探索氫能在協助鐵路脫碳方面的可行性

在鐵路網的後半部分，無排放運行的想法可能看起來很遙遠，但在最近的一個合資項目中，我們一直在探索氫能作為替代燃料。我們的工作是評估將現有的柴油火車改裝為零排放的綠色氫動力是否是一個實際、商業上可行且安全的解決方案。

氫動力火車並非一項新技術 - 一些國家和網絡已經進行了原型實驗，德國也有火車投入使用。但在大多數情況下，氫動力列車仍是一項新的命題，既帶來了可持續旅遊的前景，也需要對現有網路的結構和運營進行相當大的調整。

Arup Explains

什麼是綠色氫氣？

在新穎的電源上回答新穎的問題

在 Arcola Energy 領導的專案中，我們是供應鏈聯盟的一員，透過位於聖安德魯大學的蘇格蘭氫能加速器，為蘇格蘭運輸局提供可生產且通過安全認證的氫動力火車。我們的目標是在電氣化較為困難（例如，電氣化的差距距離超過單靠電池的能力）或經濟上較不可行的地區，確立氫能可安全有效地用作柴油火車的永續替代品。蘇格蘭運輸局 (Transport Scotland) 已在其鐵路服務去碳化行動計畫中承諾於 2035 年前將柴油火車從其網路中移除。我們的鐵路工程專家一直在開發氫動力列車的安全案例，以及將氫動力列車整合到蘇格蘭客運網絡的上市路線評估。

為何選擇氫能？

我們已經看到卡車、公共汽車甚至一些私家車都採用了氫發動機 - 在道路運輸領域，開發以這種豐富燃料為動力的高性能車輛的能力已經廣為人知。建議中的火車將是混合動力火車 - 以氫燃料電池為動力，並搭配高功率電池在車上載能，而非依賴架空電纜。這立即解決了農村路線電氣化的成本問題，這是蘇格蘭以及全球許多其他地區長期面臨的挑戰。

Publication

未來能源：綠色氫能交通

作為一種在使用點上為零的淨燃料，燃燒氫燃料產生的唯一廢棄物是以液滴或蒸汽形式釋放的水蒸氣。因此，氫燃料是目前運行中的柴油火車的一種清潔、零碳替代品，許多長途旅行可以在不加油的情況下完成。我們在此專案中的部分任務，也是評估加氫的潛在需求，並針對更廣泛的氫能經濟與基礎設施，建議最有效的加氫地點。

探索氫安全

作為蘇格蘭鐵路的新燃料，進行全面的安全分析一直是重中之重。將現有的、通常較舊的鐵路車輛從柴油改為氫燃料，也會產生額外的特定安全問題。必須評估重量分布變化等問題。此外，我們在消防安全和結構方面的專業工程師會協助設計團隊遵守鐵路行業標準，並準備提交給鐵路保證機構的文件。

我們與 Arcola 和 Abbot Risk Consulting 攜手合作，在將新氫元件整合至現有火車列車的各個方面提供技術安全支援。這包括對列車的功能、結構和運行方面，以及示範場地的加氣和儲存基礎設施進行危害識別。每個案例中定義的緩解措施已整合到列車載具的設計、運行概念、維護說明、路線相容性聲明和場址佈局中。

過渡性燃料

對於蘇格蘭運輸部在其鐵路服務去碳化行動計畫中確定需要「替代牽引」的路線，氫是一種潛在的解決方案，這意味著這些路線需要去碳化，但電氣化並不可行。這些路線通常是速度較慢的長途或鄉村路線。Network Rail 的「牽引脫碳網絡戰略」在英國層面處理相同的問題，顯然整個行業對氫能列車解決方案有需求。

氫也被視為「電氣過渡」路線的一種選擇，這些路線已被標記為從現在到 2035 年之間的某個時間進行電氣化。與其在這些路線上運行柴油列車，直到這些路線實現電氣化，氫能正被視為一種更快實現這些路線去碳化的方法。

我們正在進行徹底的路線評估，根據服務模式、地形、路線速度以及與氫生產和加注地點的距離，突出具有良好氫動力潛力的路線。我們預期未來相關路線周圍將發展氫燃料經濟，為蘇格蘭從阿伯丁、高地到奧克尼群島的偏遠社區創造寶貴的就業機會。

未來願景

蘇格蘭政府已承諾在 2025 年底之前提供首條氫燃料客運線。我們的市場路徑研究分析了氫能經濟的需求可能會如何發展，確定了氫能的首選路徑，並觸及成本和效益。從示範項目中汲取的經驗有助於我們定義打包其他列車的最有效方式，從而在蘇格蘭建立一支獨立、可賺取收入的氫能列車車隊。

在完成安全概念驗證後，下一階段將與供應鏈、產業和投資者合作，制定策略，在鐵路和其他領域進一步擴展氫技術的應用。