Водородные поезда как условие благополучной экологической обстановки нашей страны



В статье обсуждаются перспективы развития водородных поездов в России, их преимущества перед традиционными видами транспорта, а также проблемы, с которыми сталкивается развитие этой технологии. Авторы подчеркивают, что развитие водородных поездов имеет большой потенциал для экологически чистого транспорта и более устойчивого будущего, и должно быть приоритетом в будущем.

Ключевые слова: водород, водородные поезда, ОАО «РЖД», железные дороги, углеродный след, железнодорожный транспорт.

Современные экологические проблемы становятся все более актуальными, и их решение становится все более неотложным. Рост объема выбросов в атмосферу парниковых газов и твердых частиц ведет к усугублению проблемы парникового эффекта и негативно сказывается на экосистемах регионов. Кроме того, загрязнение воздуха ведет к серьезным проблемам, таким как повреждение зданий, уменьшение урожая в сельском хозяйстве и угроза природе и биоразнообразию. В связи с этим, ОАО «РЖД» вкладывает значительные средства в ресурсосбережение, чтобы снизить негативное воздействие на окружающую среду и улучшить экологическую обстановку. Так в 2023 году общий объем экономии топливно-энергетических ресурсов от выполнения мероприятий Программы энергосбережения составил 5 872,4 ТДж на сумму 6,463 млрд руб. [1]

Достижение углеродной нейтральности в железнодорожном транспорте является важной целью для уменьшения выбросов парниковых газов и борьбы с изменением климата. Железнодорожный транспорт является одним из основных источников выбросов углекислого газа, так как многие поезда работают на топливе, которое выбрасывает вредные вещества в атмосферу.

Один из способов достижения углеродной нейтральности в железнодорожном транспорте — это переход на возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая и гидроэнергия. Это позволит снизить выбросы парниковых газов, так как возобновляемые источники энергии не выбрасывают вредных веществ в атмосферу. Однако самый перспективный способ — это водородные поезда. Такие поезда работают на водородных топливных элементах, которые не выбрасывают вредных веществ в атмосферу, это позволит снизить уровень загрязнения воздуха и улучшить экологическую обстановку в городах и регионах, где они будут эксплуатироваться.

В период между 1960 и 1970 годами в мире произошел топливный кризис, который привел к активной работе в Советском Союзе по изучению альтернативных источников топлива, включая водород. Эта работа привела к созданию множества интересных прототипов транспортных средств (рисунок 1), которые использовали водород в составе бензовоздушных смесей в качестве топлива. Например, были разработаны опытные партии транспортных средств, но из-за политического кризиса этот проект не был продолжен.

Рис. 1. Микроавтобус РАФ 22031 [3]

Кроме того, к началу 1980-х годов в СССР были созданы и испытаны опытные легковые автомобили ВАЗ «Жигули», АЗЛК «Москвич», ГАЗ-24 «Волга» и ГАЗ-69, грузовые ЗИЛ-130, а также микроавтобусы УАЗ, которые использовали водород и бензоводородные смеси в качестве топлива. [2]

В настоящее время, в рамках сотрудничества с правительством Сахалинской области, АО «Трансмашхолдинг» и Госкорпорацией «Росатом», ОАО «РЖД» разрабатывает проект по организации пассажирского железнодорожного сообщения на острове Сахалин с использованием поездов на водородных топливных элементах и соответствующих систем обеспечения их эксплуатации. [3]

«Если современному дизельному(поезду) раз в год нужно без малого 900 тонн топлива и при этом он выбрасывает в атмосферу 67 тонн парникового газа, то водородному — всего 223,4 тонны, а выделяет он дистиллированную воду», — пояснил Андрей Заручейский.

Не только наша страна, но и прогрессивные страны всё больше сосредоточены на поиске методов низкоуглеродного энергетического обеспечения транспортных средств. Это объясняется растущим осознанием проблемы изменения климата и необходимостью уменьшения выбросов парниковых газов в атмосферу.

Для достижения этой цели активно исследуются и внедряются новые технологии, такие как электрические и гибридные автомобили, водородные топливные элементы и другие виды альтернативных топлив.

За рубежом активно развивают соответствующую инфраструктуру, такую как зарядные станции для электромобилей и заправочные станции для водородных автомобилей и поездов. А также, стимулируют производство и использование экологически чистых транспортных средств путем введения налоговых льгот и других финансовых мер, а также установления жестких норм и стандартов для выбросов вредных веществ. Уже построено около 100 единиц подвижного состава, работающего на водородных топливных элементах. Многие ведущие производители железнодорожной техники либо создали прототипы, либо уже используют подобный парк в операционной деятельности. Например, Alstom уже запустила 14 водородных поездов в Германии. [4]

Пассажирский поезд на водороде Coradia iLint (рисунок 2).

Рис. 2. Пассажирский поезд на водороде Coradia iLint [5]

Это первый в мире пассажирский поезд, работающий на водородных топливных элементах. Он был разработан французской компанией Alstom и впервые представлен в 2016 году. Coradia iLint был создан как экологически чистый альтернативный вариант традиционных дизельных поездов. Он работает на водородных топливных элементах, которые преобразуют водород и кислород в электричество, которое затем используется для движения поезда. В процессе работы поезда Coradia iLint не выбрасывается никаких вредных веществ, кроме воды. Это делает его одним из самых экологически чистых видов транспорта.

Поезд Coradia iLint может развивать скорость до 140 км/ч и имеет дальность хода до 1000 км на одной заправке. Первые эксплуатационные испытания поезда Coradia iLint были проведены в Германии в 2018 году, а в 2020 году поезд начал регулярно курсировать на одном из маршрутов в Нижней Саксонии. Успех Coradia iLint показал, что водородные поезда могут быть эффективной альтернативой традиционным дизельным поездам и могут стать важным шагом в борьбе с изменением климата. [5]

Китайская компания CRRC, крупнейший производитель железнодорожного транспорта в мире, представила свой первый пассажирский поезд на водородном топливе, который является самым быстрым в своей категории. Этот четырехвагонный состав способен развивать скорость до 160 км/ч, что на 20 км/ч превышает немецкий аналог, выпущенный компанией Alstom (рисунок 3).

Рис. 3. Поезд CRRC [6]

Китайский поезд CRRC уступает немецкой разработке в запасе хода. Поезд компании Alstom может проехать до 1000 км на одной заправке, в то время как поезд CRRC ограничен до 600 км. Несмотря на это, состав CRRC обладает рядом других преимуществ: поддержка связи 5G, возможность движения на автопилоте, автоматическое возвращение в депо, функции пробуждения, старта и остановки.

Сравнивая Coradia iLint с ведущими локомотивами в России, можно сказать, что он проигрывает в конструкционной скорости, но имеет преимущество в цене самого поезда, с учетом возможного дальнейшего развития и удешевления производства.

Хотя использование водорода в железнодорожных проектах не оставляет углеродного следа, что является его главным достоинством, у него есть существенные недостатки. Для производства водорода необходимо расщепить воду на водород и кислород, что требует затраты энергии. Чтобы водородное топливо было экологически чистым, необходимо использовать экологически чистую энергию для его добычи. Однако, почти весь водород, производимый для промышленных потребителей, вырабатывается из ископаемого топлива, что приводит к выбросам углекислого газа. [6]

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что водородные технологии могут стать перспективным направлением развития железнодорожного транспорта и заменить устаревающие антиэкологичные технологии, несмотря на недостатки. На данный момент стоимость и опасность снабжения водородным топливом являются проблемами, однако при должном финансировании разработки водородных технологий могут стать более доступными уже через десять лет. Развитие поездов на водородных топливных элементах позволит ОАО «РЖД» сократить финансирование программы ресурсосбережения и вложить средства в новые проекты. Железнодорожный транспорт может не иметь большого вклада в мировую экологию, но развитие в этой области может пассивно влиять на принятие низкоуглеродного потребления и улучшение экологической ситуации, что необходимо для предотвращения необратимых последствий.

Литература:

1. Отчет о деятельности ОАО «РЖД» 2023 в области устойчивого развития: энергоэффективность: [Электронный ресурс]: — 2023. — URL: https://company.rzd.ru/ru/9386/page/103290?id=17513#main-header (дата обращения: 14.09.2024).
2. От сжигания до электролиза: история водородного транспорта и проблемы массовой эксплуатации — Текст: электронный // Хабр: [сайт]. — URL: https://habr.com/ru/companies/leader-id/articles/583186/ (дата обращения: 15.09.2024).
3. Отчеты об устойчивом развитии ОАО «РЖД» 2023 год [Электронный ресурс]: корпоративный социальный отчет: — 2023. — URL: https://company.rzd.ru/ru/9386/page/103290?id=17643#main-header (дата обращения: 15.09.2024).
4. Водородные поезда экономически неэффективны, но работать над ними нужно — Текст: электронный // РЖДпартнер.ру: [сайт]. — URL: https://www.rzd-partner.ru/zhd-transport/comments/vodorodnye-poezda-ekonomicheski-neeffektivny-no-rabotat-nad-nimi-nuzhno/ (дата обращения: 16.09.2024).
5. Coradia iLint — the world's 1st hydrogen powered train. — Текст: электронный // Alstom: [сайт]. — URL: https://www.alstom.com/solutions/rolling-stock/coradia-ilint-worlds-1st-hydrogen-powered-train (дата обращения: 18.09.2024).
6. Поезд на водороде. Почему этот газ еще не стал заменой «грязного» топлива? — Текст: электронный // Onliner: [сайт]. — URL: https://tech.onliner.by/2020/11/18/poezd-na-vodorode (дата обращения: 18.09.2024).