Eléggé környezetbarát-e a vasút, avagy a közlekedés szén-dioxid-mentessé tétele
A Midlands Connect szubnacionális közlekedési szervezet vasúti stratégiáért felelős vezetője, Richard Mann elmagyarázza, hogy milyen különböző módokon lehet a vasút szén-dioxid-mentessé tételét megvalósítani Közép-Angliában, és hogy a Midlands hogyan képes megfelelni az ezzel járó kihívásoknak.
Tanácsot szeretnénk adni az Egyesült Királyság kormányának, hogy miként lehetne a közlekedés valamennyi formáját szén-dioxid-mentessé tenni Közép-Angliában. A Midlands Connectnél elsődleges célunk a teherautók és személygépkocsik, tehát a legnagyobb szén-dioxid-kibocsátók szén-dioxid-mentessé tétele. Az Egyesült Királyság kormánya nemrégiben bejelentette a Londontól Sheffieldig tartó Midland MainLine (közép-angliai fővonal – a szerk.) villamosítását. Ez az izgalmas hír azt jelenti, hogy az összes észak–déli fővonalunk villamosított lesz. De mi a teendő a helyi közösségi közlekedéssel, az egész országot átszelő járatokkal és a teherfuvarozással?
Tekintettel arra, hogy az Egyesült Királyság sűrű vasúthálózatának villamosítása magas költségekkel jár, érdeklődve figyeljük az akkumulátor- és a hidrogéntechnológia fejlődését, különösen a németországi Schleswig-Holsteinben megfogalmazott, az akkumulátoros villamos vonatokra vonatkozó javaslatokat, amelyeket a meglévő 15 kV-os villamosítás segítségével fognak tölteni. Megfelelő lehet-e ez számunkra Közép-Anglia területén, lefedve a villamosított fővonalak közötti hézagokat, vagy ez csak kifogás a megfelelő villamosítás késleltetésére? Áttekintettük a jelenlegi legmodernebb technológiát, és a következőket találtuk.
Az ilyen, felsővezeték alatt közlekedő és menet közben újratölthető akkumulátorú vonatok esetében kompromisszumot kell kötni a hatótávolság, a töltési sebesség és a súly tekintetében. Minden kocsi padlója alatt négy–öt tonna lítium-titanát-oxid akkumulátornak van hely, ami körülbelül tíz százalékkal növeli a vonat tömegét. Ez körülbelül hatvan kilométeres vezeték nélküli hatótávolságot tenne lehetővé az akkumulátorok túlterhelése nélkül; a korlátot az jelenti, hogy legalább harminc kilométer hosszon lenne szükség villamosításra az akkumulátorok menet közbeni feltöltéséhez. A feltöltés természetesen a végállomásokon vagy a nagyobb állomásokon történő megállással is elvégezhető, de ez nem praktikus megoldás az egész országot átszelő járatok esetében.
Egyértelműnek tűnik, hogy az akkumulátoros-villamos meghajtás valószínűleg a rövidebb távú elővárosi járatoknál lesz a leghasznosabb, olyanoknál, amelyek a nagyvárosokban és azok környékén közlekednek. Gazdaságosság szempontjából elég jónak tűnik: a dízelüzemhez képest jelentős az üzemeltetés költségeinek megtakarítása, s mivel az Egyesült Királyságban a villamosítás nagyon drága, a végállomáson való feltöltés a feltehetően takarékosabb megoldás. Hogy minden összeálljon, a villamosítás és a vonatforduló idején történő töltés észszerű kombinációját keressük ott, ahol ez hatékonyan megvalósítható.
A másik korlát az akkumulátoros-villamos rendszerrel kapcsolatban az, hogy a vonat minimális hossza három kocsi kell legyen ahhoz, hogy a 25 kV-os felsővezetéki feszültséggel együttműködő vontatási berendezéseket és az akkumulátorokat is el lehessen helyezni. Ez a vonathossz viszont több annál, mint amennyi bizonyos vidéki szolgáltatásokhoz szükséges. Nincs sok értelme annak, hogy harminc százalékot megtakarítsunk az üzemeltetési költségeken, ha ötven százalékkal több kocsit kell vontatni.
A vidéki viszonylatok szempontjából praktikusabb alternatíva lehet egy tisztán akkumulátoros vonat, amelyet a végállomáson egyenáramról töltenének fel. Így nem lenne szükség 25 kV-os betáplálásra, és nagyobb lenne a hatótávolság, de még mindig nem lenne elég például a lincolnshire-i járatokhoz, amelyek vonala körülbelül 130 kilométer hosszú. Lincolnshire-ben (Közép-Kelet-Anglia – a szerk.) ez csak úgy működhetne, ha minden vonat körülbelül 10–15 percet állna Lincolnban, amíg az akkumulátorai feltöltődnek.
Megvannak a hidrogén felhasználásának is a maga korlátai, nevezetesen a nagy nyomású üzemanyagtartályok sokkal több helyet foglalnak el, mint a hagyományos dízeltartályok, és biztonsági aggályok merülnek fel a padló alatt történő elhelyezésük miatt. A jelenlegi tervek szerint az ülőhelyek egy részét a hidrogéntartályok foglalnák el, de annak is megvan a határa, hogy milyen mennyiségig vagyunk hajlandóak feláldozni az ülések számát. Lehetséges lenne a hidrogéntartályok elhelyezése a tetőtérben, de az Egyesült Királyságban a szűkre szabott űrszelvény miatt ez elég nagy kihívást jelent.
Megvizsgáltuk azt a lehetőséget, amely az ülések nagyjából egytizedének a „feláldozásával” körülbelül ezer kilométeres hatótávolságot eredményez. Az ezer kilométer hatótávolság nagyjából egy vonat által egy nap leforgása alatt megtett távolságnak felel meg, de az, hogy ezt a távolságot mindennap megfuthatja-e az adott vonat, az attól függ, hogy éjszaka olyan helyen tartózkodik-e, ahol meg lehet tölteni a tartályokat. Sajnos vidéki szolgáltatásainknál éjszakára gyakran tárolóvágányokon vagy kis, vidéki állomásokon maradnak a vonatok, és a fordájuktól függően két–háromnaponta térnek vissza honos állomáshelyükre. Azaz vagy a hatótávolság kétszeresére lenne szükségünk, vagy a vonatokat „kiszerelésük” érdekében napközben ki kellene vonni a forgalomból. Még ha át is tudnánk szervezni az üzemeltetést úgy, hogy minden vonat minden éjjel visszatérjen egy üzemanyagtöltő csomópontba, a gazdaságosság elérése még mindig elég nehéz feladatnak tűnik.
A kormány új szén-dioxid-kibocsátási költségeit használtuk az értékeléshez és az elektrolízissel előállított zöld hidrogén értékeléséhez, de az üzemanyagtöltő berendezés megtérülési ideje még mindig néhány évtizedet tesz ki. Az üzemanyagárakkal kapcsolatban sok az ismeretlen tényező a következő évtizedekben, így egyes szolgáltatások esetében a hidrogén lehet a legjobb megoldás, bár az akkumulátor jelenleg biztonságosabb megoldásnak tűnik.
Áttekintettük a teherszállítás villamosításának valószínűsíthető gazdaságosságát is. Az árufuvarozáshoz szükséges vontatásienergia-mennyiség nagyságrendje erősen megnehezíti az akkumulátor vagy a hidrogéntechnológia alkalmazását, és bár célszerű lenne a tehervonatok mozdonyába olyan akkumulátorokat szerelni, amelyek lehetővé teszik 15 kilométer kis sebességgel történő megtételét, a távolsági vonalakon az akkus közlekedés huzamosabb ideig, ráadásul nagyobb sebességgel, kivitelezhetetlen. A hidrogén esetében hasonló problémák merülnek fel a személyszállító vonatoknál, mivel a vonat hosszának jelentős részét fel kellene áldozni az üzemanyagtartályok elhelyezésére. Nem teljesen lehetetlen, de a villamosítást sokkal inkább előnyben kell részesíteni.
Az elmúlt néhány évben az Egyesült Királyság stratégiája az volt, hogy másodlagos útvonalakat alakítson ki a növekvő intermodális árufuvarozási piac számára. Ez ugyan részben lehetővé tette, hogy tehervonatok elkerüljék a londoni hálózat szűk keresztmetszeteit, de a nem villamosított útvonalakra átirányítva az óránként mindössze egy vagy két tehervonat leközlekedtetése nem oldotta meg a problémákat. Sajnos a villamosítás költsége olyan magas, hogy Felixstowe, azaz az Egyesült Királyság legnagyobb konténerterminálja és Közép-Anglia közötti fő szállítási útvonalak villamosításának megtérülési ideje több mint egy évszázad (!) lenne.
Bizonyos szempontból a vasúti árufuvarozás villamosítása másodlagos fontosságú a modális váltás eléréséhez képest.
A vasúti árufuvarozás a közúti szállításnál háromnegyedével kevesebb üzemanyagot használ fel,
ami azt jelenti, hogy a legnagyobb szén-dioxid-csökkentő hatás a közútról a vasútra való áttérésből származik. Ugyanakkor még mindig kiábrándító, hogy a vasút-villamosítás költségei – legalábbis egyelőre – megfizethetetlennek tűnnek.
A vasúti szén-dioxid-mentesítési technológia valóban ugrásszerűen fejlődik. Úgy tűnik, hogy a helyi szolgáltatások előtt számos olyan életképes lehetőség kínálkozik, amelyek nem igényelnek nagyszabású villamosítást. Ennek ellenére a villamosítási költségeknek továbbra is csökkenniük kell, ha esélyt akarunk adni a hosszabb távolságot lefedő szolgáltatások és a teherszállítás teljes üvegházhatásúgáz-mentesítésére. Az Egyesült Királyság egész területére kiterjedő közlekedés szén-dioxid-mentesítésének 2050-ben esedékes bevezetésével megkezdődött a verseny a vasút szén-dioxid-semlegességének eléréséért.
Richard Mann
(A szerző a Midlands Connect, Közép-Anglia szubnacionális közlekedési szervezetének vasúti stratégiáért felelős vezetője. Ő dolgozza ki a regionális intercity-szolgáltatásokba és a vasúti árufuvarozásba való beruházás átfogó érveit, hogy kiegészítse a High Speed 2 (HS2) Birminghambe és Közép-Kelet-Angliába való megérkezését a következő két évtizedben. Mann korábban a West Coast és a CrossCountry intercountry franchise-ok üzemeltetőjénél dolgozott elemzői és kereskedelmi szerepkörben, valamint tanácsadóként.)
(A jogtulajdonos engedélyével megjelent a Magyar Vasút 2022/14. számában. A Hungrail Magyar Vasúti Egyesület kéthetente megjelenő szakmai kiadványa előfizethető a magyarvasut@hungrail.hu villanyposta címen.)
* * *
Indóház Online – Hivatalos oldal: hogy ne maradj le semmiről, ami a földön, a föld alatt, a síneken, a vízen vagy a levegőben történik. Csatlakozz hozzánk! Klikk, és like a Facebookon!
