當英國政府取消其在威爾士，中部地區和英格蘭北部的火車(chē)線(xiàn)路電氣化的計劃，并削減西部大西部鐵路網(wǎng)絡(luò )電氣化時(shí)，一度被吹捧為最大的國家的鐵路投資計劃為其提前結束從維多利亞時(shí)代開(kāi)始就已經(jīng)看過(guò)了。但現在報道顯示政府和火車(chē)制造商希望可能有另一種方式將英國鐵路變?yōu)殡妱?dòng)：氫氣。
氫能列車(chē)已經(jīng)在德國更換了更多污染嚴重的柴油發(fā)動(dòng)機，一些列車(chē)公司認為這些車(chē)輛最早可能在2022年在英國運行。引入它們仍然需要大量投資，并且不會(huì )沒(méi)有挑戰。但它們可能是減少鐵路碳足跡的重要一步。
只有大約三分之一的英國鐵路網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)通電，過(guò)去幾年沒(méi)有多少額外的軌道轉換。如果不繼續使網(wǎng)絡(luò )通電，政府就面臨著(zhù)如何消除產(chǎn)生二氧化碳和其他有害污染物的柴油列車(chē)的困境。
目前的策略是購買(mǎi)雙峰列車(chē)，當他們到達軌道的一部分而沒(méi)有電力時(shí)可以轉用柴油。但這正在捏造應對氣候變化和空氣污染的問(wèn)題，并且仍然使英國遠遠落后于大多數其他歐洲網(wǎng)絡(luò )。
如果認為網(wǎng)絡(luò )的其余部分通電太昂貴，一種可能的替代方案是在火車(chē)上發(fā)電。實(shí)現此目的的一種方法是使用將氫氣與空氣中的氧氣結合以產(chǎn)生電和水的燃料電池。氫可以比相同重量的電池攜帶更多的能量，這意味著(zhù)燃料電池系統可以更輕。與電池充電相比，它們也需要更少的時(shí)間來(lái)加油，并且制造時(shí)不會(huì )產(chǎn)生相同的高環(huán)境成本。
需要將氫氣壓縮成通常存儲在火車(chē)車(chē)頂上的油箱。但是增加一個(gè)再生制動(dòng)系統來(lái)為額外的小電池充電會(huì )減少為火車(chē)提供動(dòng)力所需的氫氣量。
安裝架空電線(xiàn)的高成本意味著(zhù)氫氣列車(chē)可能是一種更經(jīng)濟的方式來(lái)為具有相對低交通量的鐵路線(xiàn)路提供電力。試驗氫氣列車(chē)以發(fā)現任何意外問(wèn)題是有道理的。但是廣泛使用將需要在氫的產(chǎn)生和儲存方面進(jìn)行大量投資。由于很少有氫鐵鐵路建成，目前尚不清楚它們是否能真正為政府節省任何資金，而不是通過(guò)能夠提供規模經(jīng)濟的更大線(xiàn)路。
一個(gè)更好的解決方案可能是開(kāi)發(fā)雙峰列車(chē)，可以在架空電線(xiàn)和燃料電池之間切換電力。這尤其適用于英國鐵路網(wǎng)絡(luò )，該鐵路網(wǎng)絡(luò )有許多橋梁和隧道，這些橋梁和隧道太低而無(wú)法在下方運行架空電纜而且更換成本非常高。如果電動(dòng)列車(chē)可以通過(guò)橋梁或隧道切換到氫氣動(dòng)力，而不需要電纜，則可以大大降低電氣化成本。
氫燃料電池的另一個(gè)問(wèn)題是燃料目前使用稱(chēng)為蒸汽甲烷重整的過(guò)程由甲烷(天然氣)制造，該過(guò)程也產(chǎn)生大量高毒性的一氧化碳。這可以轉化為二氧化碳，但這意味著(zhù)使用氫燃料電池仍然會(huì )導致溫室氣體排放。
清潔氫氣
無(wú)污染的氫生產(chǎn)方式是通過(guò)電解，通過(guò)水流過(guò)電流。從理論上講，您可以使用過(guò)剩的風(fēng)力發(fā)電(也許是太陽(yáng)能)來(lái)產(chǎn)生這種電力并使氫成為可再生能源。問(wèn)題是電解廠(chǎng)不可能是經(jīng)濟的，除非它們在當天的高比例運行。這意味著(zhù)當沒(méi)有多余的風(fēng)力為它們供電時(shí)，它們需要來(lái)自電網(wǎng)的定期電力，這將使該過(guò)程非常昂貴(并且不一定是可再生的)。
第二種替代方案是使用“熱化學(xué)”生產(chǎn)方法，該方法包括在熱存在下使水與硫和碘反應。好消息是，由于第四代核電站的發(fā)展，這種方法將在未來(lái)十年內變得經(jīng)濟。這些高溫小型模塊化反應堆正在中國，美國，加拿大和日本開(kāi)發(fā)，但不在英國或歐洲開(kāi)發(fā)。
盡管目前氫作為運輸燃料的限制，隨著(zhù)越來(lái)越多的國家(特別是日本)對氫經(jīng)濟進(jìn)行進(jìn)一步研究，其成本將大幅下降，就像它們對太陽(yáng)能和風(fēng)能一樣。氫氣甚至可能最終取代主管燃氣管道中的天然氣，這將有助于降低使用它進(jìn)行運輸的成本。
在嘗試引入新型運輸燃料時(shí)經(jīng)常遇到的困難是車(chē)主不會(huì )在沒(méi)有基礎設施支持的情況下使用它，但基礎設施建設者不會(huì )安裝它，除非有車(chē)主的要求。由政府資助的氫氣列車(chē)實(shí)驗可以幫助克服這一問(wèn)題，并使可再生氫氣經(jīng)濟更接近現實(shí)。
