Piața trenurilor cu hidrogen devine tot mai competitivă. Transportul feroviar european este într-un amplu proces de schimbare a abordării, ca urmare a programului Green Deal implementat de Comisia Europeană, care are ca ținte reducerea cu 30% până în 2030 a emisiilor de dioxid de carbon în transporturi și, în final, atingerea neutralității în 2050. O mare provocare pentru gestionarii intrastructurilor de transport, operatori și producători de material rulant. Provocare care nu poate fi depășită decât prin implementarea tehnologiei cu hidrogen în transportul feroviar.
Această tehnologie de propulsie a trenurilor a fost introdusă pentru prima oară în Germania, de producătorul francez Alstom, care a montat pe trenurile Corradia Lint54 instalații cu hidrogen în locul celor diesel.
Prima ramă Corradia iLint este în teste în Saxonia Inferioară. În paralel, se pregătește pentru acest schimb de propulsie infrastructura necesară, prin construcția primei stații de alimentare pentru vehicule feroviare în regiunea Bremenhaven. Operațiuni de testare a vehiculelor cu hidrogen au început, de asemenea, în Marea Britanie și China.
PESA ”atacă” în forță piața trenurilor cu hidrogen
Una dintre companiile care lucrează în momentul de față la implementarea tehnologiilor cu hidrogen pe vehiculele feroviare este PESA din Polonia, care și-a stabilit ca obiectiv principal al strategiei sale reducerea emisiilor transportului feroviar. Concret, acest demers presupune o migrare graduală de la motoarele diesel la propulsia cu hidrogen sau baterii de nouă generație.
Noul automotor Pesa Regio160 a fost proiectat, printre altele, pe baza unei tracțiuni asigurate electric sau prin electricitate furnizată de baterii sau celule cu hidrogen. Asta înseamnă că în anii următori compania poloneză va fi pregătită să livreze vehicule integral ecologice, deopotrivă pentru traficul de pasageri și de marfă cu zero emisii, în concordanță cu strategia europeană pentru neutralitate climatică.
Locomotivă de manevră, pregătită să intre în operare la rafinăria Orlen Płock
Încă din 2019, PESA a organizat o echipă specială de cercetare și dezvoltare al cărei scop final este să producă prototipuri ale unei locomotive și ale unei rame de pasageri cu motoare alimentate cu celule de hidrogen.
O primă realizare a acestei echipe a constat în pregătirea, în colaborare cu PKN Orlen, a unui proiect de locomotivă de manevră alimentată cu hidrogen. Prototipul a fost prezentat la Târgul Internațional Feroviar de la Gdańsk, în luna septembrie a anului trecut. În toamna anului în curs, locomotiva va fi pregătită să intre în serviciu la rafinăria Orlen Płock.
Locomotiva de manevră respectivă, echipată cu un motor modern și inovativ alimentat cu hidrogen, este rezultatul unei profunde modernizări a locomotivei SM42. Noua locomotivă SM42 6Dn are patru osii și patru motoare de tracțiune de 180 kW fiecare, iar energia este generată de celulele cu hidrogen produse de Ballard. Sistemul de celule cu hidrogen constă în două cisterne montate într-un cadru de oțel. Fiecare dintre acestea conține 16 rezervoare cilindrice, iar capacitatea totală a celor 32 de rezervoare de hidrogen este de 175 kg, la o presiune de 350 bari și o temperatură a gazului de 15 grade Celsius.
Sistemul de conducere a locomotivei include o baterie de tracțiune de mare capacitate, amplasată pe șasiu. Bateriile sunt furnizate în forma a șase unități separate, conectate împreună de o instalație electrică și de un sistem de răcire. Bateriile sunt fabricate după tehnologia LTO, cu o capacitate de 167 kWh. Locomotiva este echipată cu un sistem de conducere autonomă, care-i permite mecanicului să controleze vehiculul în timpul compunerii trenurilor, și un sistem de recunoaștere a obstacolelor (anticoliziune).
În urma modernizării, locomotiva SM42 6Dn a căpătat nu doar o tracțiune inovativă, ci și un design modern, cu un stil minimalist al caroseriei, care se înscrie în trendurile moderne. Cea mai notabilă schimbare este transferul cabinei de conducere în partea centrală a vehiculului, aceasta fiind bidirecțională și dotată cu instalație de climatizare.
Platfoma Regio 160, destinată transportului metropolitan și regional
În paralel cu munca de proiectare și construcție a acestei locomotive, echipa PESA s-a aplecat și asupra utilizării celulelor cu hidrogen în tracțiunea garniturilor de călători. Este vorba de platforma Regio 160, care pune la dispoziție o familie de rame destinate transportul regional și din aglomerările urbane, putând dezvolta viteze de până la 160 km/oră.
Această platformă este elementul-cheie în noua strategie de produs a PESA. Ea asigură unificarea elementelor tuturor vehiculelor, interschimbabilitatea unităților de tracțiune și o dezvoltare modulară a interioarelor. Regio 160 reprezintă un mod de a proiecta și construi structuri feroviare, boghiuri și multe alte sisteme, inclusiv diferite sisteme de tracțiune, de la baterii și hidrogen (BMU și HMU) la soluții hibrid (BEMU sau HEMU), dar și tensiuni diferite de alimentare cu electricitate – 3, 15, 25 KV, acesta din urmă fiind standardul în România, de exemplu, diferit de cel polonez, care utilizează 15 KV.
Toate vehiculele feroviare ale PESA vor fi prietenoase cu mediul. Chiar și ramele multiple alimentate cu diesel Stage V – o versiune intermediară, de tranziție – sunt proiectate pe baza conceptului ”hydrogen ready”, ceea ce înseamnă că materialul rulant este proiectat și pregătit tehnologic astfel încât oricând, cu ocazia reparațiilor planificate, să poată fi înlocuit motorul pe motorină cu unul pe hidrogen, fără a fi nevoie de shimbări structurale majore.
Eforturi pentru scăderea costurilor pe piața trenurilor cu hidrogen
În ultima perioadă, dezvoltarea tehnologiilor bazate pe hidrogen în transportul feroviar s-a accentuat considerabil în Europa. Acest demers necesită cooperarea între mai multe entități și implementarea unor soluții sistemice.
Derularea proiectelor cu hidrogen merge mult mai departe decât standardul consacrat de construcție a unui prototip de vehicul feroviar. În plus față de designul normal, producătorii trebuie să se asigure cu materialul rulant de tracțiune poate fi realimentat cu hidrogen într-o manieră sigură. Aceasta este menirea deopotrivă a fabricanților de material rulant și a operatorilor feroviari, de a asigura accesul hidrogenului pe post de combustibil. Este vorba aici de realimentarea stațiilor propriu-zise, de puritatea corespunzătoare a hidrogenului, dar și de logistică pentru transportul acestui combustibil de la huburi la punctele de reîncărcare.
Utilizarea hidrogenului ca sursă de energie pentru vehiculele feroviare de tracțiune, fie ele locomotive sau automotoare, ridică mai multe provocări suplimentare pentru producător, nu doar în ceea ce privește designul, ci și din punct de vedere formal și logistic. Vorbim aici de inexistența legislației care să reglementeze statutul hidrogenului drept combustibil, lipsa procedurilor de aprobare sau lipsa reglementărilor referitoare la funcționarea stațiilor de realimentare și a unităților de testare a calității hidrogenului.
De asemenea, este necesară ajustarea regulilor de accesare a fondurilor europene, pentru a se putea finanța atât producătorii de vehicule inovative, cât și operatorii de transport, în achiziționarea și apoi operarea de vehicule cu tracțiune pe hidrogen.
În concluzie, introducerea tracțiunii cu hidrogen în transportul feroviar pare a fi inevitabilă. Cheia succesului în popularizarea acestei tehnologii constă, pe de o parte, în schimbările necesare a fi efectuate la nivelul reglementărilor de piață și instrucțiilor feroviare și, de cealaltă parte, în reducerea costului componentelor, inclusiv al celulelor și al hidrogenului propriu-zis.
Potrivit experților, într-un orizont de cinci până la șapte ani, costurile de operare a vehiculelor pe hidrogen vor fi mai mici decât cele induse de operarea celor diesel. Însă până la soluționarea tuturor acestor probleme, ramele electrice vor rămâne pe primul loc în topul preferințelor operatorilor feroviari pentru un transport cu zero emisii.
