wbudowany system rozpoznawania przeszkód oraz system jazdy autonomicznej. Dzięki temu maszynista może jednoosobowo sterować radiowo pojazdem podczas ustawiania składów.
Premiera bydgoskiej lokomotywy zasilanej wodorem miała miejsce podczas Międzynarodowych Targów Kolejowych TRAKO 2021. W połowie 2023 roku została ona dopuszczona do eksploatacji przez Urząd Transportu Kolejowego. W niedalekiej przyszłości powstanie polski pociąg na wodór. Pierwsze składy pasażerskie wykorzystujące ogniwa wodorowe PESA Bydgoszcz planuje uruchomić do 2026 roku.
Dążenie do redukcji emisyjności transportu kolejowego sprawia, że coraz więcej krajów przeznacza duże środki finansowe na rozwój pociągów wodorowych. Co sprawia, że w tej technologii pokładane są tak duże nadzieje?
Jednym z głównych powodów, dla których kolej wodorowa cieszy się tak dużym zainteresowaniem, jest potencjał ekologiczny. Spalanie wodoru nie wiąże się z emisją gazów cieplarnianych. Jedynymiproduktami ubocznymi jego wykorzystania jako paliwa są ciepło i woda.
Dużą zaletą ogniw wodorowych jest ich wydajność energetyczna. Wynika to w dużej mierze z charakterystyki wodoru, który w odniesieniu do masy cechuje się największą wśród paliw wartością opałową i ciepłem spalania. Co równie istotne, pociągi wodorowe nie ustępują pod względem bezpieczeństwa konwencjonalnym środkom transportu.
Wdrożenie pociągów wodorowych umożliwia redukcję liczby pociągów spalinowych poruszających się po niezelektryfikowanych liniach. W ogólnym ujęciu kolej wodorowa może przyczynić się również do zwiększenia efektywności energetycznej transportu kolejowego, ponieważ lokomotywy wodorowe charakteryzują się dobrą wydajnością, mogąc przemierzać długie trasy bez częstego tankowania.
Istotnym atutem pociągów wodorowych jest niski poziom emisji hałasu, co ma szczególne znaczenie w kontekście komfortu osób mieszkających niedaleko torów kolejowych.
Ogniwa wodorowe, które są podstawą kolejowej technologii wodorowej, charakteryzują się sprawną pracą w niskich temperaturach.
Korzystna alternatywa dla elektryfikacji linii kolejowych
Kolej wodorowa stanowi wartą rozważenia alternatywę dla inwestycji związanych z elektryfikacją linii kolejowych. Ten aspekt ma szczególne znaczenie w przypadku rynków takich jak np. Ameryka Północna, gdzie zelektryfikowane linie występują bardzo rzadko.
Kwestią, na którą warto zwrócić uwagę w kontekście wykorzystania wodoru w obszarze kolejnictwa, jest także szeroka gama jego zastosowań. W oparciu o tę technologię możliwa jest modernizacja wielu różnych rodzajów transportu szynowego, w tym m.in. kolei pasażerskiej, towarowej czy przemysłowej.
Droga do osiągnięcia celu w postaci opłacalnego i efektywnego wdrożenia pociągów wodorowych nie jest prosta. Jednym z podstawowych problemów, z jakimi należy sobie poradzić, jest konieczność inwestycji w odpowiednią infrastrukturę. Niezbędna jest m.in. rozbudowana sieć stacji tankowania wodoru oraz wyszkolenie odpowiedniej liczby pracowników, którzy będą posiadali wiedzę potrzebną do prawidłowej eksploatacji oraz konserwacji całego systemu.
Kolejnym wyzwaniem związanym z wodorową rewolucją transportu kolejowego jest sposób pozyskiwania samego wodoru. W przypadku części z testowanych do tej pory pociągów zasilanych ogniwami paliwowymi wykorzystywano tzw. wodór szary, mogący być produktem reformingu metanu, zgazowania węgla czy rozbicia wody na poszczególne pierwiastki. Wykorzystanie w tym kontekście energochłonnych i emisyjnych procesów stoi w sprzeczności z ekologicznym zamysłem wodorowej technologii kolejowej. Długofalowym celem jest korzystanie z tzw. zielonego wodoru, który uzyskuje się w procesie elektrolizy z wykorzystaniem energii z odnawialnych źródeł, np. farm wiatrowych czy paneli fotowoltaicznych.
Potencjał tkwiący w pociągach wodorowych sprawia, że na inwestycję w tę technologię decyduje się wiele krajów na całym świecie. Bezemisyjność, jaką będą w stanie zapewnić nowoczesne pojazdy szynowe zasilane wodorem, może sprawić, że staną się one w przyszłości fundamentem ekologicznej rewolucji w transporcie kolejowym. Za finansowaniem rozwoju kolei wodorowej przemawiają jednak nie tylko argumenty dotyczące ochrony środowiska. Wśród istotnych atutów pociągów wodorowych można wymienić także m.in. ich wydajność, niski poziom generowanego hałasu, bezpieczeństwo czy efektywną pracę w niskich temperaturach. Opłacalne wdrożenie pojazdów kolejowych wiąże się jednak z pewnymi wyzwaniami, takimi jak np. konieczność stworzenia odpowiedniej infrastruktury, wykształcenie pracowników, a także efektywne pozyskiwanie wodoru zielonego.
Projektowanie pojazdów szynowych zasilanych wodorem jest przedsięwzięciem wymagającym od zajmujących się nim specjalistów odpowiedniego know-how oraz wieloletniego doświadczenia w realizacji zaawansowanych projektów technologicznych z obszaru transportu kolejowego. Znajomość specyfiki tego sektora jest kluczowa, ponieważ charakter produkcji pojazdów szynowych znacząco różni się od standardów, zgodnie z którymi realizowane jest np. projektowanie przemysłowe w branży automotive. W Endego od lat specjalizujemy się w prowadzeniu projektów technologicznych dla firm z branży kolejowej. Z sukcesami współpracowaliśmy z wiodącymi krajowymi przedsiębiorstwami kolejowymi, takimi jak m.in. PESA, czyli twórca pierwszej polskiej lokomotywy wodorowej, czy Polski Tabor Szynowy – Wagon.
Szukasz sprawdzonego zespołu inżynierów, który ma doświadczenie w projektowaniu kluczowych elementów mających wpływ na funkcjonalność, efektywność i estetykę pojazdów szynowych? Skontaktuj się z nami i wspólnie kreujmy przyszłość transportu kolejowego!
Jeśli pomyślisz o samochodzie… czy wydaje Ci się być skomplikowany? Podwozie, koła, silnik, skrzynia biegów, klimatyzacja, stereo i gotowe. Cóż, samochody nie są już takie proste. Biznes motoryzacyjny ewoluował, a samochody to już nie tylko jazda, ale także sposób spędzania czasu w jej trakcie i oczywiście – bezpieczeństwo.
Czytaj więcejIdea zrównoważonego rozwoju oraz nastawienie na ekologię determinują kierunek, w którym zmierza współczesny transport publiczny. Autobus wodorowy jest innowacyjnym środkiem transportu doskonale wpisującym się w standardy, jakie powinna spełniać nowoczesna komunikacja miejska. Na ulicach polskich i zagranicznych miast coraz częściej można spotkać te niskoemisyjne pojazdy, które nie tylko szybko stają się funkcjonalnym elementem transportu publicznego, ale także zapewniają szereg korzyści w innych obszarach, m.in. przyczyniając się do poprawy jakości powietrza w danej miejscowości. Przewiduje się, że wraz z ich elektrycznymi odpowiednikami autobusy na wodór staną się w perspektywie kolejnych lat nieodłącznym elementem miejskiego krajobrazu. Co sprawia, że pokładane są w nich tak duże nadzieje?
Czytaj więcejWraz z biegiem lat projektowanie przemysłowe samochodów obejmuje wzbogacanie ich o kolejne systemy bezpieczeństwa, które mają za zadanie zapewnić jeszcze wyższy poziom ochrony użytkownikom oraz innym uczestnikom ruchu. Część z tych rozwiązań, zgodnie z przepisami przyjętymi przez Komisję Europejską, staje się wymaganym wyposażeniem nowych aut, niezbędnym do otrzymania przez te pojazdy odpowiedniej homologacji dopuszczającej do sprzedaży na terenie Unii Europejskiej. Na które nowoczesne systemy bezpieczeństwa w samochodach warto zwrócić szczególną uwagę?
Czytaj więcej
