下一代铁路的王牌？“氢技术”开发竞争加剧

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摘  要：脱碳运动正在全球范围内蓬勃开展，铁路行业也越来越关注氢燃料，氢燃料技术有望成为非电气化铁路线路的主流，本文将介绍氢燃料列车的相关进展。

关键字：氢技术、氢燃料列车、多用途燃料电池混合动力包、氢利用技术、铁路脱碳

脱碳运动（即减少二氧化碳排放量以控制全球变暖）正在全球范围内蓬勃开展。其中，以氢为燃料的燃料电池和氢燃料发动机作为代替化石燃料的王牌备受关注，各汽车制造商已经开始出售燃料电池汽车。

铁路行业也越来越关注氢燃料。在日本，东日本旅客铁道株式会社、株式会社日立制作所和丰田汽车公司将展开合作，共同致力于开发组合使用燃料电池和蓄电池的混合动力测试车。

通过组合使用日立的混合动力驱动系统与丰田的燃料电池技术，将实现以氢为能源的列车，从而进一步提高铁路的环境优势。

法国阿尔斯通公司开发的以氢为能源的燃料电池列车“Coradia iLint”。在2016年德国柏林国际轨道交通技术展览会InnoTrans上进行了展示

丰田为欧洲铁路提供技术支持

丰田于2021年4月宣布，将通过其在欧洲大陆的业务管理公司——丰田汽车欧洲公司（TME/比利时），向欧盟的铁路用燃料电池混合动力电源开发项目“FCH2RAIL”提供燃料电池模块（氢燃料电池组），该燃料电池模块应用了氢燃料电池汽车MIRAI的技术。

FCH2RAIL的目的是进行多用途燃料电池混合动力包(FCHPP)的开发、构建、测试、实证实验等，已有多家制造商参与到该项目中，包括西班牙铁道车辆制造商CAF公司。FCHPP不仅可用于干线车辆，也可用于调车机车和重载列车，目标是将FCHPP安装于新列车、以及改装后的现有列车。

在欧洲，为了减少对化石燃料的依赖，在促进非电气化线路的电气化的同时，正在开发使用替代燃料的新型动力源。在欧洲地区，只有瑞士的主要线路实现了100%电气化，其他国家还保留有许多非电气化线路，在这些线路上行驶的列车大多是使用化石燃料的柴油机车。

为了摆脱对化石燃料的依赖，像瑞士那样推进电气化是最佳选择。虽然各国都在推进非电气化线路的电气化工程，但是成本高、且工期长。氢燃料和蓄电池等技术能够在不显著改变现有系统的情况下迅速实现控制温室气体排放的效果，因而备受关注。

正在进行电气化工程的英国干线（大西部铁路，现已完工）。为了实现电气化，许多隧道和桥梁都需要进行整修。

FCH2RAIL项目采用双模系统，即在电气化线路由架空电力线提供电力作为动力源，在非电气化线路改用燃料电池混合动力系统，从而将能耗控制到最低。也就是说，在保留电车系统的同时，在非电气化线路使用架空电力线之外的电力作为动力源运行。值得关注的是，不仅是新列车，通过直接改装现有的电车和柴油列车，有望大幅削减废气排放。

丰田拥有在燃料电池汽车MIRAI和燃料电池巴士SORA方面所积累的技术，并且如上所述，正在与东日本旅客铁道和日立制作所合作开发铁路车辆，该技术在海外也备受关注，此外，还将协助葡萄牙巴士制造商——CaetanoBus公司推进氢燃料巴士的商业化。目前，丰田已向CaetanoBus投资以加强两公司之间的合作。

欧洲各制造商急于开发氢利用技术

其他制造商也急于开发利用氢燃料的技术。法国阿尔斯通公司很早就致力于氢燃料列车的开发，并在2016年举办的德国柏林国际轨道交通技术展览会(InnoTrans)上发布了由燃料电池提供动力的列车“Coradia iLINT”。目前，其已与法国国营铁路公司(SNCF)签订了合约，提供升级版列车——“Coradia Meridian”。

浓烟滚滚的柴油机车（法国国营铁路）。开发无尾气排放的列车是铁路公司的夙愿。

德国西门子公司于2021年7月宣布，将向总部位于德国南部的运营公司——巴伐利亚州地区铁路公司（BRB）试推出以近郊型列车“Mireo”系列为基础的燃料电池列车。这种新型列车是结合电池使用的混合动力列车，续航里程可达800km。氢燃料列车引进的同时需要建设燃料供应站，对于制造商来说将是一个巨大的商机，这也是各公司急于开发氢利用技术的理由。

英国的铁路工业协会（the Railway Industry Association，RIA)技术总监大卫·克拉克表示：“为了支持英国的环保型就业和投资，并在2050年之前完全实现英国铁路的脱碳，政府需要尽快订购氢动力车。”

英国仍有许多非电气化线路。氢燃料列车有望成为取代现有柴油机车的王牌。

管理英国铁路基础设施的英国铁路网公司(Network Rail)为了实现英国政府提出的“2050年净零排放”目标，需要在长达1300km的铁路线路上引进氢燃料列车。

另一方面，RIA在“铁路脱碳运动21”中声称，为了成功实现政府提出的铁路网脱碳化目标，必须现在立即开始进行铁路线路的电气化以及氢燃料电池和蓄电池列车的生产。

对过剩列车的改造也在进行中

在脱碳战略中，非电气化线路的电气化是最好的解决方案，但正如上文所述，电气化工程中不仅需要安装电线杆和配备变电站，还需要整修隧道和立交桥等线路上方的结构，以允许架空线的通过。尤其是英国，有很多蒸汽机车时代的旧建筑，因此实现电气化所需要的成本非常高，且工期也会非常长。氢燃料和蓄电池的利用有望成为解决这一问题的关键。

为开发燃料电池列车而提供的过剩车辆——319系列电车。急需开发可直接用于非电气化线路的列车。