Этим летом в Канаде начал курсировать первый в Северной Америке пассажирский поезд на водородном топливе. Демонстрационная эксплуатация французского Coradia iLint продолжится до конца сентября — создатели рассчитывают, что это будет способствовать внедрению подобного транспорта в Канаде и США.

Источник изображения: Alstom

Как заявил представитель местного совета Hydrogen Business Council провинции Онтарио, призванного способствовать развёртыванию водородных технологий, самым важным следствием станет осведомлённость местных жителей о водородном транспорте и повышение уровня психологического комфорта при использовании соответствующих технологий. Поезд ходит по провинции Квебек, из местной столицы — города Квебека в Бэ-Сен-Поль и обратно. Дорога в один конец занимает 2,5 часа, поездки продлятся до 30 сентября. Максимальная скорость поезда составляет 140 км/ч, он способен везти 120 человек в двух пассажирских вагонах.

Как заявляет французская Alstom, выпустившая поезд, характеристики ускорения и торможения сравнимы с показателями для классических дизельных поездов, зато отсутствуют вредные выбросы. В самой Европе применяется очень много электропоездов, питающихся от контактных проводов, а водородные варианты оптимальны для длительных перегонов, например — в Канаде с её большими пространствами и относительно низкой плотностью населения. То же в некоторой мере касается и США, во всяком случае — отдельных штатов.

Впрочем, такая же модель уже успешно тестировалась в восьми странах Европы. Так, 14 поездов начали курсировать в прошлом году по дорогам Германии. Тестирование поездов на водородном топливе началось в 2018 году и уже заключены дополнительные контракты с Германией, Италией и Францией. Сообщается, что всего европейские покупатели заказали 41 состав.

Coradia iLint использует около 50 кг водорода ежедневно. На такое же путешествие с использованием стандартных двигателей ушло бы примерно 500 литров дизельного топлива. Единственным выбросом в результате работы двигателей является водяной пар, возникающий в результате реакции водорода и кислорода в топливных ячейках, генерирующих энергию.

Стоит отметить, что с новым водородным поездом не всё так благополучно, как кажется на первый взгляд. Для транспортировки водорода используется грузовик на дизельном топливе — в будущем газ рассчитывают получать на месте заправки. Кроме того, СМИ уже задумываются, сколько всего выбросов отправилось в атмосферу в ходе его доставки в Канаду из Европы. Впрочем, поезд, по крайней мере, не придётся возвращать — после сентября его начнут тестировать в других городах Северной Америки. В будущем не исключается распространение такого транспорта во многих американских регионах. Считается, что такие экобезопасные поезда благодаря использованию «зелёных» технологий смогут с запасом компенсировать экологический ущерб, наносимый в ходе доставки к ним водорода и транспортировки самих поездов через Атлантику.

Железные дороги были и остаются одними из сильнейших загрязнителей окружающей среды. Поэтому перевод подвижного состава на экологические виды топлива обязателен для соблюдения «зелёной» повестки. В идеальном случае транспорт под эти цели надо проектировать с нуля, но замена двигателей на «чистые» — это тоже рабочий вариант и главное, что он может быть реализован в кратчайшие сроки.

Источник изображений: CRRC

Китайские СМИ сообщают, что в филиале Датун государственного производителя China Railway Rolling Stock Corporation (CRRC) завершена модернизация первого дизельного локомотива с заменой «ископаемого» двигателя на водородный. Точнее, локомотив получил электрический двигатель и водородные топливные ячейки, в которых легчайший газ при взаимодействии с кислородом превращается в электричество и водяной пар.

На одной заправке модернизированный локомотив может двигаться до 190 часов — это больше недели в пути, а на саму заправку необходимы два часа. Другая выгода от использования водородных ячеек заключается в том, что обслуживание и эксплуатация водородных локомотивов обещает быть в два раза дешевле дизельных.

Китай может довольно быстро перевести дизельные локомотивы на водородное топливо. По оценкам специалистов, модернизировать можно будет до 90 % локомотивов из парка порядка 7800 штук. Это почти третья часть от всего подвижного состава в Китае. Экологический эффект обещает быть колоссальным.

Всё это хозяйство и водородный автомобильный транспорт потребует выработки соответствующих объёмов водородного топлива. Сегодня водород в основном производится методами, сопровождающимися вредными выбросами — это переработка нефти, угля и сопутствующая добыча. Более экологически чистые способы — получение водорода с помощью электричества с АЭС и из биомассы. Совсем чистые — электролиз с использованием мощностей солнечных и ветряных электростанций. Китайские железнодорожники рассчитывают своими силами организовать производство «зелёного» водорода в объёме до 200 тыс. т к 2025 году.

Новый водородный состав

Параллельно разрабатываются абсолютно новые локомотивы, сразу ориентированные на водородное топливо. Такая новинка была представлена зимой этого года. Современный четырёхвагонный водородный пассажирский поезд может проезжать на одной заправке до 600 км. В Германии подобный пилотный состав был запущен в 2018 году и летом 2022 года принят в эксплуатацию. За четыре года он проехал более 220 тыс. км и хорошо себя зарекомендовал. Есть подозрение, что китайцы спроектировали водородный четырёхвагонный пассажирский состав с прицелом на европейский рынок, но пока там правит бал французская компания Alstom.

Компании Natilus и ZeroAvia объединили усилия для разработки грузового беспилотника в виде летающего крыла на водородном двигателе. Форма планера Natilus Kona выглядит так, словно она сошла с изображений будущего авиации. Но привлекает этот проект тем, что он может быть реализован в обозримом будущем, а не через сто или больше лет.

Грузовой дрон Natilus Kona. Источник изображения: Natilus

Сейчас компания Natilus проводит в Калифорнии испытания модели дрона Natilus Kona в масштабе 1:4. Этому предшествовали три года испытания в аэродинамической трубе, пока аэродинамические обводы планера не были доведены до совершенства. Аппарат летает на двигателях внутреннего сгорания и в коммерческой эксплуатации также должен использовать подобные двигатели. В союзе с ZeroAvia дроны Natilus получат двигатели на водородной тяге, что обещает в два раза снизить общие выбросы на каждый килограмм перевозимого ими груза.

Следует сказать, что форма планера «летающее крыло» была выбрана для грузового дрона специально, как наиболее вместительная с точки зрения перевозки грузов. Это же обстоятельство послужит на благо водородным силовым установкам, которые по определению более габаритные (со всеми своими вспомогательными узлами), чем традиционные двигатели на авиационном керосине.

Полномасштабный беспилотный грузовик Kona должен взлететь в 2024 году — его сейчас изготавливают. Размах его крыльев составит 22 м. Он сможет перевозить 3,8 т груза на дальность до 1667 км (на авиационном керосине). Параллельно компания разрабатывает проекты грузовиков Alisio и Nordes грузоподъёмностью 60 и 100 т. Это будут воздушные суда для беспилотных межконтинентальных перелётов.

Компания ZeroAvia, в свою очередь, создаёт для подобных гигантов водородные силовые установки мощностью 2,5 МВт. Решение обещает быть готово к 2026 году. Также компания изучает потенциал криогенных систем на жидком водороде, которые обещают увеличить дальность полета и уменьшить требования к пространству для загрузки топлива.

Первым на грузовые маршруты обещает выйти дрон Natilus Kona в 2025 году или около того. Силовая водородная установка ZeroAvia мощностью 600 кВт уже готова и успешно испытана в полёте, о чём мы сообщали в январе текущего года. Правда, испытания показали, что водородные установки обеспечивают полёт на вдвое более короткие расстояния, так что Natilus придётся либо сократить дальность перелётов, либо уменьшить объём перевозимых грузов, но зато полёты будут с минимальными выбросами парниковых газов, а ради этого стоит преодолевать все трудности.