С голубым вагоном. Каким будет российский водородный поезд и зачем он нужен

В первом отечественном водородном поезде для силовой установки выделили отдельный вагон. Это даст шанс переоборудовать состав под другие виды топлива, если эксперимент провалится.

Силовая секция

3 декабря «Трансмашхолдинг» впервые раскрыл устройство первого в России водородного поезда. Рендеры и краткая информация о тяговой установке были опубликованы в статье «Трансмашхолдинга» в журнале «Техника железных дорог». Силовую установку с применением водородных топливных элементов разместят внутри бустерного вагона.

Для обеспечения тяги будут использоваться топливные элементы с мембраной из полимерногоэлектролита (PEM). Их планируется закупать в Китае. Саму силовую установку на рендерах не показали. Но в публикации отмечается, что бустерный вагон не будет закрыт для пассажиров. Через него планируется обеспечить сквозной проход, также там планируется обустроить санитарные комнаты.

Систему хранения, вмещающую 230 кг газообразного водорода, установят на крыше бустерного вагона.

Это решение отличается от разработок других крупных международных игроков -  Alstom, Siemens, CRRC, в поездах которых на крыше располагается и силовая установка, сообщил Mashnews управляющий партнер, сооснователь Rollingstock Agency Александр Поликарпов.

«Если опытная эксплуатация покажет неэффективность водорода, тогда «Трансмашхолдинг» сможет с минимальными издержками осуществить замену водородной установки на дизельную/газомоторную, что позволит обеспечить продолжение эксплуатации подвижного состава», - отметил Александр Поликарпов.

Вопрос не праздный. Эксперименты с транспортом на водородном топливе проходят во многих странах мира, но пока экономические перспективы выглядят туманно.

«Водородный железнодорожный транспорт, как минимум, дорогой, потому что это новая технология. Тем не менее заниматься внедрением водорода на транспорте необходимо, чтобы иметь свои наработки в этой области. Со временем технологии в этой области будут совершенствоваться и позволят перейти к их коммерческому использованию», - рассказал Mashnews заместитель генерального директора Института проблем естественных монополий Олег Трудов. Собеседник редакции обратил внимание на то, что внедрение водородных поездов требует развития технологий производства водорода, в том числе сверхчистого, необходимы решения по хранению, транспортировке водорода и его внедрению в производственные процессы.

Водородный поезд от Alstom

Топливо из кластера

Испытания первого российского водородного поезда «Трансмашхолдинг» намерен провести в 2025 году на Сахалине. Там создан Восточный водородный кластер, один из главных его объектов — водородный завод. На предприятии должен производиться низкоуглеродный водород из природного газа и его сжижение. На официальном сайте Восточного водородного кластера указано, что запуск первой очереди производства намечен на 2027 год. При этом еще в январе 2023 года сроки были другими - «Российская газета», в частности, сообщала, что производство собираются открыть в 2025-м.

И это не первое изменение в графике. В 2021-м году, когда проект только запускался, «Коммерсантъ» со ссылкой на губернатора Сахалинской области Валерия Лимаренко указывал, что завод заработает в 2024-м.

Похожая ситуация и с самим проектом водородного поезда. В 2021-м году сообщалось, что водородные поезда начнут курсировать по Сахалину в 2023-2024 годах. Сейчас расклад другой — завершить испытания поезда «Трансмашхолдинг» намерен в 2026 году, а регулярные пассажирские перевозки могут начаться в 2028-м.

Помимо топлива с пока еще непостроенного завода, водородному поезду потребуется особая транспортная инфраструктура.

«В рамках проекта «Водородный поезд» инфраструктуру заправочного комплекса по обслуживанию и заправке водородного поезда будет строить ГК «Росатом», а также в дальнейшем обеспечивать работу заправочного комплекса и поставлять водород для заправки поезда», - рассказал Mashnews директор АНО «УК Восточный водородный кластер» Андрей Горбунов.

Первый водородно-заправочный комплекс планируется построить в депо города Холмск в 2025 году, второй должен появиться в Южно-Сахалинске в 2027-м.

Олег Трудов отметил, что помимо заправочных станций для полноценного функционирования водородных поездов требуется также инфраструктура для транспортировки сжиженного водорода и центры технического обслуживания поездов со специалистами особой квалификации.

Зачем изобретать поезд

Российский водородный поезд сам «Трансмашхолдинг» позиционирует в первую очередь как экологичное решение за счет отсутствия загрязняющих выбросов и токсичных отходов. А еще водородные поезда производят меньше шума. Но технология водородного транспорта новая, и пока многие вопросы, касающиеся долговременной эксплуатации таких составов, лежат скорее в теоретической плоскости.

«Эффективность использования водородных поездов до сих пор остается довольно спорной. В мире ажиотаж по реализации этих проектов подогревается экологической повесткой и ожиданиями соответствующей значительной господдержки. Однако даже экологичность водородных поездов с учетом полного цикла создания новой заправочной, обслуживающей инфраструктуры и последующей утилизации  по отношению даже к современным дизелям Stage 4-5 еще не доказана. В Европе, лидирующей по внедрению водородных поездов, все чаще звучат скептические оценки по дальнейшему развитию водорода на железной дороге. В Германии недавно один из перевозчиков и вовсе жестко раскритиковал водородные поезда от Alstom, указав на их, цитирую, «фундаментальную ненадежность», - рассказал Александр Поликарпов.

Водородный поезд — дорогая разработка. В 2021 году «РБК» сообщал, что стоимость создания семи водородных поездов составляет 3 млрд рублей. Минпромторг субсидирует проект на 400 млн рублей.

По словам Олега Трудова, пока понять, в какую сумму будет обходиться эксплуатация водородного подвижного состава, невозможно, ведь вся инфраструктура создается с нуля, также неясна стоимость водородного топлива.

«Нужно топливо очень высокой степени очистки, поэтому оно не может быть дешевым, особенно если учесть сложность в хранении и транспортировке водорода, а также потери на различных этапах технологического процесса», - пояснил Олег Трудов.

При этом пассажировместимость у поездов будет небольшая — в составе с двумя пассажирскими вагонами максимум — 551 человек, с тремя — 875. Это с учетом стоячих мест.

«Опыт коммерческой эксплуатации водородных и аккумуляторных поездов в Германии показывает, что по стоимости жизненного цикла аккумуляторные поезда более дешевые. Водородные поезда внедрялись исключительно благодаря субсидиям со стороны федерального правительства и земель. Без этой поддержки водородные поезда пока не могут успешно конкурировать с аккумуляторными и дизельными составами. Более того, в силу новизны технологий водородные поезда имеют более низкий уровень надежности», - констатировал Олег Трудов.

Тем не менее, эксперты не сомневаются в том, что отечественный водородный поезд нужен.

«Магистральный транспорт, включая железнодорожный, уже подходит к необходимости перехода на новый источник энергии. Поэтому в России, как и в большинстве стран мира, тестируются новые виды альтернативной тяги. Еще ни у кого в мире нет четкого понимания, какой источник питания будет оптимальным и со временем станет новым стандартом. Только тестовые проекты, то есть классический метод проб и ошибок, позволят выявить новый вид тяги. Например, в прошлом веке переход от паровозов к тепловозам и электровозам занял около 30 лет и сопровождался той же дискуссией о надежности, мощностях для снабжения электроэнергией/топливом», - привел пример Александр Поликарпов.

Альтернатива электрификации и дизелю

Эксперты отмечают, если водородные поезда хорошо себя зарекомендуют, то им может найтись место не только на Сахалине.

«Водородные поезда могут быть актуальны в России благодаря особенностям географии и железнодорожной сети. Россия обладает значительными территориями с неэлектрифицированными участками железных дорог. Водородные поезда могут стать альтернативой дизельным составам, что особенно важно в контексте глобального тренда на декарбонизацию», - сказал Mashnews эксперт консалтинговой компании «Рельсы&Шпалы» Артем Ужанский.

По словам управляющего партнера, лидера практики консалтинга  Kasatkin Consulting Дмитрия Касаткина, в России не электрифицировано около половины сети, но на эту долю приходится всего 15% перевозок.  Затраты на создание водородной инфраструктуры и запуск по таким дорогам водородных поездов могут оказаться в два-три раза ниже, чем электрификация этих участков.

Дмитрий Касаткин отметил, что внедрение водородных поездов может быть перспективно в регионах Восточной Сибири, а также в Архангельской и Мурманской областях, где сейчас продолжают активно эксплуатироваться дизельные локомотивы. «Водородные поезда способны заменить дизельные при условии значительного снижения стоимости водородного топлива и масштабирования его производства. В ряде случаев это экономически выгоднее, чем электрификация малозагруженных линий. Масштабное внедрение возможно в ближайшие 10–15 лет. В этом случае водородные поезда станут конкурентоспособными с дизельными локомотивами даже на текущих тарифах», - дал свой прогноз Дмитрий Касаткин.

«Полноценная электрификация сегодня обеспечивает наиболее высокую пропускную способность железнодорожной линии по сравнению с другими видами тяги, поэтому электрификации пока нет замены на загруженных направлениях», - констатировал Александр Поликарпов.

Но на маршрутах с относительно небольшим трафиком варианты есть. По словам эксперта, именно на таких участках в ближайшие годы развернется конкуренция между традиционными дизельными машинами и новыми видами: водородными, газомоторными, аккумуляторными, а также различными гибридами.

Самый заметный конкурент — поезда на газомоторном топливе, поскольку создать заправочную и обслуживающую инфраструктуру под газовую тягу проще, чем для водородных поездов.

 «Выбор вида тяги будет зависеть от комплекса факторов, включая экономическую эффективность и стоимость жизненного цикла, безопасность, ремонтопригодность, импортонезависимость, возможность утилизации и общую экологичность технологии. По моему мнению, в ближайшие 20 лет в основном будут применяться различные гибридные машины или традиционные решения», - рассказал Александр Поликарпов.

«Запас хода водородного поезда, который разрабатывается «Трансмашхолдинг», составляет до 800 км, но у него небольшая пассажировместимость. Он может использоваться в междугороднем сообщении с расстоянием до 400 км, чтобы можно было ограничиться одной заправочной станцией. При этом желательно, чтоб водород производился вблизи заправочной станции. Так как водородный поезд оснащен аккумуляторами, лучше не использовать его в зоне климата с большими амплитудами зимних температур. Можно, конечно, применять литий-титанатные батареи, они более стойкие к перепадам температур, но это ведет к увеличению массогабаритных характеристик поезда, что критично для самой концепции поезда», - отметил Олег Трудов.

Эксперты отметили, что пока ставки на широкое внедрение водородных поездов не делаются. Технология дорогая, а пассажиры вряд ли захотят переплачивать. Но без тестирования понять потенциал водородных поездов невозможно.