Manewry wodorowe w Żmigrodzie – SM42-6Dn bydgoskiej PESY
…czyli słowo o SM42-6Dn – pierwszej, napędzanej ogniwem wodorowym lokomotywie manewrowej.
W czerwcu br. zakończyła się certyfikacja pierwszej, polskiej lokomotywy manewrowej, do napędu której wykorzystano ogniwa wodorowe. SM42-6Dn bydgoskiej Pesy to czteroosiowa lokomotywa manewrowa, w układzie Bo’-Bo’, w której ogniwa wodorowe o łącznej mocy 170kW zasilają cztery 180kW asynchroniczne silniki trakcyjne, pozwalając lokomotywie osiągać prędkość do 90 km/h. Efekt pilotażowego projektu bezemisyjnej kolei wodorowej, realizowanego od 2019 r. przez bydgoską Pesę, już wkrótce wejdzie do służby. Daleko posunięta modernizacja i przebudowa spalinowej lokomotywy SM42 przybliżają rewolucję w zakresie ograniczenia emisji z transportu kolejowego a ukończone w czerwcu – pod auspicjami Urzędu Transportu Kolejowego – testy homologacyjne na torze testowym w Żmigrodzie świadczą o nieuchronnie zbliżającej się zmianie w transporcie kolejowym.
SM42-6Dn
Lokomotywa manewrowa SM42-6Dn jest bezemisyjną, 70-tonową lokomotywą, przeznaczoną do prac manewrowych i prowadzenia lekkich składów towarowych, zwłaszcza na terenie terminali intermodalnych i tzw. „zielonych portów”. Planowo pierwsze sztuki eksploatowane będą przez RCP Orlen – Koltrans.
Na ostoi lokomotywy SM42 osadzono trójbryłowe pudło z centralnie umieszczoną dwukierunkową kabiną w nowym, odświeżonym designie, po której jednej stronie usytuowano ogniwa wodorowe o łącznej mocy 170kW, układ chłodzenia wodoru i jeden z dwóch zbiorników wodoru a po przeciwnej stronie kabiny, szafę hamulcową, drugi zbiornik wodoru, dławik i falownik służące do napędu elektrycznych silników trakcyjnych. Łączna pojemność zbiorników wodorowych klasy III wynosi 175 kg H2, przy ciśnieniu przechowywania 350 MPa. Teoretycznie, przy ciągłej pracy z wykorzystaniem pełnej mocy ogniw wodorowych, zapas paliwa, przy zużyciu nieprzekraczających wg. deklaracji producenta 0,08kg/kWh, wystarcza na ponad 12h nieprzerwanej pracy pod pełnym obciążeniem. Ponadto lokomotywę zaopatrzono w system rozpoznawania przeszkód i wykrywania kolizji oraz system sterowania radiowego z funkcją jazdy autonomicznej, w którym maszynista może jednoosobowo sterować pojazdem podczas zestawiania składu pociągu.
Postępujące zaawansowanie we wdrażaniu napędów wodorowych w różnych dziedzinach transportu wymaga postawienia pytania o źródło zeroemisyjności takich rozwiązań.
Skąd się bierze wodór na potrzeby transportu?
Dwoma najpopularniejszymi źródłami wodoru na potrzeby transportu są: reforming parowy gazu ziemnego oraz elektroliza wody. Prowadzone są również prace nad otrzymywaniem wodoru na potrzeby napędu pojazdów ze zgazowanej biomasy, jednak to reforming i elektroliza cały czas dzierżą pałeczkę pierwszeństwa nad udziałem innych technologii w masowym wytwarzaniu wodoru.
Rozważając zeroemisyjność pojazdów wodorowych, należy mieć na względzie, że zarówno reforming parowy, w którym parę wodną biorącą udział w reakcji reformingu parowego trzeba ogrzać do temperatury od 750 do 950°C – jak i elektroliza wody, wymagają dużych nakładów energii elektrycznej. Ponadto, szacuje się, że w przypadku klasycznego reformingu parowego powstaje do 12kg CO2 (i to tylko z reakcji rozpadu metanu na wodór, tlenek węgla i dwutlenek węgla – bez uwzględnienia emisji związanej z produkcją energii elektrycznej) na 1kg wodoru, zwanego „wodorem szarym”.
W przejściowej fazie dochodzenia do „zielonego wodoru” – prawdziwie bezemisyjnego, stosuje się reforming parowy połączony z technologiami wychwytu CO2, co zmniejsza emisje CO2 o nawet 95% – w wyniku czego wytwarza się tzw. „wodór niebieski”.
Dążenie m.in. Unii Europejskiej do zeroemisyjności, w ramach której produkowany będzie poprzez elektrolizę wody z wykorzystaniem energii elektrycznej z OZE tzw. „wodór zielony” – pozwala mieć nadzieję na prawdziwie bezemisyjny transport, w tym kolejowy. Niestety, w przypadku naszego kraju, zderzamy się z kolejnym problemem a mianowicie tzw. miksem energetycznym.
Długa droga do zeroemisyjności
Według danych za maj 2023 r., opublikowanych w portalu Rynekelektryczny.pl, energia elektryczna w Polsce pochodziła w 71,49% z elektrowni zasilanych paliwami kopalnymi lub spalaniem biomasy, pozostałe 28,51% pochodziło z siłowni wiatrowych, wodnych i słonecznych. Biorąc pod uwagę, że pomiędzy 2021 a 2022 r. udział OZE w miksie energetycznym Polski wzrósł o 2%, przed nami jeszcze długa droga do zeroemisyjności, rozumianej w kontekście całego łańcucha energetyki wodorowej, a w przypadku SM42-6Dn do bezemisyjnej pracy na polskich bocznicach kolejowych.
Reasumując, cieszy niezwykle, że to właśnie w Polsce powstają lokomotywy, które stanowić będą prawdziwą alternatywę dla napędzanych mazutem czy olejem napędowym lokomotyw spalinowych. Napawa również optymizmem fakt, że bydgoska Pesa planuje do 2026 uruchomić prototyp dwuczłonowego pociągu pasażerskiego z napędem elektrycznym i wodorowym, do przewozów pasażerskich i dalej wytyczać nowe szlaki w transporcie kolejowym.
Okiem rzecznika patentowego
Niewątpliwie, jest to słuszna i niezwykle innowacyjna w świecie kolejnictwa droga, którą warto podążać, jednak do pełnej realizacji zeroemisyjnego transportu kolejowego konieczna jest poważna zmiana struktury miksu energetycznego, która pomimo zapowiadanych inwestycji w, bądź co bądź kontrowersyjne z uwagi na odpady w postaci zużytego paliwa – małe reaktory modułowe SMR, zajmie zapewne w Polsce jeszcze wiele lat, a może nawet dziesięcioleci. Niemniej – nic nie stoi na przeszkodzie temu aby rozwiązania transportowe, w tym kolejowe, wykorzystujące w coraz lepszy i wydajniejszy sposób wodór jako źródło energii, przygotowywane były na czas gdy technologie wodorowe będą rzeczywiście zeroemisyjne. W oczekiwaniu na stację „zielony wodór na kolei”, warto obserwować i trzymać kciuki za kolejne podobne do SM42-6Dn od Pesy, projekty.
