Pociągi na wodór wjeżdżają na tory w Europie. Pojawią się także w Polsce

W ubiegłym miesiącu Alstom i Orlen podpisały porozumienie dotyczące współpracy przy budowie wodorowych pociągów. Orlen ma przygotować system dostaw paliwa, jego magazynowania i tankowania, natomiast Alstom dostarczy pojazdy. Obie spółki mają oferować swoje rozwiązania w przetargach ogłaszanych przez operatorów publicznego transportu kolejowego. Pierwsze składy zasilane wodorem maja się pojawić na regionalnych liniach już za dwa lata.

– Liczę, że Alstom jako pierwszy wprowadzi do Polski pociągi wodorowe powiedział podczas podpisywania porozumienia Sławomir Cyza, dyrektor zarządzający Alstom w Polsce, Ukrainie i Krajach Bałtyckich. Dla Orlenu nawiązanie współpracy z Alstomem ma umożliwić wdrażanie pilotażowych projektów wodorowych w publicznym transporcie kolejowym. – Wodór to paliwo przyszłości, które długofalowo będzie napędzało transformację energetyczną – dodał Józef Węgrecki, członek zarządu PKN Orlen.

Czytaj więcej

Energia

Czysty wodór zamiast ropy i gazu. Wojna przyspieszy transformację

Kraje Zachodu obawiają się odcięcia od rosyjskich paliw kopalnych, chociaż wiadomo, że akurat takie sankcje nałożone na rosyjską gospodarkę byłyby najbardziej skuteczne. Ropę, gaz i węgiel może jednak zastąpić wodór.

Magazyn z wodorem

W technologie wodorowe mocno angażuje się także PKP Energetyka. Spółka, która w połowie ub. roku uruchomiła w Garbcach na Dolnym Śląsku największy w Europie trakcyjny magazyn energii, w maju tego roku podpisała umowę na dostawę elementów do budowy wodorowego systemu magazynowania energii. Jego celem jest zmagazynowanie całości energii wyprodukowanej przez farmę słoneczną i niewykorzystaną na bieżące cele trakcyjne. Wodorowy układ produkcji i magazynowania energii będzie składał się z elektrolizera przekształcającego energię pozyskaną ze słońca na wodór, systemu jego magazynowania oraz ogniwa paliwowego, które z powrotem zamienia wodór na energię elektryczną. Według planu, już za rok PKP Energetyka będzie mogła jako pierwsza w Polsce realnie korzystać z tego pionierskiego systemu zasilania kolei w energię opartą o wodór pochodzący z OZE.

Jesienią 2019 r. PKP Energetyka wspólnie z Deutsche Bahn zaprezentowała na targach TRAKO ogniwo paliwowe. To nowoczesna alternatywa dla silnika Diesla, która już teraz może być zastępczym źródłem zasilania w razie awarii sieci dystrybucyjnej. W przyszłości może napędzać pojazdy na odcinkach niezelektryfikowanych i wyprzeć lokomotywy spalinowe. Ważny jest nie tylko ekologiczny aspekt tego rozwiązania, ale także cicha praca silnika elektrycznego zasilanego ogniwem paliwowym

PESA ma już lokomotywę

Jeszcze w tym roku mają się zakończyć prace związane z homologacją wodorowej lokomotywy bydgoskiej PESY. Pojazd oznaczony jako SM42-6Dn został zaprezentowany na ubiegłorocznych targach TRAKO. Lokomotywa SM42 6Dn jest manewrową lokomotywą 4-osiową z silnikami trakcyjnymi o mocy 4x180kW. Za wytwarzanie energii odpowiedzialne są dwa ogniwa wodorowe wyprodukowane przez firmę Ballard. Ogniwo o mocy 85 kW jest układem wytwarzającym napięcie elektryczne w reakcji chemicznej wodoru z tlenem z powietrza atmosferycznego. Wodór pobierany jest ze zbiorników o łącznej pojemności 175 kg. Jedno tankowanie pozwala na dobową pracę manewrową lokomotywy. Została ona również wyposażona w system jazdy autonomicznej, umożliwiający maszyniście sterowanie radiowe pojazdem w czasie ustawiania składów oraz system rozpoznawania przeszkód. PESA pracuje także nad elektrycznymi zespołami trakcyjnymi, które mają być przygotowane do zasilania z paliwowych ogniw wodorowych. Pierwszy pasażerski pojazd bydgoskiego producenta napędzany wodorem miałby wyjechać na tory na przełomie 2025 i 2026 roku.

Na razie wodorowe pociągi jeżdżą za granicą. Już cztery lata temu napędzane wodorem lokomotywy Alstomu zaczęły pilotażowo kursować na trasie między Cuxhaven a Buxtehude. W połowie ub. roku na torze doświadczalnym w Żmigrodzie miała miejsce polska prezentacja Coradia iLint – pierwszego na świecie pociągu napędzanego wodorem. Został zaprojektowany i zbudowany w zakładach Alstom w Salzgitter w Niemczech, a niewyposażone wagony są produkowane w chorzowskiej fabryce koncernu.

1000 km na jednym tankowaniu

Konstrukcja bazuje na sprawdzonym pociągu spalinowym rodziny Coradia Lint. Zastąpienie trakcji spalinowej technologią ogniw paliwowych umożliwia całkowicie czystą eksploatację z osiągami dorównującymi spalinowym zespołom trakcyjnym: prędkością maksymalną 140 km/h, porównywalnym przyspieszeniem i skutecznością hamowania oraz pojemnością pasażerską do 300 osób i zasięgiem do tysiąca kilometrów na jednym tankowaniu.

W przyszłym roku wodorowy pociąg zbudowany przez Siemensa – Mireo Plus H – ma pilotażowo zacząć jeździć na regionalnych trasach w Bawarii. Na początku 2024 r. powinien zostać oficjalnie wprowadzony do ruchu pasażerskiego przez przewoźnika Bayerische Regiobahn.

Półtora roku temu do prac nad wodorowym pociągiem przystąpiła Toyota wspólnie z Hitachi oraz Japan Railway Company (JR East). Będzie on zasilany bateriami oraz ogniwami paliwowymi. nazywa się Hybari (HYdrogen-HYBrid Advanced Rail vehicle for Innovation (wodorowo-hybrydowy zaawansowany pojazd szynowy dla innowacji). Hybrydowy pociąg składa się z dwóch wagonów, w których podwoziach umieszczono elementy układu napędowego. Źródłem energii wodór magazynowany w wysokociśnieniowych zbiornikach (700 atmosfer) opracowanych przez Toyotę. Stamtąd trafia do zestawu ogniw paliwowych, gdzie wskutek reakcji z tlenem z powietrza wytwarza się prąd oraz para wodna. Energia elektryczna płynie bezpośrednio do silników, ale również do baterii, które magazynują także energię odzyskiwaną podczas hamowania.

Wodorowym pociągiem na Hel

W Polsce szansę na rozwój napędów wodorowych na kolei stworzą doliny wodorowe, m.in. Mazowiecka Dolina Wodorowa czy Pomorska Dolina Wodorowa. Założenia tej drugiej uwzględniają wykorzystanie pociągów wodorowych na 63-kilometrowej trasie Reda – Hel, którą z braku sieci trakcyjnej obsługują pojazdy z napędem spalinowym. Ta linia tylko na pewnym odcinku jest zelektryfikowana, a według części ekspertów jego pełna elektryfikacja byłaby nieopłacalna. Rozwiązaniem może być właśnie skierowanie do jej obsługi pojazdów wodorowych. Kolejnym odcinkiem dla pociągów wodorowych na Pomorzu mogłaby okazać się trasa pomiędzy Tczewem a Chojnicami, gdyby odstąpiono od planów jej elektryfikacji.

Wodorowe plany wobec kolei ma także województwo wielkopolskie, gdzie koniński ZE PAK będzie produkować zielony wodór, wykorzystywany m.in. w wodorowych autobusach w Poznaniu i Koninie. - Jako samorząd województwa chcielibyśmy wykorzystać wodór do napędu pociągów na liniach niezeletryfikowanych – mówił podczas zorganizowanej jesienią ub. roku konferencji „Wielkopolska Dolina Wodorowa – Edukacja dla wodoru” wielkopolski marszałek Marek Woźniak.

Budowa pociągów i lokomotyw zasilanych wodorem jest jednym z celów Polskiej Strategii Wodorowej, wyznaczonych na 2025 rok. Zakłada ona, że kolej napędzana paliwem wodorowym może stać się atrakcyjna w przewozach towarowych, a przede wszystkim w regionalnych i ponadregionalnych przewozach pasażerskich. - Jej konkurencyjność wzrasta w przypadku transportu na duże odległości. Pociągi zasilane wodorem zastąpią pojazdy spalinowe użytkowane na niezelektryfikowanych liniach kolejowych – zakłada dokument.

Na razie kluczowym problemem jest brak stacji wodorowych. Dlatego tempo zastępowania starych lokomotyw z silnikiem Diesla pojazdami wodorowymi będzie zależało od dalszych inwestycji w stacje tankowania. Na okres przejściowy PESA proponuje rozwiązania Hydrogen Ready: jej pojazdy korzystałyby ze standardowych napędów, a gdy pojawi się możliwość wdrożenia wodoru do codziennych kursów pasażerskich, pociągi będzie można łatwo wyposażyć w specjalny moduł z ogniwami wodorowymi.

Opinia partnera:

Piotr Majerczak, członek zarządu PKP PLK, wiceprzewodniczący Prezydium Rady Programowej CEEK

materiały prasowe

Trudne okoliczności geopolityczne, w których obecnie się znajdujemy, mogą być paradoksalnie szansą na przyspieszenie budowy przyjaznej środowisku kolei i pozwolić na intensyfikację prac związanych m.in. z wykorzystaniem wodoru na kolei. Program RePowerEU dot. działań nadzwyczajnych mających na celu zwiększenie odporności ogólnounijnego systemu energetycznego w obliczu rosyjskiej inwazji na Ukrainę zakłada, że odnawialne źródła energii, w tym wodór i biometan mają w szybkim tempie zastąpić importowane z Rosji węglowodory. Nowe unijne wytyczne obejmują m.in. intensyfikację działań mających na celu zwiększenie oszczędności zużycia energii, budowy odnawialnych źródeł energii, a także wzmocnienie roli kolei w systemie transportu – na ten cel zaplanowano dodatkowe środki unijne. Przerzucenie transportu na tory to olbrzymia szansa na pozbycie się konieczności importowania ropy z Rosji, ponieważ w transporcie towarowym ponad 1/3 oleju napędowego zużywają ciężarówki.

Kolejnictwo to branża, która zieloną transformację przejdzie najszybciej, a ważnym czynnikiem, który wspomoże ten proces jest rozwój technologii, w tym technologii wodorowych – są one postrzegane jako jeden z istotnych elementów w drodze do osiągnięcia neutralności klimatycznej.

Branża kolejowa zrzeszona w Centrum Efektywności Energetycznej Kolei (CEEK), które skupia podmioty zużywające 95 proc. energii wykorzystywanej w sektorze kolejowym, podejmuje aktywne działania, aby zmniejszyć energochłonność sektora i wesprzeć wdrażanie nowych technologii na kolei. Już dzisiaj przewoźnicy w ramach tzw. rekuperacji odzyskują część wykorzystywanej energii, która jest produkowana w ramach procesu hamowania, w najbliższych tygodniach ruszy kolejna faza programu SENSUM wspierającego eco-driving, czyli oszczędną jazdę. Posłuży temu aplikacja zbudowana z udziałem maszynistów kilku przewoźników, zintegrowana z rozkładem jazdy. Maszyniści testują system i dzielą się wiedzą dotyczącą optymalnych przejazdów po danych szlakach kolejowych.

Leszek Hołda, członek zarządu PKP Energetyka, wiceprzewodniczący Prezydium Rady Programowej CEEK

materiały prasowe

Flagowa inicjatyw CEEK to program Zielona Kolej, który zakłada, że do 2030 roku 85 proc. energii zużywanej na kolei będzie produkowane z odnawialnych źródeł energii, a docelowo 100 proc.. Brakujące 15 proc. ma pochodzić m. in. z paliwa wodorowego. Ten program jest już realizowany, energia z OZE jest już dostarczana do pociągów Łódzkiej Kolei Aglomeracyjnej.