하이드레일

Hydrail
InnoTrans 2016에서 수소열차 Alstom Coradia iLint 첫선을 보이다

Hydrail은 크고 작은 철도 차량모든 형태를 설명하는 일반적인 형용사 용어이며, 견인 모터 또는 보조 장치 또는 둘 다에 동력을 공급하기 위한 에너지원으로서 차내 수소 연료를 사용합니다.하이드레일 차량은 수소 내연기관에서 수소를 연소시키거나 연료전지에서 수소와 산소를 반응시켜 전기모터를 작동시키는 방식으로 수소의 화학에너지를 추진에 사용한다.철도 수송을 위한 수소 보급은 제안된 수소 경제의 기본 요소입니다.이 용어는 전 [1][2][3][4][5][6]세계 연구 학자들과 기술자들에 의해 널리 사용되고 있다.

하이드레일 차량은 일반적으로 배터리 또는 슈퍼 캐패시터와 같은 재생 에너지 저장 장치를 갖춘 하이브리드 차량으로, 회생 제동, 효율성 향상 및 필요한 수소 저장량 감소에 사용됩니다.잠재적인 하이드레일 적용에는 통근 철도, 여객 철도, 화물 철도, 경전철, 고속 철도, 광산 철도, 산업 철도 시스템, 전차, 공원 및 박물관의 특수 철도 승차 등 모든 유형의 철도 운송이 포함됩니다.

하이드레일이라는 용어는 2003년 8월 22일 매사추세츠주 캠브리지에 있는 미국 교통부의 Volpe Transportation Systems Center에서 열린 초청 프레젠테이션에서 처음 언급되었습니다.그곳에서는 US 텔레콤 회사 AT&T의 미래학자이자 전략 플래너였던 Stan Thompson이 Mooresville Hydrail [7]Initiative라는 제목의 프레젠테이션을 했습니다.그러나 작가 Stan Thompson과 Jim Bowman에 따르면, 이 용어는 2004년 2월 17일 국제 수소 에너지 저널에 수소 레일 지역에서 일하는 전 세계의 학자들과 기술자들이 그 분야에서 생산된 모든 작품을 더 쉽게 출판하고 찾을 수 있도록 하기 위한 검색 엔진 목표 단어로 처음 인쇄되었다.하지 않다.[8]

2005년부터 매년 국제 하이드레일 컨퍼런스가 개최되고 있다.애팔래치아 주립대학과 무어스빌 사우스 이레델 상공회의소가 대학 및 기타 단체와 함께 조직한 이 총회는 전 세계에서 과학자, 엔지니어, 비즈니스 리더, 산업 전문가 및 운영자가 이 기술을 활용하거나 사용하는 것을 목적으로 하고 있습니다.환경, 기후, 에너지 안보 및 경제 개발의 이유로 기술을 변경한다.이 컨퍼런스에는 미국, 오스트리아, 캐나다, 중국, 덴마크, EU, 독일, 프랑스, 이탈리아, 일본, 한국, 러시아, 터키, 영국 및 유엔(UNIDO-ICHET)[citation needed]의 국가 및 국가/지방 기관이 참석했습니다.초기 몇 년 동안 이러한 컨퍼런스는 주로 학술 분야를 중심으로 이루어졌지만, 2013년에는 점점 더 많은 기업과 산업계 인사들이 [9]참석했다고 한다.

2010년대 동안, 연료 전지와 수소 생성 장비는 중국, 독일, 일본, 대만, 영국, 그리고 미국과 같은 다양한 국가의 여러 운송 사업자들에 의해 점유되어 왔다.하이드레일 차량에 적용될 수 있는 많은 동일한 기술은 도로 [9][7]차량과 같은 다른 교통 수단에도 적용될 수 있다.

테크놀로지

의 각 분자가 존재하는 산소 [9]원자마다 두 수소 원자를 가지고 있기 때문에 수소는 흔하고 찾기 쉬운 원소이다.수소는 수증기 개질(보통 화석 연료의 사용과 관련된)과 전기 분해(대량의 전기를 필요로 하고 덜 일반적으로 사용되는)를 포함한 여러 가지 수단을 통해 물에서 분리될 수 있습니다.일단 분리되면, 수소는 [9]연료의 한 형태로 작용할 수 있다.하이드레일 차량에 연료를 공급하는 수소는 개별 정비 창고에서 생산될 수 있으며, 지속적인 전기와 물 공급만 요구되며,[9] 그 후 차량의 가압 탱크로 펌핑할 수 있다.

더 가볍고 더 성능이 좋은 연료 전지의 개발은 수소 동력 자동차의 생존 가능성을 증가시켰다.캐나다 하이드로닉스사에 따르면 2001년 25kW 연료전지의 무게는 290kg, 효율은 38~45%였으나 2017년에는 72kg, 효율은 48~55%로 전력밀도가 [9]약 5배 증가했다.철도 엔지니어(Rail Engineer)에 따르면, 화물 기관차나 고속 열차와 같은 특정 유형의 열차에서 수소 추진 기능을 사용하는 것은 기관차 및 다중 [9]장치와 같은 저출력 애플리케이션보다 덜 매력적이고 더 도전적입니다.또 철도업계의 배출가스 감축 압력은 철도 [9]수요를 자극하는 역할을 할 것으로 보인다.

전형적인 수소 추진 시스템의 핵심 기술은 연료 전지이다.이 장치는 수소에 포함된 화학 에너지를 물과 [9]열뿐만 아니라 전기를 생성하기 위해 변환합니다.따라서 연료 전지는 본질적으로 연료를 만드는 데 사용되는 전기 분해 과정과 반대되는 방식으로 작동한다. 교환 [9]과정에서 일정 수준의 에너지 손실이 발생하더라도 수소를 생산하기 위해 전기 에너지를 소비하는 대신 전기를 생산하기 위해 순수 수소를 소비한다.보도에 따르면 전기를 수소로 변환했다가 다시 수소로 변환하는 효율은 30% 미만이며, 이는 현대의 디젤 엔진과 거의 유사하지만 가공 현수선을 사용하는 기존의 전기 견인력에는 미치지 못한다.탑재된 연료 전지에 의해 생산되는 전기는 [9]전동기에 공급되어 열차를 추진하게 된다.가공 전선 전기 비용은 약 2m/km이므로, 전기화는 교통량이 적은 경로의 비용 효율적인 솔루션이 아니며, 배터리와 하이드레일 솔루션이 대안이 [10]될 수 있습니다.

철도 산업 출판물 철도 엔지니어는 풍력 발전의 확산으로 인해 일부 국가가 야간 시간대에 전기 에너지의 잉여가 발생했으며, 이러한 추세가 전기 [9]분해를 통해 편리하게 수소를 생산할 수 있는 저비용의 가용성이 높은 에너지 수단을 제공할 수 있다고 이론을 세웠다.이와 같이 국가의 전기망에서 이용 가능한 오프피크 전기를 이용한 수소의 생산은 이용 가능한 가장 경제적인 방법 중 하나일 수 있다.2017년 1월 현재, 전기 분해를 통해 생산된 수소는 일반적으로 천연 가스와 거의 같은 비용이 들고 디젤 연료의 거의 두 배이다. 그러나 이러한 화석 기반 연료와 달리 수소 추진은 차량 [9]배출을 전혀 발생시키지 않는다.2018년 유럽 집행위원회 보고서에 따르면 수소가 증기 메탄 개질에서 생산될 경우, 수차의 배출량이 디젤 [10]열차보다 45% 낮다고 합니다.

철도 엔지니어와 알스톰에 따르면, 10MW 풍력 발전소는 하루에 2.5톤의 수소를 생산할 수 있으며,[9] 이는 하루에 600km의 거리를 두고 14대의 iLint 열차에 전력을 공급할 수 있는 양이다.보도에 따르면 2017년 1월 현재 전 세계 수소 생산량은 양과 가용성이 확대되며 연료로서의 매력이 높아지고 있다.수소를 위한 유능한 유통망 구축의 필요성은 상당한 투자가 필요하며, 적어도 [9]단기적으로는 수로의 성장을 억제하는 역할을 할 것으로 보인다.

철도기술은 철도 산업이 역사적으로 새로운 기술을 채택하는 속도가 느리고 상대적으로 보수적인 전망을 가지고 있다는 것을 관찰하였습니다. 하지만, 조기 채택자에 의한 성공적인 대규모 기술 배포는 거부감과 전통주의를 [7]극복하는 데 결정적일 수 있습니다.또한 디젤에서 하이드레일 추진으로 전환하면 상당한 이점이 있을 수 있습니다.Hitachi Rail Europe, University of Birmingham 및 Fuel Cell Systems Ltd의 컨소시엄이 실시한 연구 결과에 따르면 디젤 복수 유닛을 재출력하는 형태의 하이드레일 차량은 에너지 소비량을 대폭 줄일 수 있다고 합니다.보고에 따르면, 그 모델은 에너지 소비량을 최대 52% 절감하는 것으로 나타났습니다.노리치-셰링엄노선은 재래식 [9]견인차로 운행된다.

하이드롤리

하이드롤리하이드레일 기술로 움직이는 전차 또는 트램(트롤리)의 용어입니다.(수소 트롤리를 뜻하는) 용어는 2008년 스페인 발렌시아에서 열린 제4회 국제 하이드레일 컨퍼런스에서 연구를 단순화하는 검색 엔진 대상 단어로 만들어졌다.탑재된 수소 유래 전력은 오버헤드 트롤리 암과 선로 전기의 필요성을 배제하고 건설 비용을 대폭 절감하며 시각 오염을 줄이고 선로 전기의 유지관리 비용을 절감합니다.'하이드롤리'라는 용어는 '하이드레일 경전철' 또는 외부 전화를 [citation needed]암시할 수 있는 기타 조합보다 선호된다.

안전.

수소는 공기와 혼합된 광범위한 범위(4%-74%)에서 연소되며 18-59%[11]에서 폭발성이 있습니다.

프로젝트 및 프로토타입

  • 2002년, 플라서 돔용 누버라 연료 전지로 구동되는 최초의 3.6톤, 17kW의 수소 동력 채굴 기관차[12]퀘벡 발도르에서 시연되었다.
  • 2006년 4월, 동일본 여객철도가 개발한 세계 최초의 철도 차량이 [13][9]개발되었습니다.
  • 2006년 10월, 일본 철도기술연구소는 Nuvera Fuel [14]Cells로 구동되는 70톤급 시외 열차인 연료전지 하이드레일을 시험했다.
  • 2007년 4월, 대만 국립 과학기술 박물관과 대만 연료 전지 파트너십의 조합으로부터 미니 수로가 첫 교육용으로 [15]도입되었습니다.
  • 2007년 일본 철도기술연구소는 각각 450kW PEM 연료전지와 150kW [16]배터리를 갖춘 62톤 객차 2대를 제작했다.
  • 2008년 동일본 여객철도는 나가노 지역에서 [citation needed]65kW PEM 연료전지 2개와 19kWh 리튬이온배터리를 단기간 장착한 실험용 'NE 트레인' 하이브리드 열차를 시험했다.
  • 2009년, BNSF 철도는 수소 연료 전지로 구동되는 전환기-기동차인 차량 프로젝트 HH20B를 공개했으며, 미국 육군 기술자 및 차량 프로젝트 [17]사와 함께 개발되었습니다.2010년에 첫 공연을 [9]한 것으로 알려졌다.
  • 2010년에는 인도네시아에서 [18]357km(222mi) 고속 철도 노선이 제안되었다.현재 타당성 검토 중인 이 철도 연결은 자바의 여러 도시를 수소 동력으로 움직이는 자기부상 시스템으로 [19][20]연결하게 될 것이다.
  • 2011년 FEVE바야돌리드 대학(CIDAUT)은 Asturias에서 변환된 FAB를 사용하여 FC 트램 H2 프로젝트를 시작했습니다.SNCV[21][9]IOLOS 시리즈 3400.최대 시속 20km로 30명의 승객을 태울 수 있다.
  • 2012년 덴마크 수소열차 프로젝트는 내연기관에서 수소를 사용하는 유럽 최초의 수소열차 [22][23]개발 및 건설을 위한 노력을 시작했다.
  • 2012년 버밍엄 대학의 미니 하이드레일 하이드로크 파이오니어 트레인(Hydroil Hydrogen Pioneer Train)은 구성 테스트를 [24][25]위한 스케일 파워트레인입니다.
  • 2012년부터 2014년 사이에 중국에서 [26]수철 개념에 대한 테스트가 실시되었습니다.2010년 11월, 사우스웨스트 자오통 대학은 그들의 첫 번째 하이드레일 프로토타입을 [27]시연했습니다.
  • 2012년 남아프리카공화국앵글로 아메리칸 플래티넘(앰플랫)과 자동차 프로젝트(Vehicle Projects Inc.)는 테스트용 [28][29]역방향 금속 수소 저장고를 갖춘 PEMFC Trident 신시대 기관차 5대디샤바 광산에서 출시했습니다.
  • 2014년 독일 니더작센주, 노르트라인베스트팔렌주, 바덴뷔르템베르크주 및 헤세의 대중교통 당국은 [30]알스톰 교통국과 2018년까지 연료전지 2대의 알스톰 코라디아 열차 시험 운행 의향서를 체결했다.
  • 2015년, 워릭 대학은 수소 기관차에 [citation needed]대한 연구를 시작했다.같은 해, 아루바의 Downtown Oranjestad 노면 전차가 운행되기 시작했습니다. Downtown Dubai Trolly Project는 Burj Kalifa와 두바이[31]Dubai Mall 주변에서 운행될 예정입니다.2015년 CSR Sifang Co.중국 [32]칭다오에서 처음으로 380인승 트램을 선보였다.
  • 2016년 9월 Alstom은 Salzgitter 공장에서 생산되는 새롭게 개발된 iLint 열차를 공개했습니다.2017년 11월, 니더작센 지방 교통 당국은 초기 14대의 iLints를 주문했다.독일 연방 철도청(Federal Railway Authority)의 시험 및 승인은 2016년 [33]말에 시작되었습니다.
  • 2016년 - CRRC TRC(탕산)는 세계 최초로 상업용 연료전지 하이브리드 트램을 개발하여 2017년 난후 산업관광 시범운영을 완료하였습니다.
  • 2018년 - Ilint 열차의 프로토타입 쌍이 Buxtehude-Bremervörde-Bremerhaven-Cuxhaven 지역에서 정기 수익 서비스를 시작할 예정입니다.슐레스비히홀슈타인은 [7]2025년까지 60대의 iLint 하이드레일 차량을 이용해 1100km의 전체 네트워크를 전력화할 계획이다.2018년 1월 현재, 모든 차량은 세계 최초의 수소 열차 주유소가 될 브레메르보르데에 있는 저장소에서 유지 보수될 계획이다. 수소는 현지 [9]풍력 터빈을 사용하여 현장에서 생산될 것이다.
  • 2017년 9월 알스톰은 2018년 12월 개통 예정인 영국 리버풀-체스터 라인의 수소연료전지 전동열차 시운전을 제안했다.알스톰은 이 라인과 인접한 리버풀 끝의 헤일뱅크에 새로운 시설을 가지고 있으며, 인근 스탠로우 [34]정유소에서 수소를 구할 수 있다.
  • 2018년 3월 말레이시아 사라왁 주 정부는 쿠칭 경전철 시스템이 수소 연료 전지를 사용하여 전력을 공급받으며 [35]2024년까지 완공될 것이라고 제안했다.그러나 2018년 9월 사라왁 수상은 자금이 다른 [36]곳에 필요하다는 이유로 프로젝트를 보류했다고 발표했다.
  • 동일본 여객철도는 2019년 6월, 2021년까지 시험운행을 개시해 2024년까지 상용화를 목표로, 토요타로부터 수소 연료전지 기술을 이용한 2량 편성 열차 개발에 투자하고 있다고 발표했다.도요타는 미라이 자동차에서 [37]연료전지 기술을 사용해 왔다.
  • 2019년 11월, 미국 최초의 수소 연료 전지 열차가 스위스 제조업체 Stadler Rail로부터 캘리포니아주 레드랜즈와 캘리포니아주 [38] 버나디노 사이의 향후 애로우 철도 노선에 서비스를 제공하기 위해 주문되었습니다.
  • 2021년 3월 17일, 프랑스 철도 회사는 15개의 하이드레일이 향후 5년 이내에 캉-알랑송-르망-투르 선(프랑스 북서부)에서 운영될 것이라고 발표했습니다.이 노선은 전용 디젤 열차(X 72500 및 XGC)[39]로 운행됩니다.
  • 2021년 4월, 프랑스 철도 회사알스톰으로부터 14대의 하이드레일(이 중 2대 선택)을 2억 유로에 주문했습니다.열차는 2025년까지 4개 지역 (오베르뉴-론-알페, 부르고뉴-프랑슈-콩테, 그랑 에스트 외 옥시타니)[40]에서 운행될 예정입니다.이 열차들은 CO2 직접 배출 [41]없이 600km의 자율성을 가지고 있다.

국가별 열차 운행

독일.

2018년 9월 독일 니더작센에서 세계 최초의 상업용 수소동력 여객열차가 운행에 들어갔다.알스톰이 개발한 열차는 [42]이산화탄소를 배출하지 않는 수소 연료 전지를 사용한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크