在全球向低碳、綠色轉(zhuǎn)型的大背景下，氫能正在作為一種清潔能源在軌道交通領(lǐng)域中蓬勃發(fā)展。近期，中國、美國、印度、德國、意大利、愛爾蘭、波蘭、奧地利、西班牙、馬來西亞等國家均在推進(jìn)氫能列車應(yīng)用中取得不錯(cuò)進(jìn)展，全球范圍內(nèi)氫能軌道交通的探索活動正愈加活躍，同時(shí)也給企業(yè)提供了更多的機(jī)會和更廣闊的市場。

國內(nèi)軌道交通“氫”風(fēng)陣陣

軌道交通能源消耗量巨大，是交通領(lǐng)域能源消耗、碳排放的重要行業(yè)，在“雙碳”目標(biāo)下，其減排增效面臨著的巨大壓力。氫能作為清潔高效的綠色能源，將其大規(guī)模應(yīng)用到軌道交通上，被視為實(shí)現(xiàn)軌道交通碳中和的創(chuàng)新解決方案之一。

今年以來，國內(nèi)氫能源列車的推廣持續(xù)加快，以中車、河北京車為代表的領(lǐng)頭企業(yè)瞄準(zhǔn)能源轉(zhuǎn)型方向，推動燃料電池在氫能軌道交通領(lǐng)域大放異彩，不斷取得進(jìn)展。

10月29日，由中車大同公司研制的全國首臺氫燃料電池混合動力機(jī)車迎來安全運(yùn)行兩周年。兩年來，該機(jī)車在內(nèi)蒙古錦白鐵路投入運(yùn)行，高效完成調(diào)車、運(yùn)轉(zhuǎn)等牽引任務(wù)，安全運(yùn)行35473公里，總能耗27.36萬千瓦時(shí)，減少碳排放約360噸。

7月18日，國內(nèi)首臺氫能源地鐵施工作業(yè)車在湖北襄陽正式下線，該作業(yè)車可應(yīng)用于地鐵、隧道、礦山等相對密閉的環(huán)境，與傳統(tǒng)燃油作業(yè)車相比，該車全生命周期可累計(jì)減少碳排放225噸。

6月15日，“寧東號”氫動力機(jī)車在中國中車下線，這是目前氫燃料電池裝機(jī)功率最大的氫動力機(jī)車，也是國內(nèi)首臺由內(nèi)燃機(jī)車改造而來的氫動力機(jī)車；5月10日，中國中車發(fā)布最新氫能源市域列車產(chǎn)品，該車最高時(shí)速160km/h，可實(shí)現(xiàn)600公里超長續(xù)航；3月2日，由河北京車制造的國內(nèi)首列氫燃料混合動力鉸接輕軌車正式下線，該車屬于中運(yùn)量制式，既可以在既有鐵路非電氣化的區(qū)段運(yùn)行，也可以避免新建線路上架設(shè)接觸網(wǎng)。

從上述事件可以看出，國內(nèi)各地正在加速推進(jìn)氫能軌道交通應(yīng)用，多家央企國企開始深入挖掘氫能軌道交通市場機(jī)會，不斷發(fā)布相關(guān)氫能列車產(chǎn)品，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了從研發(fā)到運(yùn)行的快速發(fā)展。

海外氫能列車應(yīng)用“此起彼伏”

事實(shí)上，隨著減少碳排放成為國際共識，綠色能源的應(yīng)用成為全球交通領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)，世界各國都在進(jìn)行積極探索，利用氫能實(shí)現(xiàn)軌道交通“零排放”。目前海外氫能列車發(fā)展也開啟了加速模式，以美國、印度、德國、意大利、愛爾蘭、波蘭、奧地利、西班牙、馬來西亞為代表的國家紛紛推進(jìn)氫能列車落地應(yīng)用。

10月，美國加州交通部與施泰德鐵路簽署了8000萬美元的合同，雙方共同合作交付北美首列城際氫能客運(yùn)列車，這些列車將與全州各地的城際和地區(qū)鐵路合作伙伴協(xié)調(diào)，進(jìn)行示范運(yùn)營；同在10月，沙特阿拉伯鐵路公司宣布將與阿爾斯通合作，于月內(nèi)在利雅得運(yùn)營并展示客運(yùn)氫動力列車，該車將在利雅得的東部網(wǎng)絡(luò)1號線或2號線上行駛10至20公里。

10月3日，意大利倫巴第大區(qū)FNM交通集團(tuán)與阿爾斯通聯(lián)合推出氫動力列車，該型列車將于2024年底至2025年初在瓦爾卡莫尼卡投入商業(yè)運(yùn)營服務(wù)；在4月，意大利計(jì)劃撥款3億歐元，用于在全國六個(gè)地區(qū)用氫能列車取代柴油列車。其中2400萬歐元的資金將用于實(shí)際購買新的氫氣列車，其余2.76億歐元將用于綠色氫氣生產(chǎn)、存儲和列車加氫設(shè)施。

9月15日，西門子交通在德國巴伐利亞州成功完成氫能列車首次試運(yùn)行，試運(yùn)行計(jì)劃為期30個(gè)月，旨在對氫能列車在各種日常條件下的性能進(jìn)行全面測試；9月6日，由中車株洲所自主研發(fā)制造的全球首輛氫能源智軌電車正式亮相馬來西亞，并在砂拉越州古晉市開啟試跑；9月，愛爾蘭鐵路宣布將嘗試將柴油發(fā)動機(jī)改裝為氫能內(nèi)燃機(jī)，改裝后的機(jī)車于2024年進(jìn)行動力和排放輸出靜態(tài)測試，2025年才會投入實(shí)際應(yīng)用。

7月，波蘭最大的機(jī)車車輛制造商PESA推出了首款經(jīng)過認(rèn)證的氫動力調(diào)車機(jī)車，并獲準(zhǔn)進(jìn)入歐洲市場，該車主要用于調(diào)車工作和輕型貨物列車的驅(qū)動，最高時(shí)速為90公里/小時(shí)；7月，奧地利聯(lián)邦鐵路公司與施泰德簽訂了一份框架協(xié)議，將生產(chǎn)120輛電池動力列車，25輛氫動力列車；6月，西班牙首列氫燃料電池火車開始運(yùn)行測試，目前已完成首個(gè)計(jì)劃路線；1月初，印度鐵道部長表示，2023年12月印度鐵路將推出氫動力列車，試運(yùn)營則在窄軌傳統(tǒng)線路上進(jìn)行。

哪些難題還需要解決？

氫能軌道列車快速崛起背后，離不開其本身優(yōu)越的性能和節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢。氫能列車不需要依賴于外部的電網(wǎng)供電，可以通過自帶的燃料電池將儲存的氫氣轉(zhuǎn)化為電能，因此免掉了傳統(tǒng)電氣化鐵路的接觸網(wǎng)、變電所等復(fù)雜工程問題，相比傳統(tǒng)燃油和電力機(jī)車，其建設(shè)周期短，運(yùn)營維護(hù)更簡單。

同時(shí)，氫能列車也更加節(jié)能環(huán)保，當(dāng)前雖然電氣化鐵路在使用階段是環(huán)保的，但國內(nèi)60%的電力來源于火電，源頭上還是有空氣污染問題。而綠氫產(chǎn)業(yè)鏈從制氫到用氫都是低碳的，從全產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，氫能軌道交通更加低碳環(huán)保。

值得注意的是，雖然在全球節(jié)能減排的大環(huán)境下，氫能列車前景廣闊，但要真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化仍有很長的路要走。

首先技術(shù)層面還需要進(jìn)一步增強(qiáng)。動車在啟動階段需要比較高的功率輸出，但依目前技術(shù)來看，儲氫容量密度上限約為70MPa，這勢必會導(dǎo)致動車的大量空間用于氫氣罐存放。而由于容量限制、耗氫量大，氫能動車的速度和續(xù)航時(shí)間也會成為瓶頸問題。

標(biāo)準(zhǔn)支撐方面，氫能列車的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還未完善，需要政府來推動，建立軌道交通用儲氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)、燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)、氫能列車安全運(yùn)行等標(biāo)準(zhǔn)。此外，氫氣價(jià)格高、加氫難、氫氣存儲與運(yùn)輸成本高也是幾大痛點(diǎn)，后續(xù)要把基礎(chǔ)設(shè)施建起來，才能推動氫能列車大規(guī)模地應(yīng)用。

氫能列車是一種全新的環(huán)保交通方式，目前世界各國對氫能在軌道交通上的應(yīng)用還在不斷推進(jìn)探索中，未來隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展成熟、行業(yè)配套進(jìn)一步完善，氫能列車的發(fā)展也將更加璀璨。