Nem tud elég hatékony lenni: feladja a hidrogénhajtást az Alstom

A francia vállalat szerint a technológia még nem elég érett, a ráfordított idő és pénz okán pedig jó eséllyel soha nem is lehet. A lépés fordulópontot jelenthet az európai vasút számára.

Az évtizedek óta az európai vasúti innováció éllovasának számító Alstom bejelentette: határozatlan ideig szünetelti a hidrogénvonatok fejlesztését. A korábban megrendelt hidrogénvonatok szállítását még teljesíti a cég, de már nem fejleszt, miután Franciaország visszavonta az állami társfinanszírozást, mely egy úgynevezett „közös európai érdeket szolgáló, fontos beruházáshoz” (IPCEI) kapcsolódott. A gyártóóriás a hidrogéntechnológiával foglalkozó dolgozókat más projektekhez csoportosítja át.

Egy ilyen léptékű döntést sosem hirtelen hoznak meg a nagy gyártók; általában a valós eredmények, a piaci kereslet és a tőkeprioritások hosszas belső értékelése következtében jönnek létre. Az elmúlt évtized során a hidrogénüzemet a nem villamosított regionális útvonalak dekarbonizációjának egyik komoly, valós alternatívájának vélték, lévén nem szükséges hozzá a felsővezeték költséges kiépítése. Amikor azonban a technológia zászlóját vivő gyártó azt jelzi, hogy a további fejlesztést már sem a gazdaság, sem a politika nem támogatja, az fordulópontot jelent abban, hogy Európa hogyan is tervezi szén-dioxid-mentesíteni a vasúti folyosókat, továbbá hogy a kontinensen kívül hogyan is kellene ennek végbemennie, például a hidrogénhajtással szintén számoló Észak-Amerikában és Indiában.

A hidrogénüzemű vonatok papíron mindenképp vonzónak hatnak, mivel a dízelüzemet anélkül lehet száműzni, hogy felsővezetéket kelljen kiépíteni. Ha a hidrogént elfogadható áron, megújuló villamosenergia-feleslegből lehetne előállítani, tiszta és ésszerű árú ellátási láncban szállítani, az utántöltés pedig egyszerű, a dízelkutakhoz hasonló megbízhatóságú állomásoknál történne, akkor komolyabb átalakítások nélkül lehetne korszerűsíteni a regionális vasúti személyszállítást. A vízió felkeltette a politikai döntéshozók és az üzemeltetők figyelmét, akik a kisebb forgalmú vonalakon is megbízható és alacsonyabb kibocsátású szolgáltatást terveztek nyújtani. A szándék az olyan korai prototípusok, mint például az Alstom Coradia iLint hidrogénmotorvonata megjelenésével egyre erősödött, az európai kormányok pedig elkezdték támogatni az ilyen infrastruktúrákat. Egy darabig úgy is tűnt, a hidrogén valódi alternatívát kínál a hagyományos dízelüzem és a vasút kibocsátásmentes jövője között.

A valós európai tapasztalatok borúsabb képet mutatnak. Habár a németországi Alsó-Szászország tartományban forgalomba állított iLinteket az első teljesen hidrogénhajtású regionális vonatokként reklámozták, a hosszútávú üzemeltetés nem várt problémákat hozott elő. A hidrogénellátási láncokban időnként nehézségek akadtak, így néhány dízelvonatot is készenlétben kellett tartani. Az üzemanyagcellás rendszerek igazításokat és csereciklusokat igényeltek, leállásokat okozva, ennek eredményeként a tizennégy szerelvényvből jelenleg mindössze négy közlekedik, a többit dízelekkel pótolják.

Az Alstom kihívásokkal küzd a Cummins üzemanyagcellái beszerzése terén, nagyrészt a cellákhoz szükséges platinacsoport-fémek – platina (Pt), palládium (Pd), ródium (Rh), irídium (Ir), ozmium (Os) és ruténium (Ru) – ellátási gondjai okán: globálisan tíz százalékos piaci hiány mutatkozik, a platina drágulását eredményezve. Emiatt azok a nagy gyártók felvásárolják a készleteket, amik számára nélkülözhetetlen a nyersanyag – így az olyan kis piaci szegmensek, mint az üzemanyagcella-gyártás, csak a maradékból gazdálkodhatnak. Bár a Cummins még nem vonult ki a hidrogénüzemanyagcella-piacról, az év elején 312 millió dollárt (aktuális árfolyam alapján bő 102 milliárd forintot) írt le veszteségként és stratégiai felülvizsgálatot indított el a szegmensben való részvételével kapcsolatosan.

A szintén német, hessen tartományi Rajna–Majnai Közlekedési Szövetség (RMV) Alstom-flottáját a világ legnagyobb hidrogénvonat-megrendelésének várták, mégis a szolgáltatási szint fenntartásával küzd: a vásárolt 27 vonatból nemrégiben még 18 állt ilyen-olyan javítások miatt.

Az olaszországi FNM is vett át hidrogénvonatokat, viszont csak korlátozottan vethetőek be, és továbbra is függnek a dedikált hidrogénelőállító üzemektől, melyeket nehéz az elvárt mértékben üzemeltetni. Ezen felül Franciaország négy régiót magába foglaló demonstrációs programja sem jutott el a tartós próbaüzemig az évekig tartó előkészítés ellenére.

Ezen próbálkozások azonban nem mérnöki kudarcok, hanem olyan üzemeltetési tanulságok, melyek rávilágítottak arra, milyen nehéz is megbízhatóvá, megfizethetővé és skálázhatóvá tenni a hidrogénüzemet a vasúton.

A hidrogénvonatok üzemeltetésének nehézségei a fizikával és a költségekkel kezdődnek. A hidrogén hatásfoka alacsonyabb, mint az akkumulátoré vagy a villamosításé, vagyis alapvetően több energiát kell előállítani. Az üzemanyagcellás rendszerekhez platinacsoport-fémek szükségesek, ezen nyersanyagok viszont korlátozottan állnak rendelkezésre. A hidrogén tárolása és sűrítése olyan berendezéseket igényel, melyek növelik a jármű tömegét, csökkentve a tervezési rugalmasságot. Az üzemanyagot olyan megbízhatósággal kell előállítani, szállítani és adagolni, ahogy azt a vasúttársaságok a napi üzem során elvárják. A regionális hatóságok által végzett összehasonlító költségelemzések, a Baden-Württemberg-i jól dokumentált munkát is beleértve, arra a következtetésre jutottak, hogy az akkumulátoros-villamos és a felsővezetéket használó villamos üzemek élettartam-költségek szempontjából jobbak a hidrogénesnél, ráadásul a meglévő vasútüzembe is könnyebben integrálhatók. Ezek nem kis eltérések, hanem olyan rendszerszintű kihívások, amiket mindig nehéz lenne leküzdeni, miután a hidrogént versenybe küldték azokkal a technológiákkal szemben, amik profitálnak a szélesebb körű energiaátállásból.

Az akkus-villamos és a felsővezetékes villamos rendszerek egyre nagyobb teret hódítanak, mivel összhangban állnak a vasúti ágazat jelenlegi irányával. A modern akkumulátoros motorvonatok nyolcvan–százhúsz kilométernyi villamosítatlan szakaszokat is képesek áthidalni, ami lefedi a nem villamosított regionális viszonylatok nagy részét Európában. A villamosított vonalakat összekötő, ám felsővezetékkel nem rendelkező szakaszok stratégiai fontosságú villamosítása, az állomási töltőpontok valamint az automatikus áramszedőrendszerek lehetővé teszik az üzemeltetőknek, hogy anélkül érjék el a teljes villamosítást, hogy minden egyes kilométer felett drót feszülne, csökkentve ezzel a beruházási költségeket, egyszerűsítve a karbantartást, integrálva a kibocsátásmentes vontatást a tágabb hálózatba. Ezeken felül egyes összetevőket és ellátási láncokat is megosztanak az elektromos mobilitási szektor többi részével. Az e-teherautókat, e-buszokat és a hálózati energiatárolást támogató technológiák az akkumulátoros vonatokat is tovább fejlesztik, ez az ágazatokon átívelve lerövidíti a fejlesztési ciklusokat és csökkenti a gyártók kockázatát. A vasút sem azért vette át az akkumulátorokat, mert azok minden útvonalra megfelelőek lennének, hanem azért, mivel ezek mutatkoznak a legmegbízhatóbb és legköltséghatékonyabb opciónak számos olyan útvonalon, amiknél korábban a hidrogénre szavaztak volna.

A franciák azon döntése, miszerint megvonják az állami társfinanszírozást a hidrogénvonatok fejlesztéséből, azonnali irányváltásra késztette az Alstomot. A támogatás az Európai Unió hidrogén IPCEI-programja részeként érkezett, amire a tagállamoknak is rá kellett bólintani. Franciaország visszalépésével viszont az Alstom sem fér már hozzá a pénzhez. A döntés mégsem egy hirtelen politikai lépés: az európai kísérleti hidrogénprojektekkel kapcsolatos többéves tapasztalat eredménye, továbbá annak is belismerése, hogy a technológia üzemelési és gazdasági profilja nem fejlődik elég gyorsan ahhoz, hogy a további állami beruházásokat indokolttá tegye. A regionális önkormányzatok elsősorban a villamosítás felé irányítják vasúti szén-dioxid-csökkentési stratégiáikat, a nemzeti kormányok pedig egyre szkeptikusabbak az olyan műszaki megoldások iránt, melyek nem mutatnak fel méretbeli vagy egyértelmű teljesítménynövekedést.

Az Alstom döntése beleillik a tágabb stratégiai logikába. Amikor egy gyártó korlátozott piaci keresletet, folyamatosan magas kutatás-fejlesztési költségeket, továbbá a szabályozás bizonytalanságát tapasztalja, a tőke és a személyzet átcsoportosítása válik szükségessé. A hidrogénvonatokra eddig beérkezett megrendeléseket teljesíti a vállalat, a következő generációs hidrogénplatformokba való befektetéshez azonban a jövőbeli megrendelők bizalma kellene, ami viszont eltűnni látszik: az üzemeltetők a felsővezeték és az akkumulátorok mellett teszik le a voksukat. Változik a szakpolitikai támogatottság is. A beszállítók a hidrogénrendszerek helyett az elektromos részegységeket optimalizálják. De ez nem azt jelenti, hogy az Alstom feladja az innovációt: a mérnöki erőforrásait a tisztább költséggörbéjű és megbízhatóbb keresletű technológiákra összpontosítja – a hidrogén pedig már nem illik bele a vontatási portfólió stratégiai részébe.

A hidrogénmeghajtás idei haláltusája reflektorfénybe helyezi a nyersanyaggal kapcsolatos mobilitási strukturális kihívásokat:

• az államilag támogatott hidrogénbusz-beszerzések helyett akkumulátoros járműveket vásárolnak;
• a hidrogénüzemű teherautók megrendelései Kínában 2024 és 2025 során bezuhantak;
• a hidrogén tengeri felhasználású beruházásait csökkentették vagy réspiaci kísérleti projektek felé irányították át;
• a hidrogénhajtású személyautók a legtöbb piacról gyakorlatileg eltűntek, üzemanyagtöltő hálózatuk is zsugorodott;
• a repülés terén a hidrogénhajtást népszerűsítő startupok az akkumulátorok vagy a fenntartható repülőgép-üzemanyagok felé fordultak;
• végül a vasút is csatlakozik ehhez a mintához.

A hidrogénüzemű vonatokat egykor a hidrogénmobilitás egyik kevés, de egyértelmű felhasználási esetének látták, a gyakorlati tapasztalatok viszont azt mutatták, hogy sem költségek, sem megbízhatóság, sem pedig infrastruktúra szempontjából nem jobb a helyzet, mint más közlekedési ágazatok esetében. Az Alstom lépése része annak a szélesebb körű felismerésnek, hogy a hidrogén közlekedésben betöltött szerepe szűkül, az elektromosság pedig szinte minden szegmensben felülmúlja.

Európa nem villamosított vasútvonalai továbbra is hiteles dekarbonizációs megoldásért kiáltanak. Legtöbbjük rövid regionális folyosó, ahol az utasforgalom mértéke nem indokolja a hagyományos villamosítást. Ezeket az útvonalakat olyan akkumulátoros-villamos vonatokkal lehet lefedni, melyeket felsővezetékről vagy közbülső állomásokon lehet újratölteni. A csomópontoknál és végállomásoknál alkalmazott úgynevezett könnyű villamosítás csökkentheti a szükséges akkumulátor méretét, összehangolva a teljes rendszert a meglévő villamos vontatási szabványokkal. Néhány nagyon alacsony forgalmú vidéki vonal célzott megoldásokat igényelhet, azonban a hidrogén nem bizonyította, hogy megbízható és gazdaságos megoldást nyújtana ezekben az esetekben. Az európai vasút dekarbonizációjának sikere azon fog múlni, hogy olyan döntéseket hozzanak, melyek nagy léptékben alkalmazhatók és évtizedekig megfizethetően fenntarthatók. Az elmúlt öt év tapasztalatai azonban azt mutatják, hogy a villamosításra építő megközelítések életképesek.

A hidrogénhajtás vasúti kilátásai egyértelműek: a már berendelt flottákon felül valószínűleg nem fognak újabb vonatokat vásárolni. A meglévő járműveket használni fogják az üzemeltetők, a karbantartás kihívásai azonban jó eséllyel lerövidítik majd a szerelvények élettartamát. Az üzemanyagcellás modulok, a hidrogénellátó berendezések és a tárolórendszerek támogatása megnehezedhet, mivel a beszállítók más ágazatokba helyezik át a termelést, kockázatot jelentve azoknak az üzemeltetőknek, akik még nem vették át hidrogénvonataikat. Ezen megrendelések némelyikét akár módosíthajták is, ha a hidrogén gazdaságosabbá válik. Viszont amennyiben a karbantartási ciklusok túl drágák lesznek, vagy az alkatrészellátás nem lesz megfelelő, valós forgatókönyv lehet a már dolgozó szerelvények tervezett idő előtti leállítása is. A hidrogénvonatok sorsa Európában jelenleg nagy valószínűséggel követi a hidrogénbuszokét és -autókét; a korai lelkesedést az üzemeltetési nehézségek és az elektromos alternatívák felé való elmozdulás váltotta fel.

A váltás tanulságai a teljes közlekedési ágazat számára fontosak. A vasúttársaságoknak olyan technológiákra van szükségük, melyek csökkentik a kibocsátást, megbízhatóságot garantálnak és korlátozott költségvetéssel működnek. A döntéshozóknak olyan megoldások kellenek, amik összhangban állnak a hálózatbővítéssel és a megújuló energia alkalmazásával. A gyártóknak stabil piacok és skálázható ellátási láncok kellenek. Az ezek igényeknek megfelelő technológiák gyorsan fejlődnek, a rendszerszintű korlátokkal vagy magas üzemelési költségekkel járó technológiák pedig lemaradnak. A hidrogénüzemű vasút merész kísérletnek tűnt a regionális mobilitás egyik lényeges problémájának megoldása felé, a valós tapasztalatok viszont megmutatták: az akkumulátorok és a villamosítás nagyobb valószínűséggel nyújt stabil szolgáltatást, alacsonyabb költségek és kevesebb műszaki akadály mellett. A szektor a régi, jól ismert reklámszlogent követi: bizonyíték kell, nem ígéret, és olyan megoldások mellett teszi le a voksát, melyek a hosszútávú megbízhatóságot és a gazdasági stabilitást támogatják – számol be a Clean Technica.

(Nyitóképünkön az Alstom egyik hidrogénhajtású Coradia iLint motorvonata. Kép forrása: Alstom)