När den brittiska regeringen avbröt sina planer för att elektrifiera järnvägslinjer som går genom Wales, Midlands och norra England och sänker elektrifieringen av järnvägsnätet Great Western, avslutade det för tidigt järnvägsinvesteringsprogrammet, som anses vara ett av de största i landet sedan den viktorianska eran. Men nu hoppas regeringen och tågtillverkarna att väte kan vara ett alternativ till elektrifiering av brittiska järnvägar.
Vätetåg
Vätetågen har redan ersatt smutsigare dieselmotorer i Tyskland, och vissa järnvägsföretag tror att Storbritannien kommer att följa efter 2022. Investeringar behövs fortfarande för att införa ny teknik. Men de kan vara ett viktigt steg mot att minska koldioxidavtrycket på järnvägar.
För närvarande är bara en tredjedel av Storbritanniens järnvägsnät elektrifierat, och få extra spår har konverterats under de senaste åren. När regeringen slutar elektrifiera nätet står det inför ett dilemma: Hur kan man eliminera dieseltåg som producerar koldioxid och andra skadliga föroreningar?
Den nuvarande strategin är att köpa bimodala tåg som kan växla till diesel när de kommer ur vägen utan el. Men detta löser inte problemet som sådant.
Om elektrifiering av resten av nätet verkar för dyrt, skulle ett möjligt alternativ vara att generera el ombord på tåget. Ett sätt att göra detta är att använda bränsleceller som kombinerar vätgas med syre från luften för att producera elektricitet och vatten. Väte kan bära mer energi än batterier med samma vikt, vilket innebär att bränslecellsystem kan vara lättare. Dessutom tar de mindre tid att tanka på batterier än att ladda och har inte samma höga miljökostnader att tillverka.
Vätgas måste komprimeras i tankar, som vanligtvis finns på tågetaket. Men att lägga till ett regenererande bromssystem för att ladda ett extra litet batteri kommer att minska mängden väte som behövs för att driva tåget.
Kampanjvideo:
Den höga kostnaden för installation av luftledningar innebär att vätgas kommer troligen att vara ett mer ekonomiskt sätt att elektrifiera järnvägslinjer med relativt lite trafik. Det är också vettigt att experimentera med vätgas för att upptäcka eventuella oväntade problem. En utbredd användning kommer dock att kräva betydande investeringar i väteproduktion och lagring. Eftersom väldigt få järnvägar har byggts på väte är det oklart om de kan spara pengar genom att eliminera elektrifiering av stora linjer, om en skalekonomi kommer att fungera.
En bättre lösning kan också vara utvecklingen av hybriddubbeltåg som kan växla mellan el från luftledningar och bränsleceller. Detta passar bättre för järnvägsnät som går igenom broar och tunnlar.
Ett annat problem med vätgasbränsleceller är att bränsle nu produceras från metan (naturgas) med hjälp av en process som kallas metandampreformering, som också ger höga utbyten av mycket giftigt kolmonoxid. Det kan omvandlas till koldioxid, men då kommer vätebränsle fortfarande att bidra till utsläpp av växthusgaser.
Rent väte
Ett miljövänligt sätt att producera väte är genom elektrolys, när en elektrisk ström passeras genom vattnet. I teorin kan du använda överskott av vind (och eventuellt solenergi) för att generera den elektriciteten och göra väte till en förnybar energikälla. Problemet är att elektrolysanläggningar troligen inte är ekonomiska om de inte körs större delen av dagen. Detta skulle innebära att när det inte finns någon överflödig vind för att driva dem, kommer de att behöva regelbunden el från nätet, vilket gör processen mycket dyr (och inte nödvändigtvis förnybar).
Det andra alternativet är användningen av en "termokemisk" produktionsmetod, som involverar växelverkan mellan vatten och svavel och jod i närvaro av värme. Den goda nyheten är att den här metoden kommer att bli ekonomisk under de kommande tio åren, tack vare utvecklingen av generation IV-kärnkraftverk. Dessa små, modulära reaktorer med hög temperatur utvecklas i Kina, USA, Kanada och Japan, men inte i Storbritannien eller Europa.
Trots alla begränsningar i användningen av väte som transportbränsle, eftersom fler och fler länder (särskilt Japan) bedriver ytterligare forskning inom väteekonomin, kommer kostnaderna att minska. Väte kan till och med ersätta naturgas i huvudgasrör, vilket också hjälper till att minska kostnaderna för att använda den för transport.
Ilya Khel