中国の新しい時速160マイルの列車は水素とスーパーキャパシタで走る

世界が排出ガスを削減し、より持続可能な未来に移行しようとしている現在、電気自動車が非常に流行しています。 しかし、これらの車両は、そのままでは膨大なバッテリーを必要とします。 トラックや電車などの高負荷の用途では、バッテリーだけでは役に立ちません。

通常、鉄道の電化に対する解決策は、単純に電線を張り巡らせて終わりにすることです。 しかし、中国はスーパーキャパシタを満載した水素で動く列車という代替解決策を試みている。

CRRC は鉄道車両事業を手掛ける中国の国有企業です。 同社は国内の鉄道プロジェクトの最前線にあり、従来の高速鉄道やリニアモーターカー技術にも多額の投資を行ってきた。 この最新の水素燃料プロジェクトはスピードを重視して作られておらず、最高速度は時速わずか 160 km で、満タン時の航続距離は 600 km であると言われています。 これは現代の鉄道基準からすれば速くないかもしれないが、世界最速の水素燃料列車にするのには十分だ。 運転手や乗務員なしで自動運行する自己技術も搭載されている。 列車は4両編成で運行され、旅客料金が発生します。

この列車は燃料電池を利用して水素燃料から電気を作ります。 燃料電池は、その唯一の出力が水であるため、一般に排出量に依存しない電源であると考えられています。 もちろん、クリーンな方法で水素を調達することは依然として難しい場合がありますが、燃料電池自体は大気への有害な排出物に直接寄与するものではありません。

注目すべき点は、列車が水素燃料電池とスーパーキャパシタのバンクを組み合わせていることです。 燃料電池自体は、瞬間的な高い電力需要に対応するのが得意ではありません。 ピーク電力需要に対応するために、より大きな燃料電池バンクを使用して設計を構築することもできますが、これは高価で非効率的です。

代わりに、スーパーキャパシタは、電力需要の急増をカバーするためのパワーバンクとして使用されます。 スーパーキャパシタは、燃料電池によって時間をかけてゆっくりと充電され、最も必要なときに高電力を供給できます。 スーパーキャパシタを追加するもう 1 つの利点は、回生ブレーキによって得られたエネルギーを蓄えることができることです。 これは、列車が長い勾配を走行する場合に特に有益です。 その重力位置エネルギーは、後で使用するために電気エネルギーとして捕捉および保存できます。

CRRC の取り組みは、海外の他の水素燃料鉄道プロジェクトと比べても遜色ありません。 ドイツの鉄道はすでに、水素燃料を使用して 14 編成のアルストム列車を運行しています。 Alstom Coradia iLint 旅客列車は 2018 年に運行前の試験に参加し、その後主流の公共サービスに参入しました。 最高速度はわずか 140 km/h と低くなりますが、EVB 鉄道網の通常の 80 ～ 120 km/h の移動速度には十分です。 ドイツの列車はより長い航続距離を実現しており、64 個の車載水素タンクにより列車を最大 1,000 km まで推進できます。 水素タンクを 1 回充填すれば、一般的なルートで 1 日の運行に十分です。 新しい列車は 15 台のディーゼル ユニットを置き換え、年間 160 万リットルのディーゼルと 4,400 トンの CO2 を節約したと報告されています。 アルストムは将来、フランスやイタリアだけでなく、ドイツの他の都市にもさらに多くの水素列車セットを出荷する予定だ。

貨物分野でも研究開発が進められています。 オーストラリアのプロジェクトでは、辺鄙な鉱山地域で貨物列車をディーゼルの代わりに水素で走行できるかどうかを検討しています。 これらの長距離路線は電化されておらず、現在は従来のディーゼル機関車が運行しています。 貨物列車はより頑丈な機関車を必要とする傾向があるため、その課題は水素燃料の旅客列車を製造するよりも多少大きくなります。 しかし、この重量物輸送が水素で実行できれば、排出量を大幅に削減できる可能性が大きく広がります。

水素燃料電池は電車にとって興味深い選択肢のように思えるかもしれません。 水素を生成し、それを電気に戻すためだけに資源を費やすのは、電気を直接列車に供給するよりも明らかに効率が低くなります。 世界中の多くの架線および第三軌条電気鉄道は、これが解決された技術であることを示しています。