Yeşil Demiryolu İnovasyonları: Hidrojen, Pil ve Güneş Enerjili Trenler

Havai Hatların Ötesinde: Yeni Nesil Temiz Demiryolu

Yenilenebilir elektrikle çalışan elektrikli trenler zaten olağanüstü derecede temizdir — dünyanın herhangi bir yerinde mevcut olan en sürdürülebilir uzun mesafe motorlu ulaşım biçimleri arasındadır. Ancak her demiryolu elektrifikasyona uygun değildir. Bir havai hat katener sistemi kurmak ve bakımını yapmak son derece pahalıdır ve uzak bölgeler, dağlık arazi veya az kullanılan tali hatlar üzerindeki bazı güzergâhlar, yatırımı haklı kılacak kadar trafik üretmez.

Hidrojen yakıt hücreleri, bataryalı elektrikli güç aktarma sistemleri ve güneş enerjisi teknolojisinin doldurmak üzere tasarlandığı boşluk budur: geleneksel elektrifikasyonun pratik olmadığı veya ekonomik olarak haklı gösterilemediği hatlarda gerçek anlamda sıfır emisyonlu tren işletmeciliğini mümkün kılmak. Bu rehber, her bir teknolojinin gerçek dünyadaki uygulamalarını, henüz neleri sunabilip sunamadıklarını ve sürdürülebilir demiryolu inovasyonunun daha geniş resmine nasıl uyduklarını kapsamaktadır.

Hidrojen Trenler: Yakıt Hücreleri Raylarda Nasıl Çalışır

Bir hidrojen yakıt hücreli tren, çatıya monte tanklarda depolanan sıkıştırılmış hidrojen gazını, elektrokimyasal bir yakıt hücresi yığını içinde çevredeki havadan alınan oksijenle birleştirerek çalışır. Bu reaksiyon elektrik üretir — süreçteki tek emisyon su buharıdır. Bu elektrik, tıpkı geleneksel bir elektrikli trende olduğu gibi çekiş motorlarını besler. Yolcu perspektifinden bakıldığında, yolculuk diğer herhangi bir elektrikli trenden ayırt edilemez: pürüzsüz, sessiz ve kullanım noktasında emisyonsuz.

Alstom Coradia iLint: Dünyanın İlk Ticari Hidrojen Yolcu Treni

Alstom Coradia iLint, Eylül 2018'de Almanya'nın Aşağı Saksonya eyaletinde ticari gelir hizmetine girdi — bir kamu demiryolu ağında ücretli yolcu taşıyan dünyanın ilk hidrojen yakıt hücreli yolcu treni oldu. Elbe-Weser bölgesel ağında, elektriklendirilmemiş hatlarda eski dizel çoklu ünitelerin yerini alarak çalışmaktadır. iLint, hidrojeni çatıya monte tanklarda taşır, tek bir dolumla yaklaşık 1.000 km menzil elde eder ve 140 km/s'ye kadar hızla seyahat eder — yerini aldığı dizel ünitelere kıyaslanabilir bir performans.

iLint bir prototip değildir. Almanya, birkaç federal eyalette 41 iLint treni konuşlandırmayı taahhüt etmiş olup, Aşağı Saksonya, Hessen ve Kuzey Ren-Vestfalya'daki hizmetler halihazırda faaliyettedir. Teknoloji, bölgesel ölçekte ticari olarak uygulanabilir olduğunu açıkça kanıtlamıştır.

Fransa: 2025'ten İtibaren Hidrojen Bölgesel Trenler

SNCF ve Alstom, Occitanie ve Normandiya'daki elektriklendirilmemiş bölgesel güzergâhları hedefleyen Coradia Polyvalent bölgesel treninin uyarlanmış hidrojen versiyonu için siparişler imzalamıştır. Fransa, 2035 yılına kadar ulusal ağından dizel çekişi ortadan kaldırmayı taahhüt etmiş olup, tam elektrifikasyonun ekonomik olarak haklı gösterilemediği güzergâhlar için hidrojeni bu geçişin merkezi bir ayağı haline getirmiştir.

Birleşik Krallık: 2030'lar İçin Hidrojen Stratejileri

Birleşik Krallık hükümeti, 2040 yılına kadar yalnızca dizelle çalışan tüm trenleri aşamalı olarak kaldırma hedefi belirlemiştir. Birleşik Krallık ağının yaklaşık %62'si şu anda elektriklendirilmemiş durumdayken, hidrojen ve batarya teknolojisi, ağ genelinde tam elektrifikasyonun maliyeti ve süresi olmadan bu hedefe ulaşmanın merkezinde yer almaktadır. Hitachi-Porterbrook HydroFLEX demonstratörü ve Alstom'un Birleşik Krallık ölçülü hidrojen konseptleri Birleşik Krallık operatörlerine tanıtılmıştır. Birçok tren şirketi gelecekteki hidrojen filo siparişleri için niyet anlaşmaları imzalamış olup, ticari konuşlandırmanın 2020'lerin sonlarında ve 2030'ların başlarında gerçekleşmesi beklenmektedir.

Yeşil Hidrojen Sorunu

Hidrojen trenler, yalnızca kullandıkları hidrojen kadar temizdir. Yeşil hidrojen — yenilenebilir elektrik kullanılarak suyun elektrolizi yoluyla üretilen — kaynaktan tekere kadar gerçek anlamda sıfır emisyonludur. Doğal gazdan elde edilen gri hidrojen, şu anda küresel hidrojen üretiminin yaklaşık %95'ini oluşturmakta ve önemli miktarda CO2 üretmektedir. Mavi hidrojen, gri hidrojen üretimine karbon yakalama ve depolama uygular — daha düşük emisyonlu ancak sıfır değildir. Bu nedenle hidrojen trenlerin tam çevresel nitelikleri, yeşil hidrojen tedarik zincirlerine geçiş hızına bağlıdır; bu zincirler gelişmekte olup henüz ulusal bir filoyu beslemek için gereken ölçekte mevcut değildir.

Bataryalı Elektrikli Trenler: Kanıtlanmış ve Halihazırda Hizmette

Bataryalı elektrikli trenler, rayın elektriklendirilmiş bölümlerinde geleneksel havai hatlardan şarj olan ve ardından elektriklendirilmemiş bölümlerde çalışmaya devam etmek için depolanan güçten yararlanan büyük yerleşik batarya paketleri kullanır. Bazen bi-mod elektrikli olarak da adlandırılan bu hibrit yaklaşım, kısmen elektriklendirilmiş güzergâhlar için idealdir: tren havai hatlar altında şarj olur ve hatların bulunmadığı son tali hat kilometreleri için depolanan batarya gücünü kullanır.

Bombardier Talent 3 ve Stadler FLIRT Akku

Bombardier (şimdi Alstom) Talent 3 bataryalı hibrit bölgesel tren, 2019'dan bu yana Almanya'da ticari olarak çalışmakta ve bataryalı elektrikli teknolojinin yalnızca deneysel olmadığını göstermektedir. Elektriklendirilmiş ana hatlarda havai hatlardan şarj olur ve elektriklendirilmemiş tali hatlarda son 20–50 km için depolanan gücü kullanır — tali hatların nispeten kısa olduğu çoğu bölgesel uygulama için yeterlidir.

Stadler FLIRT Akku, havai beslemeye hiç erişim olmadan 200 km'ye kadar çalışabilen tamamen batarya kapasiteli bir tasarımla konsepti daha da ileri taşır ve hiç elektrifikasyonu olmayan daha uzun kırsal güzergâhlar için uygulanabilir hale getirir. Birçok Alman federal eyaleti FLIRT Akku trenleri sipariş etmiş olup, İsviçre, Avusturya ve diğer birçok Avrupa ülkesinde konuşlandırmalar devam etmektedir.

Birleşik Krallık Karma Ağı İçin Hitachi AT300

Hitachi AT300 platformu, havai elektrik beslemesi, batarya gücü veya son acil durum yedekleme olarak dizel ile çalışabilen üç modlu bir varyant içerir. Bu esneklik, birçok güzergâhın yolculuk sırasında elektriklendirilmiş ve elektriklendirilmemiş bölümler arasında geçiş yaptığı Birleşik Krallık'ın karma elektrifikasyon yapısına çok uygundur. TransPennine Express ve Avanti West Coast, filolarında üç modlu AT300 varyantlarını konuşlandıran veya bunu planlayan Birleşik Krallık operatörleri arasındadır.

Güneş Enerjisi: Tren Üzeri Paneller ve Ağ Düzeyinde Yenilenebilir Enerji

Güneş enerjisi, sürdürülebilir demiryoluna iki farklı şekilde katkıda bulunur: trenlerin kendilerine takılan paneller ve demiryolu ağının elektrik beslemesini şebeke düzeyinde güçlendirmek için kullanılan güneş (veya yenilenebilir) enerjisi.

Tren Üzeri Güneş: Birincil Değil Destekleyici

Bir tren çatısının yüzey alanı sınırlıdır ve güneş açısı ray yönüne göre sürekli değişir, bu nedenle tren üzeri güneş panelleri birincil çekiş güç kaynağını yalnızca destekleyebilir, yerini alamaz. Aydınlatma, iklimlendirme, yolcu bilgi ekranları, şarj noktaları gibi yardımcı sistemlere anlamlı bir katkı sağlarlar — ana güç kaynağı üzerindeki yükü azaltırlar. Birçok üretici, son nesil tasarımlarına çatı üstü güneş enerjisi donanımlarını dahil etmiştir.

Avustralya'nın 2017'de hizmete giren Byron Bay Güneş Treni, ticari işletmede dünyanın ilk tamamen güneş enerjisiyle çalışan yolcu trenidir. Tren çatısındaki ve istasyondaki panellerle güçlendirilen, batarya depolamasıyla desteklenen 3 km'lik turistik bir miras güzergâhında çalışır. Bir toplu taşıma şablonu olmaktan ziyade küçük ölçekli bir kavram kanıtlamasıdır, ancak prensibi açıkça göstermektedir.

Hollanda: Ağ Ölçeğinde Rüzgâr Enerjisiyle Çalışan Demiryolu

Demiryolunda yenilenebilir enerjinin en etkili uygulaması bireysel trenlerde değil, ağ düzeyindedir — tüm elektrik beslemesini yenilenebilir kaynaklarla sağlamak. Hollanda bunu 2017'de başardı: o tarihten bu yana NS (Hollanda ulusal demiryolu), tüm elektrikli tren hizmetlerini yeşil enerji satın alma anlaşmaları aracılığıyla Hollanda ve İskandinav rüzgâr çiftliklerinden temin edilen %100 rüzgâr enerjisiyle işletmektedir. Bir saatlik bir rüzgâr türbini çalışması, bir NS trenini yaklaşık 200 km taşımak için yeterli enerji üretir. Bu tedarik düzeyindeki yaklaşım, trenlerin kendilerini değiştirmeden demiryolunun karbon ayak izinde dramatik, bağımsız olarak doğrulanabilir bir azalma sağlar.

İstasyonlarda ve Bakım Depolarında Güneş Enerjisi

Pratik olarak ölçeklenebilir bir güneş enerjisi uygulaması, istasyonlar ve bakım tesislerindedir. SNCF, birçok Fransız bakım deposuna güneş paneli sundurmaları kurmuştur. Network Rail, çatısı Thames Nehri'ni kaplayan ve Avrupa'daki en görünür demiryolu güneş enerjisi tesislerinden biri olan London Blackfriars istasyonunda ve Eastbourne dahil diğer istasyonlarda güneş enerjisi tesisleri işletmektedir. Bu tesisler, istasyon operasyonlarına ve bitişik şebekeye elektrik besleyerek, demiryolu araç filosunda değişiklik gerektirmeden ihtiyaç duyulan şebeke çekimini ve buna bağlı emisyonları azaltır.

Gürültü Azaltma: Sürdürülebilirliğin Göz Ardı Edilen Boyutu

Çevresel etki, karbon emisyonlarının ötesine uzanır. Demiryolu gürültüsü, demiryolu koridorlarının yakınında yaşayan milyonlarca Avrupalı için önemli bir yaşam kalitesi sorunudur ve bunu azaltmak hem çevresel hem de sosyal bir sorumluluktur. Mevcut gürültü azaltma yenilikleri arasında yük vagonlarında akustik tekerlek sönümleyiciler — mal trafiğinin karakteristik yuvarlanma sesini önemli ölçüde azaltır —, dönemsel ek gürültüsünü ortadan kaldıran sürekli kaynaklı ray, gelişmiş ses emici hat kenarı bariyerleri ve konut alanlarının yakınındaki dar virajlardaki tiz gıcırtıyı ortadan kaldıran otomatik eğri yağlama sistemleri sayılabilir.

Sentetik Yakıtlar: Mevcut Dizel Filolar İçin Bir Köprü

Hızlıca değiştirilemeyen dizel çeken araçlar için hidroişlemli bitkisel yağ (HVO) ve diğer sentetik yakıtlar geçiş yolu sunar. HVO, motor değişikliği gerektirmeyen, atık yağlar, bitkisel yağlar veya yenilenebilir elektrikten üretilen bir yakıttır. Birçok İngiliz ve Alman demiryolu işletmecisi HVO karışımlarını deniyor; yaşam döngüsü bazında geleneksel dizel yakıtına kıyasla %60–90 karbon azaltımı sağlıyor; tam sıfır emisyonlu teknolojiye geçiş süreci devam ederken. Bu bir köprü teknolojisidir, nihai hedef değil; ancak geçiş dönemi boyunca kullanışlı bir çözümdür.

Planlanan yüksek hızlı hatlar ve manyetik kaldırma gelişmeleri dahil demiryolunun daha geniş teknolojik ve politika geleceği için yüksek hızlı demiryolunun geleceği rehberimize bakın.