نوع جديد من القطارات في السهول الشمالية
تنقل السكك الحديدية الهندية أكثر من ثلاثة عشر مليون راكب كل يوم. وبالنسبة لجميع هؤلاء تقريباً، تعني الرحلة إما الطنين المألوف لقاطرة كهربائية تستمد طاقتها من الأسلاك العلوية (الكاتيناري)، أو الهدير الأثقل لمحرك ديزل يحرق الوقود في غرفة احتراق. لم يكن هناك خيار ثالث متاح على نطاق تجاري في البلاد من قبل. لكن هذا تغير عندما دخل أول قطار ركاب يعمل بخلايا وقود الهيدروجين في الهند الخدمة المنتظمة على مسار "جيند-سونيبات" في ولاية هاريانا. وخلال الأيام الخمسة الأولى من تشغيله التجاري، قطع القطار ما يقرب من 900 كيلومتر. ولا تمثل هذه الأرقام مجرد علامة فارقة فحسب، بل تمثل بداية تجربة حية ومدرة للدخل لمعرفة ما إذا كان بإمكان الهيدروجين أن يحل محل الديزل على المسارات التي قد لا تشهد تركيب أسلاك علوية أبداً.
ما الذي يميز هذا القطار
من على الرصيف، قد لا يبدو القطار ثورياً؛ فهو يتكون من عشر عربات ويتسع لـ 2600 راكب. وتظل أسعار التذاكر في متناول المسافرين اليوميين، حيث تتراوح بين 10 و25 روبية حسب المسافة. وتصل سرعته التصميمية إلى 110 كم/ساعة، رغم أنه يعمل حالياً بسرعة أكثر تحفظاً تبلغ 75 كم/ساعة بينما يراقب الطاقم الأداء وراحة الركاب خلال هذه الرحلات الأولى.
يكمن الفرق الحقيقي تحت الأرضية. فبدلاً من وحدة طاقة ديزل تقليدية، يستمد القطار قوة الدفع من نظامين هيدروجينيين كهربائيين بقدرة 1200 كيلوواط لكل منهما. تحتوي كل وحدة على مصفوفات خلايا الوقود التي تحول الطاقة الكيميائية مباشرة إلى طاقة كهربائية دون احتراق. يتفاعل الهيدروجين المخزن مع الأكسجين المستخلص من الهواء المحيط، ويولد هذا التفاعل الكيميائي الكهربائي كهرباء لتشغيل محركات الجر، وعند اكتمال العملية، يكون العادم الوحيد هو بخار الماء والحرارة. لا يوجد دخان، ولا جسيمات دقيقة من الديزل، ولا ثاني أكسيد الكربون المتدفق من أنبوب العادم.
ونظراً لعدم وجود احتراق داخلي، يحتوي نظام نقل الحركة على أجزاء متحركة أقل بكثير من نظيره الذي يعمل بالديزل والكهرباء. وينخفض الضجيج والاهتزاز بشكل ملحوظ؛ مما يعني بالنسبة للطواقم مقصورة قيادة أكثر هدوءاً، وبالنسبة للركاب رحلة أكثر سلاسة وهواءً أنقى على الرصيف.
توجد منشأة مخصصة لتخزين الهيدروجين وإعادة التزود بالوقود في "جيند". وتتطلب تشغيل قطار يعمل بخلايا الوقود في الخدمة اليومية هيدروجين مضغوطاً، وبروتوكولات مناولة متخصصة، وطاقماً مدرباً. وقد اختارت السكك الحديدية الهندية بناء هذه القدرة في أحد طرفي المسار، مما يسمح للقطار بإعادة التزود بالوقود والعودة دون الابتعاد كثيراً عن قاعدة الإمداد الخاصة به.
لماذا يعد الهيدروجين خياراً منطقياً للهند
أمضت السكك الحديدية الهندية عقوداً في تمديد الخطوط الكهربائية العلوية عبر شبكتها الواسعة، ومع ذلك لا تزال الكهربة الكاملة هدفاً بعيد المنال. إذ تعبر آلاف الكيلومترات من المسارات تضاريس يصعب فيها نصب أعمدة الأسلاك العلوية جيولوجياً، أو تكون غير مجدية اقتصادياً، أو حساسة ثقافياً. وتطرح المناطق الجبلية النائية، والمساحات الصحراوية، والممرات التراثية نفس المشكلة: يتوقع المسافرون خدمة موثوقة، لكن البنية التحتية اللازمة لتعليق الأسلاك وبناء محطات تحويل الجر قد تكلف أكثر مما تبرره حركة المرور.
يوفر الهيدروجين وسيلة لخدمة هذه الخطوط دون الالتزام بأعمال مدنية ضخمة. إذ يمكن لقطار خلايا الوقود أن يعمل على المسارات الحالية مع تغييرات طفيفة في حرم الطريق. فأنت لست بحاجة إلى مد آلاف الأطنان من كابلات النحاس والفولاذ في الأعلى؛ بل تحتاج فقط إلى نقطة إعادة تزود بالوقود، والتي تشغل جزءاً ضئيلاً من المساحة المطلوبة للكهربة الكاملة.
وتختبر الاختبارات التجريبية في مسار "جيند-سونيبات" هذا المنطق في تضاريس مستوية وسهلة قبل أن تنتقل التكنولوجيا إلى بيئات أكثر صعوبة. إن جغرافيا هاريانا ليست دراماتيكية، لكنها عملية؛ حيث يمكن للمهندسين جمع بيانات من العالم الحقيقي حول استهلاك الوقود، والموثوقية، والكبح، والجدولة دون تعقيدات المنحدرات الحادة أو المنحنيات الضيقة.
تقوم وحدات الديزل المتعددة حالياً بتشغيل آلاف الكيلومترات من خدمات الضواحي والأرياف في جميع أنحاء البلاد، وهي تطلق أكاسيد النيتروجين والجسيمات بالقرب من المحطات المأهولة. أما قطارات الهيدروجين فهي تقضي على هذه الانبعاثات المحلية تماماً، مما ينقل السؤال البيئي إلى مراحل الإنتاج الأولية: كيف يتم إنتاج الهيدروجين نفسه.
السياق العالمي
الهند لا تدخل منطقة مجهولة. فقد أدخلت ألمانيا بالفعل قطارات الركاب التي تعمل بالهيدروجين في الخدمة التجارية، مستبدلةً وحدات الديزل في الشبكات الإقليمية حيث قررت السلطات عدم التوجه نحو الكهربة. واختبرت اليابان مفاهيم السكك الحديدية الهيدروجينية كجزء من رؤيتها الأوسع للمجتمع الهيدروجيني، حيث تدرس كيفية ملاءمة هذه التكنولوجيا لاستراتيجية أمن الطاقة الوطنية. كما أجرت الصين تجارب على عدة خطوط، مستكشفةً أداء خلايا الوقود عبر مناخات وأنماط تشغيل مختلفة. كما مولت الولايات المتحدة عروضاً توضيحية أيضاً، لا سيما في ممرات التنقل اليومي حيث لا يزال الديزل مهيمناً وتظل الإرادة السياسية لمد الأسلاك العلوية ضعيفة.
تتعامل كل دولة مع هذه التكنولوجيا بقيود مختلفة. تركز ألمانيا على استبدال أساطيل الديزل المتقادمة في المناطق التي يُستبعد فيها تركيب الأسلاك العلوية. وتتعامل اليابان مع السكك الحديدية كعنصر واحد في اقتصاد هيدروجيني أوسع. بينما تقيم الصين حجم التصنيع. أما بالنسبة للهند، فتكمن الجاذبية في إزالة الكربون من وسائل النقل في "الميل الأخير" دون استنزاف ميزانية رأس المال في الأسلاك والمحطات الفرعية للمسارات ذات الكثافة المنخفضة.
تجربة الركاب
بالنسبة للمسافر الذي يستقل القطار من "سوني بات" أو "جيند"، فإن الفرق غير مرئي إلى حد كبير. فالعربات تحمل نفس الحشود، والجدول الزمني يتوافق مع الأنماط الحالية، كما تحافظ هيكلية التعرفة على القدرة على تحمل تكاليف التنقل اليومي. وعند الاقتراب، تكون العلامات الوحيدة هي غياب سخام الديزل عن حافة الرصيف، والانطلاق الأكثر هدوءاً وسلاسة؛ إذ يستجيب نظام الدفع الكهربائي بشكل فوري أكثر من محرك الديزل الذي يصارع ناقل حركة ثقيلاً.
إن التشغيل بسرعة 75 كم/ساعة خلال هذه المرحلة الأولية يمنح السكك الحديدية مساحة لدراسة استهلاك الطاقة، والاهتزازات، وإجراءات الطاقم دون دفع المعدات إلى سقف تصميمها البالغ 110 كم/ساعة. إن هذه الفجوة بين القدرة والممارسة الحالية هي أمر معتاد عند إدخال أي معدات متحركة جديدة، لكنها تكتسب أهمية خاصة هنا لأن قطارات الهيدروجين لا تزال تحمل سمعة كونها تجريبية. لذا، فإن إثبات قدرتها على الالتزام بجدول زمني دقيق عند سرعة الخط أمر ضروري لكسب ثقة كل من المشغلين والجمهور المسافر.
تطلع إلى المستقبل
إن الـ 900 كيلومتر التي تم قطعها في خمسة أيام هي مجرد بداية وليست نهاية المطاف. سيتطلب توسيع نطاق الجر الهيدروجيني عبر السكك الحديدية الهندية حل مشكلات لا يمكن لمشروع تجريبي واحد معالجتها. يجب أن يصبح إنتاج الهيدروجين نفسه أكثر نظافة. حالياً، الكثير من