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氢燃料电池列车应用具有广阔市场潜力

气候变化正在加速,是时候该加快运输脱碳化行动了。一份最近发布的报告《关于在轨道应用中使用燃料电池和氢能的研究》指出,燃料电池列车将在向零排放经济过渡中发挥关键作用。报告还表示,到2030年,欧洲将有五分之一的新增列车使用氢能动力。

在本文中,我们将分享这份报告的主要调研成果,包括多种应用的市场潜力。我们还将分享氢燃料电池在轨道应用中的五大关键优势。

氢动力列车:3种主要应用的分析

该研究考察了3种主要轨道应用在欧洲的市场潜力:客运列车、调车机车和货运列车。

1、客运列车

客运列车

氢动力客运列车预计具有最高的市场渗透率,将取代30%的现有柴油动力车队。该研究表明,燃料电池氢动力客运列车与柴油相比性能相似、成本相近,同时为低频率线路提供了电气化成本更低的选择。

在欧洲,已有不同系统集成商正在开发或投入使用氢燃料电池的跨区域客运列车。巴拉德与西门子等列车制造商合作,致力于为铁路运输部门开发可行的燃料电池动力解决方案。巴拉德还与Porterbrook 租赁公司、伯明翰大学一起开发英国首个全尺寸氢能示范列车HydroFLEX。HydroFLEX由巴拉德燃料电池提供动力,目前已成功完成概念验证,可随时在货运路线上进行测试。

氢燃料电池项目在欧洲以外也取得进展。比如,加拿大的安大略省正与主要列车制造商合作,进行将氢燃料电池纳入双层通勤列车的概念设计。该省已完成了通过使用氢动力列车实现GO铁路走廊电气化的可行性研究,接下来可能将在大多伦多区域的GO铁路上进行氢动力列车模型测试。

2、调车机车

调车机车

老化的调车机车对铁路货场造成严重的空气污染,因此需要加速此类调车机的更换。然而,最近这份研究的调查结果表明,氢动力调车机车市场需求仍然相对较低。

应该如何解决这个问题?答案是需要进一步开发此类轨道车辆的技术,并完成更多的相关测试。

巴拉德已在加利福尼亚州完成一个氢动力调车机车项目的测试,证明燃料电池提供动力的调车机车能够满足所有运行和可用性要求,并成为柴油动力调车机车的可行性替代品。

3、货运列车

货运列车

该研究还发现,由于缺乏可用的产品和来自卡车的激烈成本竞争,用于货运应用的氢动力列车目前面临与调车机车相同的困境。但是,这些是可以改变的。

提高燃料电池技术在轨道应用的可用性、使氢能成为柴油的替代燃料还有很长的路要走。此外,必须开发新的储氢方案,以促进成功地进入市场。我们相信,随着行业向零排放转变,目前在测试和概念车制作方面的投资将推动更广泛的氢燃料电池解决方案采用。

氢燃料电池动力列车的5大优点

中车四方轻轨电车储氢罐及巴拉德燃料电池系统

中车四方轻轨电车储氢罐及巴拉德燃料电池系统

1、灵活的混合动力组合

开发用于轨道应用的锂电池和燃料电池混合配置可有效提高性能和里程范围。混合动力列车具备:

◦ 高达5,000吨的负载能力

◦ 高达180公里/小时的行驶速度

◦ 长达700公里的长距离运行里程

混合动力配置可通过调节燃料电池与锂电池的比率来实现灵活的组合。

2、快速补充燃料,减少停机时间

氢动力轨道车辆可在20分钟以内完成燃料补充,一次加氢可运行超过18小时。

3、无纯电池配置类似的操作限制

纯电池动力列车具有明显的缺点,包括较短的里程范围和由于锂电池充电需求而增加的停机时间。因此,它们仅适用于较短途的路线,严重限制了铁路应用的运营。

而燃料电池动力列车可以在更长距离的路线上高效运行,几乎没有停机时间。实际上,燃料电池列车在超过100公里的较长非电气化路线上具有最大的经济意义。

4、降低总运营成本

纯电动列车的电缆设施不仅安装昂贵(每公里1 – 2百万美元*),而且运营和维护的成本也很高。而氢动力列车具有很低的总运行成本。总运行成本分析表明,当满足以下条件时,氢动力列车与柴油和纯电动相比是成本最低的替代方案:

◦ 柴油的成本达到每升1.35欧元

◦ 电价低于每兆瓦时50欧元

纯电动列车

来源:Expert Interviews, Roland Berger

5、性能媲美传统动力列车

氢动力列车具备非常高的性能,与具有相近里程数的柴油动力列车一样灵活、满足铁路运输的需求,因此可成为淘汰柴油的替代技术之一。

总结

氢动力火车作为一种低成本、高性能、零排放的柴油替代品,正准备颠覆铁路行业。最近的研究表明,氢动力列车将具有具大的市场潜力。现在需要做的是研发出更多适用于调车机车及轨道货运应用的氢燃料电池产品,并完成相关产品测试。

如果具备良好的市场发展条件,到2030年,欧洲氢燃料电池列车的市场份额有望达到41%。巴拉德在开发轨道专用解决方案方面处于行业领先地位,我们致力于在欧洲和世界各地的轨道上部署更多燃料电池列车。

来源:2019年3月14日,铁路行业协会发布的研究报告

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