✖


Jump to content

Водородный поезд

(Перенаправлено с Hydrail )

Дебют Alstom Coradia iLint пассажирского поезда на водороде на выставке InnoTrans 2016

В сфере транспорта первоначальный (2003 г.) общий термин «гидравлический поезд» включает водородные поезда , поезда с нулевым уровнем выбросов или ZEMU — общие термины, описывающие железнодорожные транспортные средства , большие или маленькие, которые используют бортовое водородное топливо в качестве источника энергии для питания. тяговые двигатели , или вспомогательное оборудование , или и то, и другое. Гидравлические транспортные средства используют химическую энергию водорода для приведения в движение либо путем сжигания водорода в водородном двигателе внутреннего сгорания , либо путем реакции водорода с кислородом в топливном элементе для запуска электродвигателей , как в поезде на водородных топливных элементах . Широкое использование водорода для заправки железнодорожного транспорта является основным элементом предлагаемой водородной экономики . Этот термин использовался учеными-исследователями и техническими специалистами по всему миру. [1] [2] [3] [4] [5] [6]

Гидравлические транспортные средства обычно представляют собой гибридные транспортные средства с возобновляемыми источниками энергии , такими как батареи или суперконденсаторы , для рекуперативного торможения , повышения эффективности и снижения необходимого объема хранения водорода. Потенциальные области применения гидравлики включают все виды железнодорожного транспорта : пригородный железнодорожный транспорт ; пассажирский железнодорожный транспорт ; грузовой железнодорожный ; Скоростной трамвай ; железнодорожный скоростной транспорт ; шахтные железные дороги ; промышленные железнодорожные системы; трамваи ; и специальные поездки на поезде в парках и музеях.

Считается, что термин «гидравлический рельс» появился 22 августа 2003 года в результате приглашенной презентации в Центре транспортных систем Вольпе Министерства транспорта США в Кембридже, Массачусетс. [7] Там Стэн Томпсон, бывший футуролог и специалист по стратегическому планированию американской телекоммуникационной компании AT&T, выступил с презентацией под названием «Инициатива по гидравлике Мурсвилля». [8] Однако, по словам авторов Стэна Томпсона и Джима Боумана, этот термин впервые появился в печати 17 февраля 2004 года в Международном журнале водородной энергетики в качестве целевого слова поисковой системы, позволяющего ученым и техническим специалистам по всему миру, работающим в области водородных железных дорог, получать больше информации. легко публиковать и находить все работы, созданные в рамках данной дисциплины. [9]

С 2005 года проводятся ежегодные международные конференции по гидравлике. Конференции, организуемые Аппалачским государственным университетом и Торговой палатой Южного Иределла Мурсвилля совместно с университетами и другими организациями, имеют целью собрать вместе ученых, инженеров, бизнес-лидеров, промышленных экспертов и операторов, работающих или использующих технологии по всему миру в с целью ускорить внедрение технологии по соображениям окружающей среды, климата, энергетической безопасности и экономического развития. Среди докладчиков на этих конференциях были национальные и государственные/провинциальные агентства из США, Австрии, Канады, Китая, Дании, ЕС, Германии, Франции, Италии, Японии, Кореи, России, Турции, Великобритании и Организации Объединенных Наций (ЮНИДО). -ИКЕТ). [ нужна ссылка ] В первые годы на этих конференциях в основном доминировали академические области; однако к 2013 году, как сообщается, на мероприятии присутствовало все больше представителей бизнеса и промышленных деятелей. [10]

В 2010-е годы как топливные элементы, так и оборудование для производства водорода были освоены несколькими транспортными операторами в разных странах, таких как Китай, Германия, Япония, Тайвань, Великобритания и США. Многие из тех же технологий, которые могут быть применены к гидравлическим транспортным средствам, могут быть применены и к другим видам транспорта, например к дорожным транспортным средствам. [10] [8]

Технология

[ редактировать ]
См. Также: водород и топливный элемент.

Водород является распространенным и легко находимым элементом , поскольку в каждой молекуле воды приходится два атома водорода на каждый присутствующий атом кислорода . [10] Водород можно отделить от воды несколькими способами, включая паровой риформинг (обычно с использованием ископаемого топлива ) и электролиз (который требует большого количества электроэнергии и используется реже). После выделения водород может служить формой топлива. [10] Было предложено производить водород для заправки гидравлики на индивидуальных ремонтных базах, требующих только стабильной подачи электроэнергии и воды; Затем его можно закачивать в резервуары под давлением на автомобиле. [10]

Разработка более легких и эффективных топливных элементов повысила жизнеспособность транспортных средств, работающих на водороде. По данным канадской компании Hydrogenics, в 2001 году ее топливный элемент мощностью 25 кВт весил 290 кг и имел КПД от 38 до 45 процентов; однако к 2017 году они начали производить более мощные и компактные топливные элементы весом 72 кг и с эффективностью от 48 до 55 процентов, что примерно в пять раз увеличивает удельную мощность. [10] По словам Rail Engineer, использование водородной силовой установки на определенных типах поездов, таких как грузовые локомотивы или высокоскоростные поезда, менее привлекательно и более сложно, чем на устройствах с меньшей мощностью, таких как маневровые локомотивы и составные составы. [10] В публикации также отмечается, что давление на сокращение выбросов в железнодорожной отрасли, вероятно, сыграет роль в стимулировании спроса на внедрение гидравлики. [10]

Ключевой технологией типичной водородной двигательной установки является топливный элемент . Это устройство преобразует химическую энергию, содержащуюся в водороде, для выработки электроэнергии, а также воды и тепла. [10] Таким образом, топливный элемент будет работать по принципу, обратному процессу электролиза, используемому для создания топлива; потребление чистого водорода для производства электроэнергии, а не потребление электрической энергии для производства водорода, хотя при этом и возникает некоторый уровень потерь энергии. [10] Как сообщается, эффективность преобразования электроэнергии в водород и обратно составляет чуть менее 30 процентов, что примерно аналогично современным дизельным двигателям, но меньше, чем у традиционной электрической тяги с использованием воздушных контактных проводов . Электричество, вырабатываемое бортовым топливным элементом, будет подаваться в двигатель, приводящий в движение поезд. [10] Затраты на электрификацию воздушных линий составляют около 2 м/км, поэтому электрификация не является экономически эффективным решением для маршрутов с низким трафиком, и альтернативой могут быть аккумуляторные и гидравлические решения. [11]

Железнодорожное промышленное издание Railway Engineer предположило, что растущее распространение энергии ветра привело к тому, что в некоторых странах наблюдается избыток электроэнергии в ночные часы, и что эта тенденция может предложить средство недорогой и высокодоступной энергии, с помощью которой можно было бы удобно получать водород. производятся посредством электролиза. [10] Таким образом, считается, что производство водорода с использованием внепиковой страны, электроэнергии, доступной из электрических сетей будет одной из наиболее экономичных доступных практик. По состоянию на январь 2017 года водород, произведенный электролизом, обычно стоит примерно столько же, сколько природный газ , и почти вдвое дороже дизельного топлива; однако, в отличие от любого из этих видов ископаемого топлива, водородные двигатели производят нулевые выбросы транспортных средств. [10] за 2018 год В отчете Европейской комиссии говорится, что если водород производится путем паровой конверсии метана , выбросы от гидравлики на 45% ниже, чем от дизельных поездов. [11]

По данным Rail Engineer и Alstom, ветряная электростанция мощностью 10 МВт способна комфортно производить 2,5 тонны водорода в день; достаточно для питания парка из 14 поездов iLint на расстояние 600 км в день. [10] Как сообщается, по состоянию на январь 2017 года производство водорода во всем мире расширяется в количестве и доступности, что повышает его привлекательность в качестве топлива. Необходимость создания эффективной сети распределения водорода, что, в свою очередь, требует значительных инвестиций, вероятно, сыграет роль в сдерживании роста гидрейла, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. [10]

Компания Railway Technology отметила, что железнодорожная отрасль исторически медленно внедряла новые технологии и имела относительно консервативные взгляды; однако успешное широкомасштабное внедрение этой технологии одним из первых ее пользователей может иметь решающее значение в преодолении нежелания и традиционализма. [8] Кроме того, переход от дизельного двигателя к гидравлическому приводу может дать значительные преимущества. Согласно результатам исследования, проведенного консорциумом Hitachi Rail Europe , Университета Бирмингема и Fuel Cell Systems Ltd, гидравлические транспортные средства в виде дизельных агрегатов с повторным приводом могут обеспечить значительное снижение энергопотребления; как сообщается, их модель показала экономию до 52 процентов на линии Норидж - Шерингем по сравнению с обычной тягой. [10] Промежуточным шагом с использованием технологии, знакомой железным дорогам, является сжигание смеси дизельного топлива и водорода в обычных двигателях, хотя это не является нулевым уровнем выбросов, а конечной целью. [12]

Гидролиния

[ редактировать ]

Гидролиния — это термин, обозначающий трамвай или трамвай (тележку), приводимый в движение гидравликой. Этот термин (для водородной тележки ) был придуман на Четвертой Международной конференции по гидравлике в Валенсии, Испания, в 2008 году как целевое слово для поисковых систем, упрощающее исследования. Бортовая водородная энергия устраняет необходимость в подвесных тележках и электрификации путей, что значительно снижает стоимость строительства, уменьшает визуальное загрязнение и устраняет расходы на техническое обслуживание электрификации пути. Термин «гидролинейка» предпочтительнее, чем «гидравлический легкорельсовый транспорт» или другие комбинации, которые могут означать внешнюю электрификацию. [ нужна ссылка ]

Безопасность

[ редактировать ]
Основная статья: Водородная безопасность

Водород горюч в широком диапазоне (4—74%) смесей с воздухом и взрывоопасен в 18—59%. [13]

Проекты и прототипы

[ редактировать ]

Эксплуатационные поезда по странам

[ редактировать ]

Германия

[ редактировать ]

В сентябре 2018 года первый в мире коммерческий пассажирский поезд, работающий на водороде, был введен в эксплуатацию в Нижней Саксонии , Германия . В поезде , разработанном Alstom, используется водородный топливный элемент, который не выделяет углекислый газ . [50] В августе 2022 года первая железнодорожная линия, полностью обслуживаемая поездами на водороде, дебютировала в Бремерфёрде, Нижняя Саксония, где постепенно заменяются 15 дизельных поездов на этом маршруте. [51]

Недостатки

[ редактировать ]

В октябре 2022 года немецкая земля Баден-Вюртемберг объявила, что не будет рассматривать дальнейшее использование водородных поездов, поскольку проведенное ею исследование показало, что они на 80% дороже, чем электропоезда, питающиеся от батарей или воздушных проводов. [52]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Грэм-Роу, Д. (2008). «Сделай передвижение» . Природа . 454 (7208): 1036–7. дои : 10.1038/4541036а . ПМИД   18756218 .
  2. ^ Минкель, младший (2006). «Поразительно плохое время для Соединенных Штатов». IEEE-спектр . 43 (8): 12–13. дои : 10.1109/MSPEC.2006.1665046 . S2CID   31330565 .
  3. ^ Джонс, WD (2009). «Топливные элементы могут привести к возрождению трамвая». IEEE-спектр . 46 (9): 15–16. дои : 10.1109/MSPEC.2009.5210050 . S2CID   38714850 .
  4. ^ Джонс, WD (2006). «Водород на ходу». IEEE-спектр . 43 (8): 10–13. дои : 10.1109/MSPEC.2006.1665045 . S2CID   20449207 .
  5. ^ Делукки, Массачусетс; Джейкобсон, МЗ (2010). «Обеспечение всей глобальной энергии ветром, водой и солнечной энергией, Часть II: Надежность, затраты на системы и передачу, а также политика». Энергетическая политика . 39 (3): 1170–1190. дои : 10.1016/j.enpol.2010.11.045 .
  6. ^ Марин, Грузия; Натерер, Г.Ф.; Габриэль, К. (2010). «Железнодорожные перевозки на водороде в сравнении с электрификацией – практический пример Онтарио, Канада, II: энергоснабжение и распределение». Международный журнал водородной энергетики . 35 (12): 6097–6107. doi : 10.1016/j.ijhydene.2010.03.095 .
  7. ^ Шах, Нарендра (29 марта 2022 г.). «Поезда на водороде» . Новости метрополитена . Архивировано из оригинала 1 апреля 2022 года . Проверено 25 августа 2022 г.
  8. ^ Jump up to: а б с д Грей, Ева. «Государство Германии выдвигает в центр внимания гидравлику с водородным двигателем». Архивировано 7 февраля 2021 года на сайте Wayback Machine Railway-technology.com , 21 июня 2016 года.
  9. ^ Стэн Томпсон и Джим Боуман (2004) «Инициатива по гидравлике Мурсвилля», Международный журнал водородной энергетики 29 (4): 438, в «Новости и взгляды» (нерецензируемый раздел)
  10. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т «Гидраил достигает совершеннолетия». Архивировано 10 января 2018 г. на Wayback Machinerailengineer.uk , 5 января 2018 г.
  11. ^ Jump up to: а б Европейская комиссия. Генеральный директорат исследований инноваций (ноябрь 2018 г.). Итоговый отчет Группы высокого уровня Европейской инициативы по пути декарбонизации (PDF) . Европейская комиссия . п. 57. дои : 10.2777/636 . ISBN  978-92-79-96827-3 . Архивировано (PDF) из оригинала 17 января 2021 года . Проверено 20 января 2020 г. Поезда на водородных топливных элементах также дороже дизельных (+30 %), поскольку их энергозатраты в настоящее время выше, и они менее эффективны, чем электропоезда. Однако их выбросы парниковых газов на 45 % ниже, чем у дизельного топлива, даже если водород производится путем парового риформинга метана. Эти 58 выбросов могут снизиться почти до незначительного уровня при использовании экологически чистого и низкоуглеродистого водорода.
  12. ^ Стивенс, Билл. «Wabtec рассматривает водород как топливо будущего» . Поезда . Том. 84, нет. Февраль 2024 г. Калмбах Медиа . стр. 8–11.
  13. ^ Льюис, Бернард; Гюнтер, фон Эльба (1961). Горение, пламя и взрывы газов (2-е изд.). Нью-Йорк: Academic Press, Inc., с. 535. ИСБН  978-0124467507 .
  14. ^ "Шахтный локомотив на топливных элементах". Архивировано 24 декабря 2014 года в Национальной лаборатории Wayback Machine Sandia , 2004.
  15. ^ «Разработка первого в мире гибридного вагона на топливных элементах». Архивировано 17 июня 2011 года в Wayback Machine East Japan Railway Company , 11 апреля 2006 года. По состоянию на 6 февраля 2011 года.
  16. ^ «Японский железнодорожный транспорт на топливных элементах проходит испытания». Бюллетень по топливным элементам . 2006 (12): 2–3. 2006. doi : 10.1016/S1464-2859(06)71254-8 . ISSN   1464-2859 .
  17. ^ «Первый в мире поезд с водородным топливом испытан на Тайване». Архивировано 25 января 2008 года в Wayback Machine People's Daily от 13 апреля 2007 года.
  18. ^ Адамсон, Керри-Энн «Обзор нишевого транспорта 2007 года». Июль 2007 г. Архивировано 11 июля 2011 г. в Wayback Machine (PDF). Топливный элемент сегодня.
  19. ^ «Проекты железных дорог и транспортных средств BNSF демонстрируют экспериментальный локомотив с переключателем на водородных топливных элементах». Архивировано 19 октября 2014 года на железной дороге Wayback Machine BNSF , 29 июня 2009 года.
  20. ^ «Гидрорельс: предварительное предложение». Архивировано 29 октября 2014 года на сайте Wayback Machine interstatetraveler.us .
  21. ^ «Технико-экономическое обоснование высокоскоростного водородного поезда в Индонезии» . Водородный журнал. 13 января 2010 г. Архивировано из оригинала 21 марта 2012 г. Проверено 25 марта 2011 г.
  22. ^ Адамра, Мустаким (8 января 2010 г.). «У РИ может появиться сверхскоростной поезд уже в 2012 году» . Джакарта Пост . Архивировано из оригинала 29 июня 2010 года . Проверено 26 марта 2011 г.
  23. ^ "Водородный трамвай FEVE". Архивировано 3 марта 2016 года в Wayback Machine на сайте libre-ffe.com .
  24. ^ "Первый в Европе поезд на водородном топливе". Архивировано 29 октября 2014 года в Wayback Machine The Hydrogen Train Project .
  25. ^ «Дания хочет запустить первый в Европе водородный поезд». Архивировано 29 октября 2014 года на сайте Wayback Machine trb.org .
  26. ^ Хоффрихтер, Андреас; Фишер, Питер; Татчер, Джонатан; Хиллмансен, Стюарт; Робертс, Клайв (2014). «Оценка технических характеристик прототипа водородного локомотива «Водородный пионер» » . Журнал источников энергии . 250 : 120–127. Бибкод : 2014JPS...250..120H . дои : 10.1016/j.jpowsour.2013.10.134 . ISSN   0378-7753 .
  27. ^ «Первый британский водородный поезд возит пассажиров на прогулку». Архивировано 27 декабря 2017 года в Wayback Machine New Scientist , июль 2012 года.
  28. ^ Пэн, Фэй; Чен, ВэйРонг; Лю, Чжисян; Ли, Ци; Дай, Чаохуа (2014). «Системная интеграция первого в Китае локомотива на топливных элементах с протонообменной мембраной». Международный журнал водородной энергетики . 39 (25): 13886–13893. doi : 10.1016/j.ijhydene.2014.01.166 . ISSN   0360-3199 .
  29. ^ «Китай представляет первый легкорельсовый поезд с топливными элементами на новой энергии». Архивировано 4 января 2011 года в Wayback Machine People's Daily от 29 ноября 2010 года.
  30. ^ "Амплатс тестирует локомотив на топливных элементах на шахте Рюстенбург". Архивировано 8 ноября 2014 г. на сайте Wayback Machine Engineeringnews.co.za , 9 мая 2012 г.
  31. ^ «Партнерство по производству пяти шахтных локомотивов на топливных элементах». Архивировано 29 октября 2014 г. на сайте Wayback Machine Fuelcelltoday.com , февраль 2012 г.
  32. ^ «Alstom разработает новый поезд без выбросов для пассажиров в Германии». Архивировано 24 ноября 2018 года в Wayback Machine Alstom , сентябрь 2014 года.
  33. ^ «Дубай-трамвай». Архивировано 2 апреля 2015 г. на сайте Wayback Machine applrguk.co.uk .
  34. ^ «Будущее с электроприводом начинается с трамваев, а не с автомобилей». Архивировано 25 ноября 2016 года в Wayback Machine Bloomberg , 25 марта 2015 года.
  35. ^ Кукла Николаса. «Первый в мире водородный поезд курсирует в Германии». Архивировано 20 сентября 2016 г. на сайте Wayback Machine welt.de , 20 сентября 2016 г.
  36. ^ «Alstom планирует провести в Ливерпуле испытания поезда на водородных топливных элементах» . 25 сентября 2017 года. Архивировано из оригинала 7 марта 2018 года . Проверено 6 марта 2018 г.
  37. ^ «LRT Саравака будет использовать поезда на водородных топливных элементах» . Звезда . 30 марта 2018 г. Архивировано из оригинала 24 июня 2018 г. Проверено 24 июня 2018 г.
  38. ^ Сулок Тави (1 сентября 2018 г.). «В Сараваке ЛРТ пока нет, - подтверждает КМ» . Малайская почта. Архивировано из оригинала 1 октября 2018 года . Проверено 10 июня 2019 г.
  39. ^ «JR East проведет испытания многоблочной установки на топливных элементах с двигателем Toyota» . Железнодорожный вестник. 7 июня 2019 года. Архивировано из оригинала 9 июня 2019 года . Проверено 10 июня 2019 г.
  40. ^ «Stadler поставит SBCTA поезд на водородном топливе» . Железнодорожный век. 15 ноября 2019 года. Архивировано из оригинала 28 декабря 2021 года . Проверено 24 ноября 2019 г.
  41. ^ «SNCF. Водородные поезда будут курсировать в течение пяти лет по линии TER Кан-Алансон-Ле-Ман-Тур» (на французском языке). 17 марта 2021 года. Архивировано из оригинала 28 апреля 2021 года . Проверено 28 апреля 2021 г.
  42. ^ «SNCF запускает водородный TER по французскому образцу» . Les Echos (на французском языке). 7 апреля 2021 года. Архивировано из оригинала 28 апреля 2021 года . Проверено 28 апреля 2021 г.
  43. ^ «Водородные поезда: новый этап развития устойчивой мобильности, обслуживающей регионы» . fr.linkedin.com (на французском языке). Архивировано из оригинала 25 августа 2022 года . Проверено 28 апреля 2021 г.
  44. ^ Вайнберг, Харрисон. «Stadler представляет первый водородный поезд для США и объявляет о заказе еще 29 поездов» . Поезда.com . Кейт Фендер . Проверено 21 сентября 2022 г.
  45. ^ https://www.chevron.com/newsroom/2021/q4/caterpillar-bnsf-and-chevron-agree-to-pursue-гидроген-локомотив-демонстрация
  46. ^ https://www.bnsf.com/news-media/news-releases/newsrelease.page?relId=caterpillar-bnsf-and-chevron-agree-to-pursue-гидроген-локомотив-демонстрация
  47. ^ https://www.csx.com/index.cfm/about-us/media/press-releases/cpkc-and-csx-announce-planned-collaboration-to-develop-additional-водородные-локомотивы/
  48. ^ «ТЭО по водороду» . Железнодорожная линия Valley Link . Региональное железнодорожное управление долины Три-Вэлли – Сан-Хоакин . Проверено 15 января 2023 г.
  49. ^ «Valley Link продвигает идею стать первой в стране пассажирской железнодорожной системой, работающей на экологически чистом водородном топливе собственного производства» (PDF) . Железнодорожная линия Valley Link . Региональное железнодорожное управление долины Трии-Вэлли – Сан-Хоакин . Проверено 15 января 2024 г.
  50. ^ «Поезд на водородных топливных элементах вводится в эксплуатацию» . NHK World – Япония. 16 сентября 2018 г. Архивировано из оригинала 18 сентября 2018 г. Проверено 18 сентября 2018 г.
  51. ^ Бакли, Джулия. «Первые в мире пассажирские поезда на водороде уже здесь» . CNN . Проверено 15 сентября 2022 г.
  52. ^ Коллинз, Ли (20 октября 2022 г.). « Больше не будет рассматриваться» — водородные поезда на 80% дороже, чем электрические варианты, считает немецкое правительство» . Проверено 4 июля 2023 г.
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы по теме Hydrail .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydrogen_train&oldid=1232950021"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9f47a6b0dc25dfeb425e7ddc7419e83b__1720263660
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/9f/3b/9f47a6b0dc25dfeb425e7ddc7419e83b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hydrogen train - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)