當(dāng)英國(guó)政府取消其在威爾士，中部地區(qū)和英格蘭北部的火車(chē)線路電氣化的計(jì)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(guó)家的鐵路投資計(jì)劃為其提前結(jié)束從維多利亞時(shí)代開(kāi)始就已經(jīng)看過(guò)了。但現(xiàn)在報(bào)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(guó)鐵路變?yōu)殡妱?dòng)：氫氣。

氫能列車(chē)已經(jīng)在德國(guó)更換了更多污染嚴(yán)重的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，一些列車(chē)公司認(rèn)為這些車(chē)輛最早可能在2022年在英國(guó)運(yùn)行。引入它們?nèi)匀恍枰罅客顿Y，并且不會(huì)沒(méi)有挑戰(zhàn)。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(guó)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(zhuǎn)換。如果不繼續(xù)使網(wǎng)絡(luò)通電，政府就面臨著如何消除產(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(gòu)買(mǎi)雙峰列車(chē)，當(dāng)他們到達(dá)軌道的一部分而沒(méi)有電力時(shí)可以轉(zhuǎn)用柴油。但這正在捏造應(yīng)對(duì)氣候變化和空氣污染的問(wèn)題，并且仍然使英國(guó)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于大多數(shù)其他歐洲網(wǎng)絡(luò)。

如果認(rèn)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(xiàn)此目的的一種方法是使用將氫氣與空氣中的氧氣結(jié)合以產(chǎn)生電和水的燃料電池。氫可以比相同重量的電池?cái)y帶更多的能量，這意味著燃料電池系統(tǒng)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(chǔ)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(tǒng)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。

安裝架空電線的高成本意味著氫氣列車(chē)可能是一種更經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)為具有相對(duì)低交通量的鐵路線路提供電力。試驗(yàn)氫氣列車(chē)以發(fā)現(xiàn)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(chǔ)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(jié)省任何資金，而不是通過(guò)能夠提供規(guī)模經(jīng)濟(jì)的更大線路。

一個(gè)更好的解決方案可能是開(kāi)發(fā)雙峰列車(chē)，可以在架空電線和燃料電池之間切換電力。這尤其適用于英國(guó)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(yùn)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(zhuǎn)化為二氧化碳，但這意味著使用氫燃料電池仍然會(huì)導(dǎo)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)題是電解廠不可能是經(jīng)濟(jì)的，除非它們?cè)诋?dāng)天的高比例運(yùn)行。這意味著當(dāng)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(yīng)。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(nèi)變得經(jīng)濟(jì)。這些高溫小型模塊化反應(yīng)堆正在中國(guó)，美國(guó)，加拿大和日本開(kāi)發(fā)，但不在英國(guó)或歐洲開(kāi)發(fā)。

盡管目前氫作為運(yùn)輸燃料的限制，隨著越來(lái)越多的國(guó)家(特別是日本)對(duì)氫經(jīng)濟(jì)進(jìn)行進(jìn)一步研究，其成本將大幅下降，就像它們對(duì)太陽(yáng)能和風(fēng)能一樣。氫氣甚至可能最終取代主管燃?xì)夤艿乐械奶烊粴猓@將有助于降低使用它進(jìn)行運(yùn)輸?shù)某杀尽?/p>

在嘗試引入新型運(yùn)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(chǔ)設(shè)施支持的情況下使用它，但基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(yàn)可以幫助克服這一問(wèn)題，并使可再生氫氣經(jīng)濟(jì)更接近現(xiàn)實(shí)。