نوع جدیدی از قطار در دشتهای شمالی
راهآهن هند روزانه بیش از سیزده میلیون مسافر را جابهجا میکند. برای تقریباً همه آنها، سفر یا به معنای صدای همیشگی یک لوکوموتیو الکتریکی است که از خطوط هوایی (کاتنری) برق میگیرد، یا غرش سنگین یک موتور دیزلی که سوخت را در محفظه احتراق میسوزاند. گزینه سوم هرگز در مقیاس تجاری در این کشور وجود نداشته است. اما این وضعیت زمانی تغییر کرد که اولین قطار مسافربری با پیل سوختی هیدروژنی هند در مسیر جیند-سونیپات در ایالت هاریانا وارد خدمت منظم شد. در طول پنج روز نخست عملیات تجاری، این قطار تقریباً ۹۰۰ کیلومتر را پیمود. این اعداد فراتر از یک نقطه عطف ساده هستند؛ آنها نشاندهنده آغاز یک آزمایش زنده و درآمدزا برای بررسی این موضوع هستند که آیا هیدروژن میتواند جایگزین دیزل در مسیرهایی شود که شاید هرگز شاهد نصب خطوط هوایی نباشند.
چه چیزی این قطار را متمایز میکند
از روی سکوی ایستگاه، ممکن است قطار انقلابی به نظر نرسد. این قطار مجموعهای شامل ده واگن با ظرفیت ۲۶۰۰ مسافر است. نرخ کرایهها نیز کاملاً در دسترس مسافران عادی باقی مانده و بسته به مسافت، بین ۱۰ تا ۲۵ روپیه متغیر است. سرعت طراحی آن به ۱۱۰ کیلومتر در ساعت میرسد، اگرچه در حال حاضر برای اینکه خدمه بتوانند عملکرد و راحتی مسافران را در این دورههای اولیه نظارت کنند، با سرعت محافظهکارانهتر ۷۵ کیلومتر در ساعت فعالیت میکند.
تفاوت اصلی در زیر کف قطار نهفته است. به جای یک واحد قدرت دیزلی معمولی، این قطار نیروی محرکه خود را از دو سیستم هیدروژن-الکتریکی ۱۲۰۰ کیلوواتی میگیرد. هر واحد شامل پشتههای پیل سوختی است که انرژی شیمیایی را مستقیماً و بدون احتراق، به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. هیدروژن ذخیرهشده با اکسیژن کشیده شده از هوای اطراف واکنش میدهد. این واکنش الکتروشیمیایی، الکتریسیته لازم برای به حرکت درآوردن موتورهای کششی را تولید میکند و وقتی فرآیند کامل شد، تنها خروجی آن بخار آب و گرما است. هیچ دود، ذرات معلق دیزلی و دیاکسید کربنی از اگزوز خارج نمیشود.
از آنجایی که احتراق داخلی وجود ندارد، سیستم انتقال قدرت قطار نسبت به معادل دیزل-الکتریکی خود، قطعات متحرک بسیار کمتری دارد. صدا و لرزش به طرز محسوسی کاهش مییابد. برای خدمه، این به معنای کابین آرامتر است و برای مسافران، به معنای سفری نرمتر و هوای پاکتر در سکوهای ایستگاه.
یک تأسیسات اختصاصی برای ذخیرهسازی و سوخترسانی هیدروژن در جیند مستقر شده است. نگه داشتن یک قطار پیل سوختی در سرویسهای روزانه، مستلزم هیدروژن فشرده، پروتکلهای جابهجایی تخصصی و کارکنان آموزشدیده است. راهآهن هند تصمیم گرفته است این قابلیت را در یک انتهای مسیر ایجاد کند تا قطار بتواند بدون فاصله گرفتن زیاد از پایگاه تأمین خود، سوختگیری کرده و مسیر را بازگردد.
چرا هیدروژن برای هند منطقی است
راهآهن هند دههها صرف گسترش خطوط برق هوایی در شبکه وسیع خود کرده است، با این حال برقیسازی کامل همچنان هدفی دور از دسترس است. هزاران کیلومتر از مسیرها از مناطقی عبور میکنند که نصب تیرهای کاتنری در آنها از نظر زمینشناسی دشوار، از نظر اقتصادی کمسود یا از نظر فرهنگی حساس است. بخشهای کوهستانی دورافتاده، مناطق بیابانی و کریدورهای میراث فرهنگی همگی با یک مشکل روبرو هستند: مسافران انتظار خدمات قابل اعتماد دارند، اما زیرساختهای مورد نیاز برای نصب سیمها و ساخت پستهای برق کششی میتواند بیش از آنچه ترافیک مسافربری توجیه میکند، هزینه داشته باشد.
هیدروژن راهی برای خدمترسانی به این خطوط، بدون نیاز به انجام عملیات عمرانی عظیم، ارائه میدهد. یک قطار پیل سوختی میتواند با حداقل تغییرات در حریم خط، روی ریلهای موجود حرکت کند. نیازی نیست هزاران تن کابل مسی و فولادی را در بالا نصب کنید؛ شما فقط به یک نقطه سوخترسانی نیاز دارید که تنها بخش کوچکی از فضای مورد نیاز برای برقیسازی کامل را اشغال میکند.
آزمایشهای آزمایشی جیند-سونیپات، این منطق را در زمینهای هموار و ساده آزمایش میکنند، پیش از آنکه این فناوری به محیطهای سختتر راه یابد. جغرافیای هاریانا چشمگیر نیست، اما کاربردی است. مهندسان میتوانند دادههای واقعی در مورد مصرف سوخت، قابلیت اطمینان، ترمزگیری و زمانبندی را بدون پیچیدگیهای ناشی از شیبهای تند یا قوسهای تند جمعآوری کنند.
در حال حاضر، واحدهای چندگانه دیزلی (DMU) مسئولیت هزاران کیلومتر از خدمات حومهای و روستایی را در سراسر کشور بر عهده دارند. آنها در نزدیکی ایستگاههای پرجمعیت، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق منتشر میکنند. قطارهای هیدروژنی این آلایندههای محلی را به طور کامل حذف میکنند و مسئله زیستمحیطی را به مرحلهای بالاتر، یعنی نحوه تولید خودِ هیدروژن، منتقل میکنند.
بافت جهانی
هند وارد قلمرو ناشناختهای نمیشود. آلمان پیش از این قطارهای مسافربری با سوخت هیدروژن را وارد خدمت تجاری کرده و در شبکههای منطقهای که مقامات تصمیم به برقیسازی نگرفتهاند، جایگزین واحدهای دیزلی کرده است. ژاپن مفاهیم ریلی هیدروژنی را به عنوان بخشی از چشمانداز گستردهتر «جامعه هیدروژنی» خود آزمایش کرده و در حال مطالعه چگونگی انطباق این فناوری با استراتژی امنیت انرژی ملی است. چین نیز آزمایشهایی را در چندین خط اجرا کرده و در حال بررسی عملکرد پیلهای سوختی در اقلیمها و الگوهای عملیاتی مختلف است. ایالات متحده نیز نمایشهای عملیاتی را تأمین مالی کرده است، بهویژه در کریدورهای مسافربری که دیزل همچنان در آنها غالب است و اراده سیاسی برای نصب خطوط برق هوایی ضعیف است.
هر کشور با محدودیتهای متفاوتی به این فناوری نزدیک میشود. تمرکز آلمان بر جایگزینی ناوگان دیزلی فرسوده در مناطقی است که احتمال نصب خطوط برق هوایی در آنها کم است. ژاپن با راهآهن به عنوان یکی از گرههای اقتصاد گستردهتر هیدروژنی برخورد میکند. چین مقیاس تولید را ارزیابی میکند. برای هند، جذابیت این فناوری در کربنزدایی از اتصال «آخرین مایل» نهفته است، بدون اینکه بودجه سرمایهای صرف هزینههای سیمکشی و پستهای برق برای مسیرهای کمتراکم شود.
تجربه مسافران
برای مسافری که در سونپات یا جیند سوار قطار میشود، تفاوتها تا حد زیادی نامحسوس است. واگنها همان حجم از مسافران را جابهجا میکنند. برنامه زمانی با الگوهای موجود مطابقت دارد. ساختار نرخ کرایه، تردد روزانه را مقرونبهصرفه نگه میدارد. در نمای نزدیک، تنها نشانهها، نبودِ دوده دیزل در لبه سکو و حرکتِ آرامتر و نرمتر هنگام خروج است. یک سیستم محرکه الکتریکی نسبت به موتور دیزلی که با یک گیربکس سنگین دستوپنجه نرم میکند، واکنش سریعتری نشان میدهد.
فعالیت با سرعت ۷۵ کیلومتر بر ساعت در این مرحله اولیه، به راهآهن این امکان را میدهد تا بدون فشار آوردن به سختافزار تا سقف طراحی ۱۱۰ کیلومتر بر ساعت، مصرف انرژی، لرزش و رویههای خدمه را مطالعه کند. این شکاف بین توانمندی و عملکرد فعلی برای معرفی هرگونه ناوگان ریلی جدید استاندارد است، اما در اینجا اهمیت ویژهای دارد زیرا قطارهای هیدروژنی هنوز شهرت به عنوان فناوری آزمایشی را با خود دارند. اثبات اینکه آنها میتوانند در سرعت خط، برنامه زمانی دقیقی را رعایت کنند، برای جلب اعتماد اپراتورها و عموم مسافران ضروری است.
نگاه به آینده
۹۰۰ کیلومتر طی شده در پنج روز، یک شروع است، نه یک نقطه پایان. گسترش کشش هیدروژنی در سراسر راهآهن هند مستلزم حل مشکلاتی است که یک پروژه آزمایشی واحد نمیتواند آنها را برطرف کند. خودِ تولید هیدروژن نیز باید پاکتر شود. در حال حاضر، بخش زیادی از