CRRC geçtiğimiz ay Çin’in ilk hidrojen yakıt hücreli hibrit lokomotifini görücüye çıkardı.

Hidrojen yakıt hücresinin demiryolunda kullanımının tarihi 20 yılı bulsa da, hala yaygınlaşabilmiş değil. Önce Alstom’un hidrojenle çalışan yolcu treni ve şimdi de CRRC’nin manevra lokomotifi, yakıt hücrelerinin yaygın olarak kullanılabileceği ilk alanlardan birinin demiryolu olabileceğine işaret ediyor.

Hidrojen yakıt hücresi nedir?

Hidrojen yakıt hücresi, tıpkı bir pil gibi, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviriyor. Yüklenmiş hidrojen iyonları, oksijenle buluşup su oluşturmak üzere elektrolitten geçerken akım, yani elektrik oluşturuyor. Bu süreçte oluşan tek gaz ise sıcak hava [1].

Hidrojen yakıt hücresinin en çekici yanı temiz enerji, yani sıfır emisyonlu oluşu. En azından kullanımı sırasında. Öte yandan, saf hidrojen üretmek o kadar da temiz değil. En yaygın kullanılan metod doğal gazdan ayrıştırmak, ki bu süreç de CO2 ve diğer atıklara sebep oluyor.

Demiryolunda nasıl kullanılacak?

Elektriğin yaygın ve etkin olarak kullanıldığı demiryolunda hidrojen yakıt hücreleri elektriğin rakibi değil. Ancak dünyada hala elektrik hatlarının olmadığı demiryolları yaygın ve buralarda akülü araçlara nazaran yakıt hücreleri avantajlı gözüküyor. Yakıt hücreleri ile daha uzak mesafeleri katetmek mümkün, daha hızlı dolduruluyor, değişen hava şartlarına daha dayanıklı. Üstelik lityum-iyon pil atıkları henüz çözümlenebilmiş bir konu değil [2].

Hidrojen yakıt hücreleri esas olarak dizel araçlara alternatif olarak geliştiriliyor. Dizel motorlar %25 verimlilikle çalışırken, yakıt hücrelerinde bu oran %60’a ulaşıyor [3]. Michigan Üniversitesi’nde yapılan bir araştırmaya göre, yakıt hücreleri enerji tüketiminde %28, hibritleri ise %38 tasarruf sağlıyor [4]. Yakıt hücrelerinin operasyonel giderleri de, dizel motorlara göre %85 daha az [5]. Elektrikli hatlar oldukça yaygın olsa da (Çin’de %72, Almanya’da %61, Rusya’da %55), Çin’in kalan hatları ile neredeyse hiç elektrikli hattı olmayan ABD ve Kanada önemli pazarlar.

HMU’lar raylarda

İlk ticari hidrojen yakıt hücreli demiryolu aracı Alstom tarafından 2016’a Innotrans’da tanıtıldı. Alçak tabanlı bir yolcu tren seti olan Coradia iLint, demiryolu pazarına sunulan ilk hidrojen yakıt hücreli demiryolu aracı oldu.

Almanya, Corodia iLint’in testlerinin tamamlanarak ulusal ağda kullanılmasına izin verilen ilk ülke oldu ve iki set o yıldan bu yana kullanılıyor. Ardından bir dizi Avrupa ülkesinde daha testleri yapıldı. Setten şimdiye kadar iki ayrı ihalede toplam 41 adet sipariş edildi. Bu setleri önümüzdeki yıldan itibaren raylarda göreceğiz [6].

İlk ticari loko

Geçtiğimiz ay, CRRC; 80 km/s hızla 24,5 saat boyunca 700 kW güç üretebilecek hidrojen yakıt hücretil hibrit lokomotifini tanıttı. Lokomotif düz bir hatta 5000 tonluk bir treni çekebilecek şekilde tasarlandı [7]. Bu güçlü manevra makinası şimdiye kadar üretilen yakıt hücreli lokomotiflerin en güçlüsü, ve yakıt hücrelerinin ağır yük lokomotiflerinde kullanımına yönelik önemli bir adım.  

Ağır yük lokomotifleri, hidrojen yakıt hücrelerinin diğer enerjilerle ilk rekabet edebileceği alan olarak kabul ediliyor. Yakıt hücreleri maliyetlerindeki düşüş trendi bu şekilde devam ederse bu düzeye 5 yıl içinde gelinmesi bekleniyor. 2030’larda ise, yakıt hücrelerinin, diğer çevre dostu yakıtlarla tüm alanlarda rekabet edebileceği düşünülüyor. Tam da bu nedenle, dünya ekonomisinin %70’ini temsil eden 18 ülke, hidrojen yakıt hücreleriyle ilgili uzun vadeli planlar geliştiriyor [8].

Yakıt hücreleri, demiryollarının elektrifikasyonu planlarının yeniden gözden geçirilmesine yol açabilir.

Kapak fotoğrafı: Xinhuanet

• [1] Realizing the hydrogen economy, Meed, Power Technology, Ekim 2019
• [2] Hydrogen Cars Vs Electric Cars: Which Is More Sustainable?, Andre Gonçalves, YouMatter, Mayıs 2019
• [3] Realizing the hydrogen economy, Meed, Power Technology, Ekim 2019
• [4] Hydrogen-rail development, Andreas Hoffrichter, PhD, Michigan Devlet Üniversitesi, Mart 2019
• [5] 5 things you should know about fuel cells, Plug Power
• [6] Basın açıklaması, Alstom, Mayıs 2019
• [7] China rolls out its first hydrogen fuel cell hybrid locomotive, Xinhuanet, Ocak 2021
• [8] How much will hydogen-based power cost?, Sonal Patel, Power, Şubat 2020