Przejdź do treści

Nowy projekt Toyoty w ramach europejskiego programu FCH2RAIL

Toyota po raz kolejny jest pionierem w projektach ekologicznych. Powstaje nowy model pociągu, który poruszać się będzie za pomocą ogniw paliwowych zaprojektowanych przez firmę Fuel Cell Business. Należy ona bezpośrednio do Toyota Motor Europe. Ogniwa te pozwolą na bezemisyjną jazdę pociągu bez podłączania do linii trakcyjnej.

Elektryczno-wodorowy pociąg – przyszłość transportu kolejowego

Linie kolejowe Unii Europejskiej mają spory potencjał ekologiczny, ponieważ prawie połowa jest zelektryfikowana. Dzięki temu mogą poruszać się po nich pociągi bezemisyjne. Niestety na pozostałych trasach za transport odpowiadają lokomotywy napędzane olejem napędowym. Partnerzy z kilku czołowych państw europejskich stworzyli międzynarodowy program FCH2RAIL, który projektuje i testuje pociągi bezemisyjne. Wszystko, aby ratować naszą planetę przed smogiem i innymi zanieczyszczeniami.

Aktualnie FCH2RAIL pracuje nad projektem elektrycznego pociągu, który ma być wyposażony w bimodalny układ zasilania. Takie rozwiązanie pozwoli na transport przy pomocy zasilania z sieci trakcyjnej oraz hybrydowego układu, w skład którego wchodzić mają ogniwa paliwowe i baterie.

W zasilaniu pociągu elektryczno-wodorowego mają pomóc nowe modułowe zestawy ogniw paliwowych, które produkuje Toyota. Sprzedaż ma rozpocząć się w połowie 2021 roku. Z modułowych ogniw paliwowych mają korzystać przede wszystkim pojazdy i urządzenia takie jak ciężarówki, autobusy, pociągi, statki i generatory stacjonarne, które do działania wykorzystują wodór.

Zestaw będzie mieć zastosowanie w bimodalnym prototypie konsorcjum FCH2RAIL. Moduł wyposażony zostanie w systemy dostarczania powietrza i wodoru. Do tego dojdzie system chłodzenia i jednostka sterująca mocą 60 kW lub 80 kW. Na razie wiadomo, że Toyota wykorzysta jeden z nich do budowy prototypowego pociągu.

Elektryczny i bezemisyjny napęd – nowoczesne i skuteczne rozwiązania

Nowy, ekologiczny pociąg będzie korzystać z aktualnej linii trakcyjnej w celu bezemisyjnego napędu. Dodatkowo w miejscach, gdzie nie będzie w stanie pobierać z niej prądu, przełączy się na układ hybrydowego zasilania, który łączy baterię i wodorowe ogniwa paliwowe.

„Chcemy pokazać, że tego rodzaju hybrydowy pociąg działający w dwóch trybach to konkurencyjna i przyjazna dla środowiska alternatywa dla lokomotyw z silnikiem Diesla” – podkreślił Holger Dittus, lider projektu i naukowiec z German Aerospace Center w Institute of Vehicle Concepts (DLR).

Zwiększenie zasięgu linii trakcyjnych na trasach kolejowych z pewnością pomogłoby w walce z emisją zanieczyszczeń. Jednak koszt takiej inwestycji i czas budowy jest zatrważający i nieopłacalny. Z tego powodu pociągi z zasilaniem hybrydowym, które zdolne są do pracy w dwóch trybach, są doskonałą alternatywą. Łączą one w sobie zalety zasilania z własnego, ekologicznego źródła oraz z sieci trakcyjnej. Pociągi hybrydowe mogą poruszać się niezależnie od warunków i dostępnej linii trakcyjnej. Dodatkowo mają bardzo dobre osiągi. Jak mówi Technical Project Manager z Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles, Sergio Gascon:
“Nasz hybrydowy układ na baterie i ogniwa paliwowe, zdolny do pracy w dwóch trybach, łączy zalety obu rozwiązań – zasilania z sieci trakcyjnej i z własnego źródła. Dzięki temu transport kolejowy stanie się jeszcze bardziej zrównoważony i wydajny energetycznie”

W nowym pociągu system zasilania zaprojektowany został w układzie modułowym, co daje wiele możliwości. Wystarczy dołożyć zestawów ogniw paliwowych, zbiorników wodoru i baterii, aby zwiększyć moc i zasięg pociągu. Co za tym idzie, zasięg lokomotywy będzie bezpośrednio zależny od zbiorników wodoru, jeśli poruszać się ona będzie na trasach bez linii trakcyjnej. Tam pociąg może jechać bez przerwy. Dzięki takiemu rozwiązaniu nowe, hybrydowe pociągi mogą być wykorzystywane do transportu ludzi, a także towarów.

Na efekty najprawdopodobniej musimy poczekać około czterech lat. Tyle orientacyjnie ma zająć opracowanie, testowanie i zatwierdzenie napędu hybrydowego w pociągach. Za inwestycję w głównej mierze odpowiedzialna jest proekologiczna organizacja FCH 2 JU, która przeznaczyła aż 10 milionów euro (w sumie w projekt włożono 14 mln euro) „Nasze badania nad wodorem i ogniwami paliwowymi w transporcie kolejowym pokazały, że takie rozwiązania mają duży potencjał. Wodorowe pociągi będą ważnym elementem budowy zrównoważonego systemu transportu w Europie” – powiedział Bart Biebuyck, dyrektor wykonawczy w FCH 2 JU.

„Komisja Europejska jasno stwierdziła w Strategii wodorowej, że wszędzie tam, gdzie napęd elektryczny napotyka na trudności, wodór stanowi obiecującą alternatywę. Trudno dostępne trasy kolejowe są tego dobrym przykładem. Projekt FCH2RAIL pokazuje, że technologia wodorowa stanowi elastyczne, bezemisyjne rozwiązanie, które może zastąpić pociągi z silnikiem Diesla” – kontynuował Bart Biebuyck.

Testy na żywo – najbardziej miarodajny i wiarygodny wskaźnik

Projekty, wizualizacje i prototypy pięknie wyglądają na papierze. Zastosowanie w warunkach realnych często weryfikuje wszystkie plany. Właśnie z tego powodu napęd Fuel Cell Hybrid Power Pack zostanie przetestowany w praktyce, w elektrycznym pociągu podmiejskim CIVIA hiszpańskiego producenta CAF. W ten sposób lepiej poznamy wpływ takiego zasilania na środowisko i jego wydajność.

W nowym układzie zasilania Toyota odpowiedzialna jest za dostarczanie modułów ogniw paliwowych, zaś CAF odpowiada za baterie i konwertery. Testy funkcjonalności i jazdy próbne przeprowadzone zostaną w Hiszpanii i Portugalii, a hiszpańskie centrum badań nad wodorem stworzy stację wodorową. Dzięki niej prototypowy pociąg będzie tankowany.

„Prace konsorcjum pozwolą znaleźć kolejne zastosowanie dla technologii ogniw paliwowych. Wodór ma do odegrania ogromną rolę w dekarbonizacji europejskiej kolei. Bardzo nas cieszy, że moduły ogniw paliwowych Toyoty staną się częścią napędu Fuel Cell Hybrid Power Pack” – podkreślił Thiebault Paquet, dyrektor Fuel Cell Business Group należącej do Toyota Motor Europe.