美國(guó)推出了首列零排放客運(yùn)列車(chē),這可能成為全球公共交通脫碳努力的一個(gè)重要里程碑。
零排放多單元(The Zero Emission Multiple Unit,ZEMU)在加州圣貝納迪諾首次亮相。該列車(chē)可搭載108名乘客,計(jì)劃于2025年初全面投入運(yùn)營(yíng)。ZEMU為氫技術(shù)在日常公共交通中的潛力提供了現(xiàn)實(shí)世界的測(cè)試。
雖然美國(guó)剛剛開(kāi)始其氫動(dòng)力列車(chē)之旅,但其他國(guó)家已經(jīng)取得了一系列重大進(jìn)展。
2018年,德國(guó)推出了世界上第一列氫動(dòng)力列車(chē),為其他國(guó)家開(kāi)創(chuàng)了先例。英國(guó)目前正在測(cè)試氫列車(chē),作為其到2040年逐步淘汰柴油列車(chē)計(jì)劃的一部分。法國(guó)已經(jīng)為幾條地區(qū)線路訂購(gòu)了氫動(dòng)力列車(chē),并計(jì)劃于2025年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。這些全球活動(dòng)強(qiáng)調(diào),人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到氫燃料有可能徹底改變鐵路運(yùn)輸。
自1825年世界上第一條鐵路線開(kāi)通以來(lái),氫與電的對(duì)比才過(guò)去了200多年,當(dāng)時(shí),燃煤蒸汽機(jī)車(chē)連接著英格蘭北部的兩個(gè)城鎮(zhèn)。兩個(gè)世紀(jì)過(guò)去了,鐵路工業(yè)基本上已經(jīng)擺脫了煤炭,現(xiàn)代火車(chē)由柴油和電力機(jī)車(chē)牽引。
隨著可持續(xù)性現(xiàn)在處于發(fā)展的最前沿,我們可能會(huì)更多地關(guān)注電力和氫作為鐵路發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來(lái)源。那么,兩者的相對(duì)優(yōu)點(diǎn)是什么呢?
這場(chǎng)爭(zhēng)論的出發(fā)點(diǎn)是,電動(dòng)和氫動(dòng)力列車(chē)在使用時(shí)都被認(rèn)為是零排放的。然而,電動(dòng)列車(chē)依賴(lài)外部能源發(fā)電,如果這些能源不是來(lái)自可再生能源,這些列車(chē)就會(huì)增加總體碳排放量。加拿大的一項(xiàng)研究還指出,電動(dòng)火車(chē)需要昂貴而復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施,包括架空的電纜架和提供電力的變電站。
電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)火車(chē)的發(fā)展可以消除數(shù)千公里的電纜,但它們將產(chǎn)生對(duì)快速充電基礎(chǔ)設(shè)施的需求,或者將耗盡的電池更換為滿電電池的設(shè)施。
同樣的研究發(fā)現(xiàn),氫作為下一代火車(chē)的動(dòng)力來(lái)源有多種好處。這些優(yōu)勢(shì)包括氫蘊(yùn)含的能量更高,可以在內(nèi)燃機(jī)中燃燒或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為燃料電池來(lái)發(fā)電,而且與電力鐵路相比,前期基礎(chǔ)設(shè)施投資水平要低得多。
電氣化鐵路的主要優(yōu)勢(shì)之一是,供應(yīng)和管理巨大電力負(fù)荷的基礎(chǔ)設(shè)施和安全措施已經(jīng)到位。氫作為鐵路燃料的實(shí)施將需要大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),以安全運(yùn)輸、儲(chǔ)存和部署氫。氫是一種易揮發(fā)且極易爆炸的化學(xué)物質(zhì),因此在供應(yīng)鏈的每個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格的安全措施。
在高速行駛的火車(chē)上儲(chǔ)存大量氫氣是有潛在危險(xiǎn)的。英國(guó)鐵路安全與標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(Rail Safety and Standards Board)發(fā)布了一份報(bào)告,解決了促進(jìn)氫動(dòng)力列車(chē)安全投入常規(guī)服務(wù)所需的安全、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管問(wèn)題。該報(bào)告將火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)確定為主要問(wèn)題,并探討了幾種降低風(fēng)險(xiǎn)的方法,包括氫氣罐在機(jī)車(chē)車(chē)輛上的位置和維護(hù)要求,以確保安全運(yùn)行。
氫列車(chē)的成功將取決于綠色氫生產(chǎn)和配套基礎(chǔ)設(shè)施的并行發(fā)展。隨著技術(shù)的進(jìn)步和規(guī)模經(jīng)濟(jì)的發(fā)揮,我們可以期待看到更多的氫動(dòng)力列車(chē)在全球范圍內(nèi)推出,為實(shí)現(xiàn)凈零排放的未來(lái)做出重大貢獻(xiàn)。
氫動(dòng)力列車(chē)和電動(dòng)列車(chē)之間的選擇可能取決于具體的路線要求、現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施、當(dāng)?shù)氐哪茉瓷a(chǎn)方式和長(zhǎng)期成本預(yù)測(cè)。
在許多情況下,兩種技術(shù)的結(jié)合可能被證明是實(shí)現(xiàn)完全脫碳鐵路網(wǎng)的最有效方法。
世界經(jīng)濟(jì)論壇(The World Economic Forum)先進(jìn)能源解決方案社區(qū)旨在迅速加快工業(yè)規(guī)模先進(jìn)技術(shù)的部署,如清潔燃料、氫、先進(jìn)核能、能源儲(chǔ)存和碳去除,通過(guò)讓推動(dòng)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵能源部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)人參與進(jìn)來(lái),將時(shí)間表從幾十年縮短到幾年。