중국의 새로운 100 MPH 열차는 수소와 슈퍼캡으로 운행됩니다

전 세계가 배기가스 배출을 막고 보다 지속 가능한 미래로 전환하려고 노력함에 따라 현재 전기 자동차가 매우 유행하고 있습니다. 하지만 이런 차량들은 그대로 거대한 배터리를 필요로 한다. 트럭이나 기차와 같은 더 무거운 작업의 경우 배터리로는 겨자를 자르지 않습니다.

일반적으로 철도를 전기화하기 위한 솔루션은 전선 몇 개를 묶어서 하루를 보내는 것입니다. 그러나 중국은 슈퍼커패시터로 가득 찬 수소 동력 열차 형태의 대체 솔루션을 시도하고 있습니다.

CRRC는 철도차량 사업을 운영하는 중국 국영기업이다. 이 회사는 국내 철도 프로젝트의 최전선에 있으며 기존 고속철도는 물론 자기 부상 기술에도 막대한 투자를 해왔습니다. 최신 수소 구동 프로젝트는 최고 속도가 160km/h에 불과하고 가득 채운 탱크에서 주행 가능 거리가 600km인 속도를 위해 제작되지 않았습니다. 현대 철도 표준으로는 빠르지 않을 수도 있지만 세계에서 가장 빠른 수소 동력 열차가 되기에는 충분합니다. 운전자나 승무원 없이 자동으로 운행되는 자체 기술도 갖췄다. 열차는 4량 편성으로 운행되며 승객 요금이 부과됩니다.

기차는 수소 연료로부터 전기를 생산하기 위해 연료 전지에 의존합니다. 연료전지는 유일한 출력이 물이기 때문에 일반적으로 배출 중립 전원으로 간주됩니다. 물론, 깨끗한 방식으로 수소를 조달하는 것은 여전히 ​​어려울 수 있지만, 연료 전지 자체는 대기에 유해한 배출을 직접적으로 유발하지 않습니다.

특히, 열차는 수소 연료 전지와 슈퍼커패시터 뱅크를 결합합니다. 연료전지 자체는 높은 순간 전력 수요에 잘 대응하지 못합니다. 최대 전력 수요를 충족하기 위해 더 큰 연료 전지 뱅크를 사용하여 설계를 구축할 수 있지만 이는 비용이 많이 들고 비효율적입니다.

대신 슈퍼커패시터는 전력 수요 급증을 막기 위한 보조 배터리로 사용됩니다. 슈퍼커패시터는 연료전지를 통해 시간이 지남에 따라 천천히 충전된 다음 가장 필요할 때 높은 전력을 공급할 수 있습니다. 슈퍼커패시터 추가의 또 다른 이점은 회생 제동으로 포착한 에너지를 저장할 수 있다는 것입니다. 이는 기차가 긴 경사면을 따라 이동할 때 특히 유용할 수 있습니다. 중력 위치 에너지는 나중에 사용하기 위해 전기 에너지로 포착되고 저장될 수 있습니다.

CRRC 노력은 해외의 다른 수소 동력 철도 프로젝트와 비교할 수 있습니다. 독일 철도는 이미 수소 연료를 사용하는 14대의 알스톰 열차를 운행하고 있습니다. Alstom Coradia iLint 여객 열차는 2018년에 사전 서비스 시험에 들어간 후 주류 공공 서비스에 진입했습니다. 최고 속도는 140km/h에 불과하지만 이는 EVB 철도 네트워크의 일반적인 80-120km/h 이동 속도에 충분합니다. 독일 열차는 최대 1,000km까지 열차를 추진할 수 있는 64개의 온보드 수소 탱크를 통해 더 긴 주행 ​​거리를 제공합니다. 일반적인 경로를 따라 하루 종일 운행하려면 수소 탱크를 한 번만 채우면 충분합니다. 새로운 열차는 15대의 디젤 차량을 대체하여 연간 160만 리터의 디젤과 4,400톤의 CO2를 절약한 것으로 알려졌습니다. 알스톰은 앞으로 더 많은 수소 열차 세트를 독일의 다른 도시는 물론 프랑스와 이탈리아에도 배송할 계획입니다.

화물 분야에서도 연구 개발이 진행되고 있습니다. 호주의 한 프로젝트에서는 원격 광산 지역의 화물 열차가 디젤 대신 수소로 운행될 수 있는지 여부를 조사하고 있습니다. 이 긴 노선에는 전기가 공급되지 않으며 현재 기존의 디젤 구동 기관차가 운행하고 있습니다. 화물 열차에는 훨씬 더 강력한 기관차가 필요한 경향이 있으므로 수소 동력 여객 열차를 생산하는 것보다 과제가 다소 더 큽니다. 그러나 이 무거운 운송물이 수소로 운행될 수 있다면 배기가스 배출을 대폭 줄일 수 있는 여지가 엄청납니다.

수소 연료 전지는 기차에 대한 흥미로운 선택처럼 보일 수 있습니다. 수소를 생성하기 위해 자원을 소비하고 이를 다시 전기로 바꾸는 것은 단순히 전기로 직접 열차에 전력을 공급하는 것보다 분명히 효율성이 떨어집니다. 전 세계의 수많은 가공선 및 제3선 전기철도는 이것이 해결된 기술임을 나타냅니다.