Fyzika a klasická energetika

Článků v rubrice: 217

České tramvaje jezdí v Číně na vodík

Prudce se rozrůstající sedmimilionové čínské přístavní město Qingdao se od letošního března pyšní první tramvajovou linkou na světě, která se obejde bez trolejového vedení. Tříčlánkové nízkopodlažní tramvaje si samy vyrábějí elektřinu v palivových článcích z vodíku; ten „natankují“ během tří minut na svých konečných stanicích. Tramvajová linka dlouhá 8,8 km s 12 stanicemi směřuje z depa v nové obytné čtvrti Quingwangtuan do obchodní čtvrti Chengyang. Na vývoji těchto revolučních tramvají spolupracuje již několik let úspěšný čínský železniční výrobce CRRC-Sifang s plzeňským závodem Škoda Transportation. Zájem o ně projevilo téměř okamžitě devět dalších čínských měst.

Fotogalerie (5)
První čínské vodíková tramvaj T27 v depu Qingdao (foto CRRC Sifang Co.)

Uplatní se vodík v městské dopravě?

Současná elektrická trakce umí převést na hnací kola elektrických lokomotiv nebo tramvají až 90 % energie přiváděné trolejí z napájecí sítě. Této účinnosti nemohou současné palivové články (psali jsme o nich zde: http://www.3pol.cz/cz/rubriky/obnovitelne-zdroje/1084-co-je-to-palivovy-clanek) zdaleka konkurovat. Na druhé straně zatímco výrobu elektřiny v uhelných elektrárnách provází neúnosné znečišťování vzduchu, palivové články spalují čistý vodík a jejich zplodinami je neškodná voda a teplo. Pokud se vodík vyrábí využitím přebytků větrné energie nebo z jiných obnovitelných zdrojů, je tento způsob pohonu, na který mohou přejít nejen kolejové dopravní prostředky, ale i automobily, lodě a letadla, nadějí na snížení exhalací globálně ohrožujících atmosféru naší planety.

Vývoji vlaků, tramvají či autobusů čerpajících elektřinu z palivových článků, které se obejdou bez trolejového vedení a kouřících elektráren v pozadí a které fungují na vodík vyrobený z obnovitelných zdrojů, se od konce 20. století věnuje několik evropských projektů v Německu, Španělsku, Belgii, Francii a Dánsku. K vlastní realizaci však dosud chyběly finanční podmínky. Čína, která musí zbavit svá města hrozící otravy exhalacemi, se rozhodla jednat rychleji. Na základě tříleté úspěšné spolupráce s plzeňskou Škoda Transportation využil dominantní železniční výrobce CRRC Qingdao Sifang Co. technologii i konstrukci osvědčených českých tramvají 15T ForCity Alfa, a z modelů 26T a 28T ForCity Classic vyrobil sérii tříčlánkových tramvají 27T upravenou na čínské tramvajové standardy. K pohonu použil nejpropracovanější a nejrozšířenější mobilní palivové články „FCvelocity ®“, vyráběné kanadskou společností Ballard.

Vodíkové tramvaje 27T s čínským designem

Až na klínovitý tvar přídě s velkým panoramatickým oknem mají článkové tramvaje 27T na nové lince v Qingdau téměř shodnou konstrukci s našimi tramvajemi 15T For City Alfa. Mají čtyři plně otočné podvozky s nezávisle zavěšenými koly na nápravnicích s přímým pohonem. Pohon zajišťuje 16 synchronních motorů s permanentními magnety. Čínský model je obousměrný, širší o 190 mm, o něco nižší a delší o 3,8 metrů. Interiér je vybaven pro 60 sedících cestujících a na snímcích poznáváme důvěrně známá překližková sedadla. Stojících cestujících se do tramvaje vejde až 320. Pohodlný a rychlý nástup i výstup umožňuje šest samootevíracích dveří po každé straně vozu.

Velkou předností společného projektu byla možnost otestovat tři způsoby alternativního „beztrolejového“ provozu – kromě vodíkových PEM-článků mohou být trakční elektromotory napájeny i vylepšenými akumulátorovými bateriemi, nebo tzv. superkapacitory. Na zkušebním okruhu Sifangu se během loňského roku ukázalo, že při jízdě maximální rychlostí 70 km/h činí dojezd tramvají používajících sériově vyráběné kanadské palivové články kolem 100 km. Použité bloky Ballardových mobilních PEM-článků zaručují výkon kolem 50 kW a zaručují životnost nejméně 20 tisíc provozních hodin. Bloky se musí automaticky chladit tak, aby jejich teplota nepřesáhla povolených 100 °C. Články pracují tiše a jediným produktem jejich provozu jsou vodní kapky a odvětrávaná pára. Podle projektového manažera Škoda Transport splňují testované tramvaje nejpřísnější bezpečnostní normy.

Mobilní palivové PEM články dozrály

Na rozdíl od akumulátorů přeměňují palivové články chemickou energii přiváděného vodíkového paliva reakcí s oxidačním činidlem přímo na elektrickou energii bez jakéhokoliv mezistupně. Z pěti odlišných základních typů dosud vyvinutých od jejich prvního praktického použití v kosmických lodích, se pro mobilní použití k pohonu dopravních prostředků nejlépe hodí tzv. nízkoteplotní palivové články s polymerní membránou, označované jako PEM. Vodík spalují při teplotách okolo 100 °C kyslíkem z přiváděného vzduchu. Modulární článek se skládá ze dvou elektrod pokrytých slabou vrstvou uhlíku s podílem platiny, sloužící jako katalyzátor. Elektrody jsou odděleny tenkou polymerní membránou, propouštějící při reakci kladné ionty (protony). Vodík je přiváděn na anodu, kde se na vrstvě katalyzátoru disociuje na kladné ionty a elektrony. Protony procházejí polymerní vrstvou, kdežto elektrony procházejí ke katodě vnějším okruhem; zde mohou jako elektrický proud konat užitečnou práci. Cyklus se uzavírá na katodě sloučením dvou protonů, dvou elektronů a atomů kyslíku ze vzdušného kyslíku přiváděného na katodu. Reakcí vzniklá voda. Voda je (vzhledem k teplotě reakce obvykle v podobě páry) jediným, a to „čistým“ odpadem.

Mobilní a modulární palivové PEM články pro dopravní prostředky vyvíjí a od roku 2001 vyrábí společnost Ballard v kanadském Burnaby. Jejich vývoj dovedla již do sedmé generace označované jako FCvelocity HD7®.

Kompaktní článek dokáže poskytovat z každého kilogramu své hmotnosti elektrický výkon až 3 kW. Novou generaci článků HD7 dodává Ballard jako bezpečný blok, integrující nejen vzduchový kompresor, ale i chladicí oběhové čerpadlo.

Video

Virtuálně se projet první vodíkovou tramvají světa v Qingdau můžete na Youtube pod adresou:

https://www.youtube.com/watch?v=o9QAV_orYsc.

Jan Tůma
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Energetika by měla respektovat fyzikální zákony, ne politická rozhodnutí

Německo ročně spotřebuje 2500 terawatthodin energie. Ve větrných a solárních elektrárnách ale vyrobí za rok jen 180 TWh, což pokrývá sotva sedm procent spotřeby. Mezi těmito dvěma čísly je obrovská propast. Německo, díky politickým rozhodnutím posledních let, čelí vážnému problému.

Jak jste na tom s informační gramotností?

Jak se studenti druhého stupně základních škol orientují ve světě technologií, které nás obklopují? Jak zvládají aplikovanou matematiku? To ukáže jubilejní 10. ročník informační soutěže IT-SLOT, které se pravidelně účastní tisíce žáků 8. a 9. tříd základních škol z celé České republiky.

Cyklické změny teploty na Zemi

Paleoklimatologové hledají stopy vývoje teplot na Zemi v horninách a fosíliích. Dlouhodobé ochlazování začalo asi před 50 miliony lety, kdy byla průměrná globální teplota 14 °C. Tenkrát ještě nebyla na Zemi trvalá ledová pokrývka a hladina mořské vody byla o více než 70 m vyšší než dnes.

Záhadný lidský mikrobiom

Nedávný výzkum ukazuje, že naše tělo je domovem mikrobů, se kterými se věda předtím nesetkávala. Možná, že se kvůli nim bude i přepisovat strom života. Navíc může mít tato mikrobiální „temná hmota“ i vliv na zdraví.

MAAE zveřejnila nové odhady vývoje jaderné energetiky do roku 2050

MAAE zveřejnila 10. září své nejnovější projekce trendů v energetice, elektřině a jaderné energii do roku 2050. Výroční zpráva nabízí smíšený odhad budoucího příspěvku jaderné energie k celosvětové výrobě elektřiny v závislosti na tom, jak se budou potenciálně ...

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail