Koncepcja wykorzystania wodoru jako „zielonego” paliwa w transporcie szynowym zaczęła nabierać realnych kształtów dopiero w kilku ostatnich latach, choć termin „kolej wodorowa” pojawił się po raz pierwszy już w sierpniu 2003 r., podczas konferencji naukowej zorganizowanej przez Departament Transportu USA. Prace nad technologią i wykorzystaniem wodorowych ogniw paliwowych początkowo prowadzone były głównie w Japonii i Kalifornii, ale o szerszym wykorzystaniu wodoru w transporcie zaczęto mówić dopiero w 2018 r., kiedy to w Dolnej Saksonii w Niemczech, pojawił się pierwszy pociąg „na wodorze”. Był to pasażerski dwuczłonowy model Coradia iLint dla ruchu regionalnego, wyprodukowany w zakładach francuskiego koncernu Alstom. Potem dołączył do niego drugi egzemplarz tej serii. Pociągi te osiągały prędkość 140 km/godz. Jedno tankowanie z mobilnej stacji tankowania wystarczało im na pokonanie trasy o długości 1000 km. Uruchomienie stałej stacji tankowania Alstom zapowiada na 2021 r. Wówczas francuski koncern dostarczyć ma do eksploatacji w Północnych Niemczech następnych 14 pociągów Coradia iLint. W maju 2019 r. w Niemczech złożono kolejne zamówienie na 27 następnych pociągów zasilanych wodorem. Alstom dostarczy składy kolejowe dla przewoźnika RMV. Będą one się poruszały w regionie Ren–Men. Tankowanie wodoru do pociągów będzie możliwe pod Frankfurtem nad Menem.

Ten pierwszy kolejowy eksperyment okazał się w pełni sukcesem. W maju 2020 r., po 530 dniach i przejechanych ponad 180 tys. km, 2 pierwsze pociągi wodorowe Coradia iLint zakończyły etap testowania. Umożliwiło to Alstomowi rozpoczęcie fazy seryjnej produkcji tego taboru. Na początku czerwca francuski potentat podpisał pięcioletnią umowę z włoską firmą Snam na dostarczenie kolejom włoskim nowych lub dostosowanych do zasilania wodorem pociągów z napędem spalinowym. Alstom wyprodukuje i będzie serwisował pociągi, natomiast Snam, który działa przede wszystkim w branży energetycznej, zapewni stacje tankowania i punkty serwisowe.

– To kolejny krok w kierunku dekarbonizacji transportu i rozwoju gospodarki wodorowej we Włoszech. Już za kilka lat pochodzący ze źródeł odnawialnych wodór stanie się konkurencyjny w stosunku do paliw kopalnych i odegra kluczową rolę w transformacji energetycznej. Będzie filarem Europejskiego Zielonego Ładu i inwestycji w rzeczywistości postepidemicznej – stwierdził Marco Alverá, prezes firmy.

Śladem Niemiec idzie Wielka Brytania. Pierwszy zasilany wodorem pociąg o nazwie Breeze pojawi się w 2022 r. na torach Walii. Przewoźnik Eversholt Rail zamierza skonwertować jeden ze składów na wodór. Brytyjski pociąg ma powstać w oparciu o zestawy klasy 321, które zostaną przekształcone na zasilanie wodorowe. Konwersja, którą przeprowadzi Alstom, będzie polegała na dołożeniu do lokomotyw wodorowych generatorów energii. We Francji 15 pociągów regionalnych Coradia iLint uruchomionych ma być od 2022 r. Przedstawiciele narodowego przewoźnika w tym kraju, SNCF, zapowiadają, że być może już za 15 lat na rzecz wodoru zrezygnują całkowicie z pociągów o napędzie diesla. Podobne deklaracje składają Brytyjczycy i Niemcy, wyznaczając sobie termin przejścia na 2040 r. Zainteresowanie pociągami na wodór sygnalizuję także Norwegia, Austria, Dania i Holandia. Na holenderskiej infrastrukturze kolejowej testowany ma być pociąg wodorowy Coradia iLint. Pierwszy amerykański pociąg wodorowy pojawi się w San Bernardino w Kalifornii. Wyprodukowany przez Stadlera dwuczłonowy zespół trakcyjny wjedzie na tory w 2024 r. Z kolei w Korei Południowej – jak informował magazyn „M. Technik” – Hyundai Motor Group opracowuje pociąg z ogniwami paliwowymi, którego pierwszy prototyp ma być wyprodukowany jeszcze w tym roku. Natomiast East Japan Railway planuje testowanie składów napędzanych wodorem od roku przyszłego.

Polska nie jest gorsza

W Polsce idea zeroemisyjnego, „zielonego” transportu kolejowego pojawiła się w połowie 2018 r., kiedy PKP Cargo i Jastrzębska Spółka Węglowa (JSW) podpisały list intencyjny w sprawie stworzenia taboru kolejowego zasilanego paliwem wodorowym. Konkretnie chodziło o produkcję wagonów i lokomotyw manewrowych o napędzie wodorowym. Do porozumienia tego, kilka miesięcy później, dołączyła spółka H. Cegielski Fabryka Pojazdów Szynowych. W Poznaniu powstać miałyby pierwsze w kraju lokomotywy o napędzie wodorowym.

– Spółka nasza stawia na wodór jako paliwo przyszłości. (…) Badamy możliwości wykorzystania wodoru wyodrębnionego z gazu koksowniczego, który jest produktem ubocznym procesu koksowania – mówił Daniel Ozon, prezes JSW podczas Kongresu Impact 18. – Dążymy do wykorzystania gazu koksowniczego do produkcji czystego wodoru, który mógłby w przyszłości stać się również bezemisyjnym paliwem napędowym dla nowoczesnego taboru PKP Cargo.

Szlakiem wytyczonym przez JSW, PKP Cargo i Zakłady H. Cegielski dążą Pesa Bydgoszcz i PKN Orlen. Podczas konferencji zorganizowanej przez Krajową Agencję Poszanowania Energii w grudniu 2019 r. obie te firmy podpisały list intencyjny na rzecz współpracy przy rozwoju technologii transportu zeroemisyjnego. Efektem tego współdziałania ma być opracowanie przez Pesę pojazdu szynowego wyposażonego w napęd oparty na wodorowych ogniwach paliwowych.

– Jesteśmy świadomi zachodzących zmian. Podobnie jak inne koncerny paliwowe przygotowujemy się do transformacji energetycznej. (…). Podjęliśmy już decyzję o budowie instalacji do oczyszczania wodoru, która powstanie w zakładzie w Trzebini, należącym do spółki Orlen Południe. Rozpoczęcie produkcji czystego paliwa wodorowego, który wykorzystywany będzie do napędu pojazdów elektrycznych, w tym lokomotyw, planowane jest w 2021 r. – informował Daniel Obajtek, prezes PKN Orlen.

Do końca 2021 r. Orlen planuje wybudować hub wodorowy we Włocławku. Docelowo będzie on mógł wytwarzać do 600 kg doczyszczonego wodoru na godzinę. W ramach tej inwestycji powstanie instalacja produkująca wodór, infrastruktura logistyczna i stacje tankowania. W dalszej perspektywie Orlen planuje realizacje podobnego hubu w rafinerii PKN Orlen w Płocku.

Produkcją taboru kolejowego zasilanego wodorem zainteresowany jest także Newag, W perspektywie kilku najbliższych lat firma nie wyklucza zaangażowania w budowę prototypowych pojazdów z tym napędem. Nad lokomotywą wodorową pracuje również Lotos Kolej, który podpisał umowę o współpracy z Politechniką Warszawską. W tym kontekście należy również odnotować inicjatywę członków Klastra Technologii Wodorowych i Czystych Technologii Węglowych, o której donosił w grudniu ubiegłego roku portal trójmiasto.pl. W ambitnych planach tego klastra jest stworzenie – jeszcze w tym roku – wodorowej linii kolejowej z Trójmiasta na Hel. W ramach testowania ekologicznego, bezemisyjnego paliwa wodorowy pociąg jeździłby przez miesiąc po trasie na Hel. Jak donosił „Rynek Kolejowy”, w projekt „uwodorowienia” linii kolejowej 213 zamierza zaangażować się spółka PKP Energetyka, która gotowa jest zbudować na Półwyspie Helskim stacje magazynowania i dystrybucji wodoru.

Wszystkie te koncepcje zeroemisyjnego transportu na kolei wpisują się w zatwierdzony 13 grudnia 2019 r. przez Komisję Europejską Europejski Zielony Ład, zakładający m.in. redukcję gazów cieplarnianych w branży transportowej o 95% do 2050 r. Komisja Europejska wspiera coraz liczniejsze projekty wodorowe w branży kolejowej. Bruksela podkreśla, że inwestycje z tym związane służą nie tylko realizacji celów wytyczonych w Europejskim Zielonym Ładzie, ale także mają pomóc w wyjściu gospodarek europejskich z kryzysu wywołanego pandemią koronawirusa. I tak np. Grupa Lotos otrzymuje unijne dofinansowanie w ramach projektu Pure H2. Fundusze te przeznaczone zostaną na wybudowanie instalacji do oczyszczania i dystrybucji wodoru oraz dwóch stacji tankowania tego paliwa – w Gdańsku i w Warszawie.

Plusy i minusy

Wodór tradycyjnie wytwarzany jest z paliw kopalnych. Według danych przytaczanych przez Reutersa, kosztuje on obecnie od 1 USD do 1,8 USD za 1 kg, natomiast cena zielonego wodoru to ok. 6 USD za 1 kg. Zalecany jako najbardziej ekologiczny proces pozyskiwania wodoru poprzez elektrolizę wody, przy wykorzystaniu energii z odnawialnych źródeł energii (OZE), jest kosztowny. Optymizm zwolenników szybkiego wykorzystania wodoru przez kolej studzą stosunkowo wysokie koszty uruchamiania pociągów na paliwo wodorowe. Prezes PKP Cargo Czesław Warsewicz przyznaje, że przesył i magazynowanie wodoru są dzisiaj droższe od samej jego produkcji, ale dodaje, że „o ile wdrożenie pierwszych egzemplarzy lokomotyw będzie drogie, to potem jednak zadziała element skali”. Z kolei specjaliści górniczy sygnalizują, że problemem może okazać się zapewnienie czystości wodoru pozyskiwanego z gazu koksowniczego. Inny problem to uruchomienie na trasach pociągów odpowiedniej liczby stacjonarnych stacji tankowania. Niemieckie pociągi wodorowe korzystają z mobilnej wersji takich stacji. Pierwsza stacjonarna stacja obsługująca pociągi Coradia iLint zostanie uruchomiona w 2021 r. Polska, jako jeden z większych producentów wodoru na świecie, ma szansę odegrać istotną rolę w możliwie szybkim wdrożeniu technologii umożliwiających wykorzystanie tego surowca.

– Uważam, że powinniśmy w Polsce uruchomić pilotażowy projekt, który obejmie przynajmniej 3 podmioty: producenta wodoru, producenta taboru i przewoźnika kolejowego, który będzie wykorzystywał napędzany wodorem pojazd. Taki projekt pozwoli na kompletne przetestowanie napędu w praktyce i powinien przyczynić się do popularyzacji nowoczesnych ekologicznych rozwiązań – podkreśla dr inż. Ignacy Góra, prezes UTK.

Konieczne jest jednak opracowanie strategii wdrażania napędu wodorowego w naszym kraju. I taka powstaje – polska strategia wodorowa przygotowywana jest przez Ministerstwo Klimatu. W opinii Ireneusza Zyski, wiceministra w tym resorcie, posiadanie takiej długoterminowej strategii ułatwi nam pozyskiwanie unijnych funduszy na procesy związane z ta technologią. Zdaniem prezesa Warsewicza, „cała myśl technologiczna w zakresie uruchamiania w Polsce taboru wodorowego, nie mówiąc już o paliwie, jest dostępna w Polsce. Pozwala to na uniezależnienie się od licencji zagranicznych”.

Faith Birol, szef Międzynarodowej Agencji Energii, stanowczo twierdzi, że technologia produkcji zielonego wodoru jest na progu swojej wielkie szansy, i wzywa rządy, aby w nią inwestowały. Według danych przytaczanych za Global Market Insights przez portal Newseria Innowacje rynek wytwarzania wodoru osiągnie do 2026 r. wartość blisko 160 mld USD, przy rocznym wzroście na poziomie 6%. Jest więc o co walczyć.

Franciszek Nietz