KOLEJ, NAJBARDZIEJ EKOLOGICZNY TRANSPORT (CZ. 3)
W 2021 roku miały miejsce dwie światowe premiery lokomotyw zasilanych ogniwami wodorowymi. Jakie prędkości mogą osiągać nowoczesne lokomotywy? Jaką mają moc i jak długo mogą działać?
Udostępniamy ostatnią część tekstu Andrzeja Domki z najnowszego numeru „KZA Express” 02(18)/2021.
W czerwcu zademonstrowano w Chinach lokomotywę, która według zapewnień konstruktorów może prowadzić pociągi o masie do 8000 t. Maksymalna prędkość jazdy wynosi 100 km/h, czas pracy przy całkowicie wypełnionych zbiornikach wodoru sięga 24,5 godziny. Co ciekawe, inne źródła chińskie podają mniejsze wartości, odpowiednio 80 km/h i 5000 t. Ogniwa paliwowe mają dostarczać moc na poziomie 400 kW (według innych źródeł 700 kW), ich czas życia jest szacowany na 20 tys. godzin pracy. Całkowita moc lokomotywy ma wynosić 1400 kW.
Napęd lokomotywy jest hybrydowy, w zależności od wersji może być zbudowany w oparciu o ogniwa paliwowe i silnik wysokoprężny albo zestaw akumulatorów. Lokomotywa jest przeznaczona do pracy w kopalniach, dużych zakładach przemysłowych lub stacjach towarowych.
Polska odpowiedź
Od pewnego czasu bydgoska Pesa informowała o pracach nad lokomotywą zasilaną z wodorowych ogniw paliwowych. Premiera pojazdu miała miejsce podczas tegorocznych targów TRAKO i wywołała sporą sensację.
Bazą dla konstruktorów była popularna lokomotywa manewrowa SM 42, która po modyfikacji nosi oznaczenie SM 42 6Dn. Zmiany dotyczą trzech aspektów konstrukcji. Najważniejszym jest zabudowanie instalacji do przechowywania wodoru oraz ogniw paliwowych i przetwornic.
Lokomotywa jest napędzana czterema silnikami asynchronicznymi o mocy 180 kW każdy. Prąd elektryczny jest wytwarzany przez dwa ogniwa paliwowe produkcji firmy Ballard. Każde z nich ma moc 85 kW. Wodór, który pełni rolę paliwa, jest przechowywany w dwóch pakietach, po 16 cylindrycznych zbiorników w każdym. Ciśnienie robocze zbiorników wynosi 350 bar. Przy temperaturze otoczenia 15°C odpowiada to zatankowaniu 175 kg wodoru. Po redukcji ciśnienia wodór jest dostarczany do ogniw paliwowych pod ciśnieniem 8 bar.
Drugim źródłem energii są akumulatory wykonane w technologii LTO o łącznej pojemności 167 kWh. Zostały one podzielone na 6 pakietów posiadających wspólny układ chłodzenia.
Dwie kolejne modyfikacje to:
- gruntowna przebudowa pudła lokomotywy, które jest teraz szersze (zlikwidowano boczne pomosty); obecnie posiada prostą, elegancką bryłę odpowiadającą nowoczesnym trendom w projektowaniu przemysłowym,
- zabudowanie nowoczesnego układu sterowania z detekcją przeszkód umożliwiającego maszyniście sterowanie lokomotywą z zewnątrz, przy pomocy przenośnego pulpitu. Jest to bardzo wygodne i bezpieczne rozwiązanie, szczególnie podczas pracy manewrowej.
W finansowaniu projektu uczestniczył PKN Orlen i Orlen Koltrans. Lokomotywa, po testach fabrycznych, będzie pracowała w płockiej rafinerii Orlenu.
Przyszłość
Lokomotywy zasilane wodorem mogą rozwiązać wiele problemów współczesnego transportu kolejowego. Wszystko wskazuje na to, że ta technologia będzie intensywnie rozwijana. Budowa coraz doskonalszych pojazdów to tylko jeden z aspektów prac nad technologią. Druga strona medalu to projektowanie, produkcja i zabudowa instalacji do produkcji, przechowywania, sprężania i tankowania wodoru. To pozornie proste zadanie wymaga wielu badań i prób, ponieważ wodór jest wymagającym gazem.
Zapraszamy do przeczytania całego tekstu w najnowszym „KZA Express” 02(18)/2021.
