氢燃料电池机车将在未来运行

在全球交通行业环保减排的背景下，氢燃料电池机车曾经是可以替代柴油机车的下一代铁路机车的热门方案。

2022年8月24日，德国西北部萨克森州一段铁路上正式投入使用14列氢燃料电池客运机车。据当时报道，这是世界上第一条氢动力机车专线。

2023年8月3日，氢燃料电池机车在运行近一年后被宣布停运。主管部门表示，电力驱动机车将在未来运行。

即将被取代的氢燃料电池客运机车在德国下萨克森州运行，当时是15辆柴油机车的“继任者”。它们是由法国阿尔斯通公司设计的，仅由氢燃料电池发电，里程1000公里，最高速度140公里。机车在行驶过程中具有非常好的噪声控制能力，在行驶过程中没有排放，只有水蒸气和冷凝水释放到环境中。

萨克森州州长Stepan Weil曾表示，氢燃料电池机车项目共耗资9300万欧元，是国家环保经济的旗帜项目。由于火车太重，依靠电池供电不是可行的选择，氢燃料电池机车被认为是传统柴油机车最实用的环保替代品之一。

然而，在随后的运行过程中，氢燃料电池机车存在各种问题：多次脱轨；铁路线路要求高，需要持续的硬件和软件改造；氢燃料电池机车司机短缺，冬季加氢站问题频繁。同时，根据巴登-符腾堡州2022年委托的一项研究，从长远来看，氢燃料电池机车的运营成本可能比其他电动机车高80%。

德国电子信息技术协会对氢燃料电池机车的成本分析指出，氢燃料电池机车在非电气化线路上没有成本优势，而不是柴油机车和动力电池机车。在预期的30年生命周期中，可再生能源水解制氢过程的能源转化效率低于80%，燃料电池组件的工作效率不能超过70%，导致氢能机车的能源效率仅为50%左右。经核算，动力电池机车的电能费用约为2500万欧元，而燃料电池机车的氢能费用约为4500万欧元。

这将导致一辆氢燃料电池机车的总成本比动力电池机车高出5900万欧元。如果考虑机车零部件的回收利用，氢燃料电池机车的整个生命周期成本相当于动力电池机车的135%。

另一方面，目前燃料电池组件在高强度和复杂条件下的使用寿命有限。据估计，燃料电池组件在30年内至少需要更换7次，相当于5800万欧元的额外费用。

氢能价格高，燃料电池组件更换成本高，是造成成本差异的关键。

最后，今年8月初，LVNG铁路公司宣布取消氢燃料电池计划。未来，这些铁路线路将过渡到电池驱动系统：下萨克森州官员计划到2029年引进102辆新型动力电池机车和27辆由恒定电力架空电力线供电的电动机车，到2037年淘汰所有柴油机车。

法国阿尔斯通公司估计，仅在德国，未来就将有2500到3000辆柴油机车被氢燃料电池机车取代。氢燃料电池机车的崩溃将打击市场对氢能动力的“乐观”预测。

德国不是唯一一个投资氢燃料电池机车的人。中国、英国、日本、法国和韩国都在积极推进氢燃料机车的研究和示范。目前还不清楚德国铁路计划的变化是否或如何影响其他地区的氢燃料电池机车项目。

氢能和纯电能的竞争不仅存在于火车行业，也存在于汽车行业。两者之间的竞争也是一个讨论已久的话题。目前，纯电力在技术路线和市场竞争方面具有明显的优势，氢能的高成本和运输和储存难度仍是无法突破的瓶颈。

氢能、纯电或其他交通行业环境保护的终极未来越来越不确定。

编辑丨杨果

排版丨郑莉

Popsci的来源，Hydrogen insight