Перспективы использования водородного топлива на железнодорожном транспорте

Применение водородного топлива на железнодорожном транспорте способствует улучшению экологической обстановки (особенно это касается так называемого «зеленого» водорода, полученного в результате электролиза с использованием нетрадиционных и возобновляемых источников энергии), снижению уровня шума по сравнению с тепловозами и дизель-поездами, повышению надежности и КПД по сравнению с локомотивами, оснащенными двигателями внутреннего сгорания. Однако водородное топливо стоит дорого, что определяет общую высокую стоимость эксплуатации такого вида транспорта (примерно на 60% выше, чем подвижного состава с дизелем и электропередачей), также следует отметить сложную конструкцию, дороговизну водородных резервуаров и потенциальную опасность взрыва и пожара при авариях и крушениях. Хранение же водорода в виде металлогидридных соединений сопряжено с рядом технологических сложностей. Водородному транспорту свойственен меньший запас хода по сравнению с дизель-поездами и существенно меньшее время работы маневрового тепловоза. Высокая стоимость топливных элементов вынуждает делать подвижной состав гибридным с аккумуляторной батареей.
При использовании сжатого водорода при гибридной схеме локомотив может использоваться только в качестве маневрового. Из-за малой массы силовой установки может потребоваться установка балласта даже при наличии аккумуляторных батарей для обеспечения реализации силы тяги по сцеплению колес с рельсами.

1. Arcos J.M.M., Santos D.M.F. The Hydrogen Color Spectrum: Techno-Economic Analysis of the Available Technologies for Hydrogen Production // Gases. 2023. Vol. 3. Iss. 1. Pp. 25-46. DOI: 10.3390/GASES3010002/

2. Alter L. There Are More Colors of Hydrogen Than Green, Blue, and Gray-Meet Brown, Turquoise, and Purple // Treehugger, Sustainability for All. 08.02.2022. URL: https://www.treehugger.com/more-colors-of-hydrogen-brown-turquoise-purple-5218320.

3. Agreement signed for Britain’s first new hydrogen train // IRJ. International Railway Journal. URL: https://www.railjournal.com/fleet/agreement-signed-for-britains-first-new-hydrogen-train/.

4. Hydrogen: how realistic is it for rail traction? // IRJ. International Railway Journal. 11.10.2021. URL: https://www.railjournal.com/in_depth/hydrogen-how-realistic-is-it-for-rail-traction/

5. Accelerated Testing Validation // DOE Hydrogen and Fuel Cells Program FY 2013 Annual Program. URL: https://www.hydro-gen.energy.gov/docs/hydrogenprogramlibraries/pdfs/progress13/v_d_3_mukundan_2013.pdf (дата обращения 11.02.2025).

6. Miller A.R., Barnes D.L. (Vehicle Projects LLC). Advanced underground vehicle power and control Fuel cell mine locomotive // Proceedings of the 2002 U.S. DOE Hydrogen Program Review NREL/CP-610-32405. URL: https://docs.nrel.gov/docs/fy02osti/32405a30.pdf.

7. Водородная энергетика / Н.В. Кулешов, С.К. Попов, С.В. Захаров [и др.]. М.: Издательство МЭИ, 2021. 548 с.

8. Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. М.: Издательский дом МЭИ, 2005. 280 с.

9. JR East, Hitachi and Toyota to Develop Hybrid (Fuel Cell) Railway Vehicles Powered by Hydrogen // TOYOTA. 06.10.2020. URL: https://global.toyota/en/newsroom/corporate/33954855.html.

10. Berger R. Study On The Use Of Fuel Cells &Hydrogen In The Railway Environment. Report 1. State of the art & business case and market potential // Europe’s Rail. 08.05.2019. 58 Р. URL: https://rail-research.europa.eu/publications/study-on-the-use-offuel-cells-and-hydrogen-in-the-railway-environment/.

11. Быльцева В.Д. Изварин М.Ю., Ким К.К. Системы автономного хода городского электрического транспорта // Инновационные транспортные системы и технологии. 2024. Т. 10. № 3. С. 300–319. DOI: 10.17816/transsyst634812. EDN SONMKY.

12. Богославский А.Е. Водородное топливо. Перспективы применения на подвижном составе // Транспорт Российской Федерации. 2019. № 6 (85). С. 40–45. EDN PCBCTY.

13. Григорович Д.Н. Формирование предложений по использованию водородного топлива на железнодорожном транспорте с учетом анализа зарубежного опыта // Бюллетень Объединенного ученого совета ОАО РЖД. 2013. № 6. С. 37–50. EDN RZOAZX.

14. С голубым вагоном. Каким будет российский водородный поезд и зачем он нужен // MASHNEWS. 09.12.2024. URL: https://mashnews.ru/s-golubyim-vagonom.-kakim-budet-rossijskijvodorodnyij-poezd-i-zachem-on-nuzhen.html.

15. Italy’s first hydrogen train on test // IRJ. International Railway Journal. 21.02.2025. URL: https://www.railjournal.com/technology/italys-first-hydrogen-train-on-test/.

16. Adapting the internal combustion engine for hydrogen // IRJ. International Railway Journal. 23.02.2025. URL: https://www.railjournal.com/technology/hydrogen-combustion-engines-to-bedeveloped-and-tested-in-bremen/.

17. Gallas D., Stobnicki P. Adoption of Modern Hydrogen Technologies in Rail Transport // Journal of Ecological Engineering. 2022. Iss. 23. Pp. 84–91. DOI: 10.12911/22998993/145291.