根據(jù)陳維榮院士團(tuán)隊的測算，一列時速160公里的氫能源市域動車，一天來回跑500公里，一年大概可以減少1萬多公斤二氧化碳的排放，減碳效果非常明顯。陳維榮院士介紹，氫能源列車是軌道交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的一個重要手段。

 

除此之外，以氫燃料電池為動力的有軌電車、城市輕軌、調(diào)車機(jī)車等新型供電制式軌道車輛，具有清潔環(huán)保、續(xù)航里程長、建設(shè)周期短、不依賴復(fù)雜的地面供電系統(tǒng)和弓網(wǎng)系統(tǒng)等優(yōu)點，已成為軌道交通綠色低碳化發(fā)展的重要方向。

 

近年來，氫能源一直都是全球能源界關(guān)注的重點，其中氫燃料電池的應(yīng)用與研發(fā)也是許多科研工作者技術(shù)攻關(guān)的重要領(lǐng)域。氫能作為構(gòu)建以清潔能源為主的綜合能源供給系統(tǒng)的重要載體，已被應(yīng)用于交通體系之中，并且不斷發(fā)展。目前，氫燃料電池已開始在乘用車、客車、物流車等當(dāng)中進(jìn)行推廣應(yīng)用，而氫能源列車也會在不久的將來成為傳統(tǒng)軌道交通的重要補(bǔ)充。

 

“一提到氫能源應(yīng)用，可能大家想到的是公路交通，比如轎車、大巴車等等，但實際上鐵路同樣面臨巨大的節(jié)能減排壓力，以去年為例，全系統(tǒng)機(jī)車擁有量為21,000多臺，但其中內(nèi)燃機(jī)有7600多臺，占比超過了1/3，所以鐵路交通也迫切需要新能源的應(yīng)用。 ”西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院院長、俄羅斯工程院外籍院士陳維榮表示。

 

事實上，如今在全球向低碳、綠色轉(zhuǎn)型的大背景下，世界各國都在進(jìn)行積極探索，利用氫燃料實現(xiàn)“零排放、無污染”，氫能在軌道交通上的應(yīng)用也一直在推進(jìn)探索中。

 

阿爾斯通氫能列車Coradia iLint，圖源阿爾斯通

 

在國外，2016年世界上第一列由氫燃料電池驅(qū)動的客運列車阿爾斯通氫能列車Coradia iLint首次在柏林展Innotrans亮相。日本最大的客運鐵路公司東日本鐵路公司(JR East)于2019年公布了測試燃料電池列車的計劃。法國國家鐵路公司(SNCF)也公布，法國將加入氫能列車革命。斯塔德勒公司(Stadler US)與加州圣貝納迪諾縣運輸管理局(SBCTA)也將零排放客運鐵路技術(shù)引入美國，宣告著美國首輛商用氫動力客運火車(Flirt H2)項目正式啟動。

 

今年5月，阿爾斯通與全球最大的氫氣生產(chǎn)商美國AP公司簽署了一份諒解備忘錄，雙方將合作在捷克引進(jìn)氫能列車，包括在捷克建設(shè)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施。

 

8月，德國首條運行氫能列車的鐵路線路正式啟用。列車使用純氫氣作為燃料，從環(huán)境空氣中收集氧氣，再利用燃料電池將這兩種氣體轉(zhuǎn)化為電能，行駛時只產(chǎn)生蒸汽和冷凝水，且噪音很低。

 

據(jù)線路設(shè)計公司介紹，這種列車的續(xù)航能力為1000公里，最高時速可達(dá)140公里，1公斤氫氣能替代約4.5升的柴油，能明顯減少對環(huán)境的影響。“零排放交通是可持續(xù)發(fā)展的重要目標(biāo)之一，這種氫能列車體現(xiàn)了綠色交通與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合。”相關(guān)人員表示。

 

應(yīng)用氫燃料電池技術(shù)的iLint列車，圖源新能源驛站

 

在國內(nèi)，氫動力列車也在持續(xù)發(fā)展中。

 

政策上，今年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能中長期規(guī)劃(2021-2035年)》提出，應(yīng)發(fā)揮氫能對碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的支撐作用，深挖跨界應(yīng)用潛力，因地制宜引導(dǎo)多元應(yīng)用，推動交通等用能終端的能源消費轉(zhuǎn)型和高耗能、高排放行業(yè)綠色發(fā)展;結(jié)合道路運輸行業(yè)發(fā)展特點，重點推進(jìn)氫燃料電池中重型車輛應(yīng)用。

 

此外，北京、唐山、長治、大連、濟(jì)南、濟(jì)寧、廣州、佛山、成都、內(nèi)江、青島等省市制定政策積極推進(jìn)氫能在軌道交通領(lǐng)域的裝備研究及示范應(yīng)用。其中大連明確到2023、2025、2035年氫燃料電池軌道交通車輛保有量分別達(dá)到5、10、30輛以上;青島鼓勵在新建軌道交通項目中試點燃料電池軌道列車，青島西海岸新區(qū)明確到2030年建成1條氫能軌道交通示范線;佛山提出在高明區(qū)建成全國領(lǐng)先的氫燃料電池有軌電車生產(chǎn)基地，預(yù)計到2021年、2025年和2030年，有軌電車數(shù)量分別達(dá)到5輛、10輛和15輛。

 

在具體應(yīng)用方面，中國的氫動力列車幾乎與世界同時“發(fā)車”。2016年4月，世界首列商用型燃料電池/超級電容混合動力100%低地板現(xiàn)代有軌電車在中車唐山公司下線。2019年，佛山高明氫燃料電池有軌電車就已正式投用。

 

今年4月，由國家能源集團(tuán)國華投資(氫能公司)蒙西公司建設(shè)的我國首個重載鐵路加氫科研示范站正式完工并具備加氫條件。該站將為國內(nèi)首臺大功率氫能源動力調(diào)車機(jī)車和國內(nèi)首臺以“氫燃料電池+鋰電動力電池”為動力的“零排放”接觸網(wǎng)作業(yè)車保障氫能供應(yīng)。

 

5月，由中國中車集團(tuán)有限公司自主研制的氫燃料電池混合動力機(jī)車在內(nèi)蒙古赤峰市大板東機(jī)務(wù)段運行考核公里數(shù)突破1萬公里。

 

9月16日，江蘇興邦能源科技有限公司與中車集團(tuán)旗下江蘇中城交通裝備有限公司共同簽署了《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，計劃攜手打造江蘇第一列氫燃料電池超級虛擬軌道列車。

 

全國首臺氫能機(jī)車在國家電投錦白鐵路試運行，圖源新華社

 

10月29日，由國家電力投資集團(tuán)公司內(nèi)蒙古公司、中國中車集團(tuán)有限公司大同公司、國家電力投資集團(tuán)公司氫能公司以戰(zhàn)略合作的形式共同推動的完全國產(chǎn)化氫燃料電池混合動力機(jī)車從國家電投錦州—白音華鐵路大板東站成功駛出，實現(xiàn)上線試運行，標(biāo)志著我國軌道交通裝備在新能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了由產(chǎn)品開發(fā)到實踐應(yīng)用的重大跨越。

 

12月初，中車大同公司研制的全國首臺氫燃料電池混合動力機(jī)車安全運行突破20000公里，為“雙碳”目標(biāo)下軌道交通領(lǐng)域的綠色變革提供了有益探索和成功范例。這也是我國氫能源動力裝備市場化運用的又一階段性成果。

 

在氫能列車發(fā)展的背后，是全球能源變革的縮影。 氫能及燃料電池技術(shù)作為柴油的替代，以減緩溫室效應(yīng)、提高能源利用率、削減列車運行能耗為目的，逐步在鐵路運輸中嶄露頭角。氫能列車的研發(fā)和商運的軌跡背后，是能源變革的縮影。未來，氫燃料電池列車項目將致力于克服成本、融資、氫的監(jiān)管和跨部門協(xié)作等挑戰(zhàn)，并進(jìn)一步降低成本，延長運營里程，完善基礎(chǔ)設(shè)施和法律問題。