Energia para trens de passageiros: como o hidrogênio pode revolucionar as operações ferroviárias na Europa

Alstom hydrogen-powered train
Copyright Alstom/Rene Frampe

As células de combustível de hidrogênio são reconhecidas como uma das chaves para um futuro neutro em termos de carbono, e esse futuro é agora.

Energizando um trem de passageiros com hidrogênio. Soa como algo fora de um romance de ficção científica, mas na Europa, isso agora é uma realidade.

Os clientes da Cummins podem confiar em uma variedade de tecnologias, desde diesel e gás natural, até soluções totalmente elétricas e a hidrogênio. À medida que a demanda por transporte de zero emissões aumenta, as tecnologias alternativas continuam sendo a solução ideal para clientes em todo o mundo. As células a combustível de hidrogênio são reconhecidas como uma das soluções inovadoras necessárias para um futuro neutro em carbono, gerando energia suficiente para abastecer os trens de passageiros.

A fabricante ferroviária francesa Alstom mostra como seria o desenvolvimento bem-sucedido de um trem de hidrogênio. A Alstom está entre as primeiras fabricantes de ferrovias do mundo a desenvolver um trem de passageiros com base em tal tecnologia, com os primeiros trens em serviço regular em funcionamento na cidade alemã de Bremervörde e agora na Áustria . Os negócios de células de combustível e tecnologias de hidrogênio da Cummins, anteriormente conhecido como Hidrogenics , forneceram as células de combustível necessárias.

O início da jornada

Em 2015, Hidrogenics-agora parte da Cummins-foi selecionado como parceiro fundamental pela Alstom para desenvolver e implementar sistemas de célula de combustível de hidrogênio para o iLint da Alstom, o primeiro trem de célula a combustível a hidrogênio do mundo. O trem foi visualizado pela primeira vez na InnoTrans Exhibition em Berlim em 2016, com o primeiro Test Drive ocorrendo na Alemanha no ano seguinte. Com uma faixa de até 1000 quilômetros por cada tanque de hidrogênio abastecendo, o trem de célula de combustível corresponde às milhas por desempenho de abastecimento de trens regionais convencionais, com menor impacto ambiental e níveis de ruído mais baixos, tendo uma velocidade máxima de 140 quilômetros por hora.

Alstom hydrogen powered train
Copyright Alstom/Rene Frampe

Em vez de usar a fiação do cabeamento, a tecnologia de célula de combustível de hidrogênio é uma abordagem alternativa para eletrificar trens de passageiros usando a infraestrutura ferroviária existente. Nesse caso, os módulos de energia de célula de combustível de hidrogênio no topo do vagão de trem estão no coração do sistema e fornecem energia suficiente combinando hidrogênio e oxigênio. As células de combustível funcionam extraindo o oxigênio do ar ambiente, enquanto os tanques de armazenamento fornecem a demanda de hidrogênio. As células de combustível e os tanques de hidrogênio são montados no teto do trem. Quando em movimento, o trem de passageiros movido a célula de combustível emite apenas vapor de água, que é o único subproduto da reação de hidrogênio e oxigênio na célula de combustível, uma conversão de energia verdadeiramente limpa.

Desde 2018 de setembro, dois trens de célula de combustível de hidrogênio foram usados com sucesso em serviço comercial no norte da Alemanha, cada um dos quais está equipado com aproximadamente 150 lugares. Desde o lançamento próspero dos trens de célula de combustível a hidrogênio, cada vez mais os operadores ferroviários expressaram interesse na alternativa livre de emissões. Como resultado, a Alstom anunciou um teste nos Países Baixos que testará ainda mais trens movidos a hidrogênio na Primavera de 2020. A primeira produção em série de 14 iLints, o trem movido a hidrogênio da Alstom, começará a operar em 2021 na Baixa Saxónia. Além disso, a Alstom fornecerá 27 trens a hidrogênio até o final de 2022 para operações na região principal do Reno. Há interesse de outros Estados federais alemães e de outros países europeus em usar o trem para trilhas não eletrificadas. Oferecendo esse tipo de mobilidade, o fabricante francês é pioneiro em todo o mundo para mobilidade de células de combustível em trens de passageiros e promotor ativo de mobilidade sustentável.

O futuro é agora

"Ao fornecer soluções de célula de combustível de hidrogênio para a alimentação de trens de passageiros na Europa, nós provamos nossas capacidades neste campo e provamos nossa capacidade de impulsionar o sucesso de nossos clientes. Para atender às mudanças nos padrões regulatórios e nos futuros objetivos ambientais e de energia, entendemos que, para nós e nossos clientes para ter sucesso em longo prazo, devemos ter um amplo portfólio de produtos com várias fontes de energia. O fornecimento de soluções de célula de combustível a hidrogênio está nos levando mais um passo para atender às crescentes necessidades de nossos clientes ", disse Amy Adams, vice-presidente de combustível e células de hidrogênio da Technologies.

Com vista para o futuro, o hidrogênio continua sendo uma tecnologia promissora, permitindo mobilidade limpa para um futuro mais sustentável.
 

Cummins Office Building

Cummins Inc.

A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

Presidente da Cummins New Power enfatiza a descarbonização agora no New York Times Climate Hub.

Cummins New Power President emphasizes decarbonizing now at The New York Times Climate Hub

Amy Davis, vice-presidente e presidente de nova potência, pintou um quadro de um setor de transporte descarbonizado com a ajuda de ambas as soluções elétricas a bateria e movidos a hidrogênio no The New York Times Climate Hub em Glasgow, na Escócia, no início deste mês. E enquanto o debate entre várias soluções de carbono baixo e zero continua em todo o mundo, ela pediu aos governos e corporações que começem a fazer algo agora-porque o carbono que você coloca hoje, amanhã e na próxima semana não pode ser retirado de volta.

A Cummins tem mais de 100 anos de idade e estamos alimentando todos os tipos de aplicações comerciais. Uma das coisas que sabemos é que [o transporte] é muito diverso e acreditamos que não será preciso apenas uma solução [para descarbonizá-la]. "-Amy Davis, presidente da New Power

Em paralelo com a 2021 Conferência das Nações Unidas sobre mudanças climáticas, COP26, o Climate Hub sediou seu programa no fórum. Ao longo de nove dias, pessoas de todo o mundo sintonizaram 45 discussões, debates e workshops ao vivo que abordaram a crescente ameaça das mudanças climáticas e que medidas podem ser tomadas para pará-la.

A presença de Davis no fórum foi apenas um dos inúmeros compromissos e iniciativas que ocorreram em Glasgow naquela semana. O Presidente e CEO da Cummins, Tom Linebarger, também participou do COP26, encontrando-se com governos, líderes do setor e mídia para defender a mudança dos combustíveis fósseis para soluções de baixa e sem carbono e demonstrar como a Cummins fará parte da transição de energia.

Nos dias que levaram ao COP26 e ao fórum, a Cummins foi aceita em dois grupos influentes defendendo a ação climática .

O consenso entre as conversas era que o movimento em direção a um mundo livre de carbono é essencial-mas é mais fácil dizer do que fazer? Como fazer a descarbonização acontecer? Como se parece a descarbonização?

Durante o painel de transporte e mobilidade tempo e espaço: movendo pessoas e mercadorias em um mundo livre de carbono , Davis participou ao lado de Avinash Rugoobur, presidente da chegada; Laura Lane, diretora de assuntos corporativos da UPS; e Peter vanacker, presidente e CEO da neste-todas as empresas de transporte e tecnologia que movem o setor em direção a um futuro mais limpo e verde.

Assista à discussão completa abaixo enquanto o repórter do clima do New York Times e o moderador do painel Brad Plumer abrem a palavra a Davis para discutir por que a Cummins está se aproximando da descarbonização além da apenas eletrificação, como os desafios de infraestrutura influenciaram o hidrogênio na mobilidade e como os períodos transitórios levam à inovação em soluções aftermarket.

Assista ao painel completo:

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O que é uma célula de combustível?

Fuel cells are a key technology to unlocking our carbon-neutral future

As células de combustível não são novas. De fato, a primeira referência a células de combustível de hidrogênio aparece em 1838 na edição de dezembro da a revista filosófica London and Edinburgh e Journal of Science . Quase 200 anos depois, o mundo está reconhecendo as células de combustível como uma tecnologia chave para desbloquear um futuro neutro em carbono.

Veja o que eles são, como funcionam e dois tipos de célula de combustível em que a Cummins está investindo.

O que é uma célula de combustível em termos simples?

Assim como as baterias, as células de combustível são conversores de energia-eles usam uma reação eletroquímica para tomar a energia química armazenada em uma fonte de combustível e convertê-la em eletricidade. Ao contrário das baterias, que contêm um suprimento fixo de energia, as células de combustível não exigem recarga. Desde que o combustível seja continuamente fornecido à célula de combustível, a eletricidade, a água e o calor serão produzidos.

Como funciona uma célula de combustível?

Uma célula de combustível é composta de dois eletrodos e uma membrana de eletrólitos. Os eletrodos são chamados de cátodo e anodo, e fazem o sanduíche da membrana de eletrólitos entre eles. Dentro desse sistema, uma série de reações químicas ocorre para separar os elétrons das moléculas de combustível para criar energia.

O combustível, tipicamente hidrogênio, é alimentado no ânodo de um lado, enquanto o oxigênio é alimentado no cátodo do outro. No anode, as moléculas de combustível de hidrogênio são separadas em prótons e elétrons que viajarão por caminhos diferentes em direção ao cátodo. Os elétrons atravessam o circuito elétrico, criando o fluxo de eletricidade. Os prótons viajam através do eletrólito para o cáodo. Uma vez no cátodo, as moléculas de oxigênio reagem com os elétrons e com os prótons para criar moléculas de água.

Uma célula de combustível é uma fonte de energia limpa, com os únicos subprodutos sendo eletricidade (potência), calor e água. Só uma única célula de combustível produz alguns watts de potência; Portanto, várias células de combustível podem ser empilhadas juntas para criar uma pilha de célula de combustível. Quando combinadas em pilhas, a saída de células de combustível pode variar muito, a partir de apenas alguns quilowatts de potência para instalações de vários megawatt.

Quais combustíveis podem ser usados em células de combustível?

As células de combustível oferecem flexibilidade no tipo de combustível que pode ser usado. Embora o hidrogênio seja a fonte de combustível mais comum para as células de combustível (daí o nome comum, as células a combustível de hidrogênio), os combustíveis ricos em hidrogênio, como o gás natural e a amônia, também são fontes de combustível viáveis.

hidrogênio: Quando produzido usando eletricidade renovável – como solar, eólica e hidroelétrica – o hidrogênio é completamente descarbonizado e produz emissões zero. As células de combustível de hidrogênio (ou seja, células de combustível alimentadas por hidrogênio) produzem energia, calor e água e não liberam dióxido de carbono ou outros poluentes no ar.

gás natural: À medida que a produção generalizada de hidrogênio verde ainda está em andamento, o gás natural é atualmente o combustível mais usado para células de combustível de alimentação elétrica. Nesse caso, as células de combustível não são totalmente livres de emissões, mas oferecem emissões significativamente mais baixas que outros combustíveis, como petróleo e carvão.

amônia: A amônia é mais usada na agricultura como fertilizante. No entanto, nos últimos anos, várias empresas têm trabalhado para desenvolver de amônia verde. A amônia verde é feita com hidrogênio que vem da eletrólise da água com energia alternativa, tornando-se outra opção para um combustível com baixo teor de carbono.

Quais tipos de células de combustível a Cummins está investindo?

Existem seis tipos de células de combustível que estão em desenvolvimento, cada uma classificada principalmente pelo tipo de eletrólitos que empregam. Cada tipo de célula de combustível tem suas próprias vantagens, limitações e aplicações potenciais. Dos seis, a Cummins reconheceu o potencial em dois tipos de células de combustível-células de combustível de membrana de troca de prótons e células de combustível de óxido sólido -e investiu no avanço de suas tecnologias e em sua aplicação.

células de combustível Proton Exchange (PEM): Também chamada de células de combustível de eletrólitos de polímero, este tipo de célula de combustível usa um eletrólito de polímero e opera a temperaturas mais baixas em torno de 80 graus Celsius. As células de combustível PEM são mais adequadas para aplicações de energia móvel e de back-up devido à sua alta densidade de potência e aos seus recursos de partida rápida.

células de combustível de óxido sólido (SOFCs): Os SOFCs usam um composto cerâmico rígido e não poroso como seu eletrólito e operam a altas temperaturas, tão altas quanto 1, 000 graus Celsius. Este tipo de célula de combustível é mais adequado para aplicações estacionárias porque é altamente eficiente e flexível em termos de combustível. Além disso, o calor do desperdício pode ser aproveitado e reutilizado para aumentar a eficiência geral do sistema.

Por que investir em células de combustível?

Já líderes em eletrízers PEM que produzem hidrogênio verde por meio de eletrólise, estamos trabalhando para tornar o hidrogênio verde mais prontamente disponível para uso futuro em células de combustível. A Cummins foi premiada com um subsídio do departamento de energia dos EUA para o avanço da SOFCs e viu nossas células de combustível apoiarem com sucesso a operação de veículos elétricos de bateria.

As células de combustível podem preceir o início da Cummins, mas não estamos perdendo tempo descobrindo como avançar sua tecnologia para criar um futuro com emissões zero.

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A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

Cummins Inc. завершила сделку по приобретению производителя топливных элементов компании Hydrogenics.

Приобретение Hidrogenics открывает перед компанией Cummins Inc. новые возможности в альтернативном энопетическожности в нте топетигеском ности в ливных элементов и добавляет новые технологии производсув и тва водорода в ее существующее продуктовое портфолио.

9 сентября 2019 г. Cummins Inc. объявила о завершении анонсированной ранее сделки по приобретению компании Hydrogenics Corporation, специализирующейся на разработке технологий производства топливных элементов и водорода.

«Мы рады приветствовать сотрудников Hydrogenics в семье Cummins», - сказал Том Лайнбаргер, президент и первое лицо Cummins Inc. «Hydrogenics является одним из ведущих мировых разработчиков технологий производства топливных элементов и водорода, а их знания и инновационный подход откроют перед нами новые возможности в этой области. Эта сделка позволила Cummins сделать еще один шаг в енуном направленин шаг правлении шаг прстав очередной инвестицией в кологически бистынводски чкологичента уисокоигента экологичэкономичных и высокопроизводительнон пехуктогиных продукнов н технолов ий ов ий вкоторые помогают нашим клиентам повысить эффективностают нашим клиентам ктивннеса ".

Компания Cummins Inc. начала развивать свой потенциал в области производства топливных элементов еще более 20 лет назад, а благодаря приобретению hidrogenics при поддержке Air Liquide она сможет более эффективно внедрять инновнедрять ивновнетранять технологии водородных тобаеских рынкентов на глобальныеских рынконыеских рынконы Владение технологиями производства топливных элементов и генерации водорода методом электролиза позин олит компании предлагать клиентам комплексные ивагать лизированные и полностью интегрированные решения «Под клюы».

«Компании Air Liquide и o Cummins имеют общее понимание в отношении роли водорода как одного из ключевых элементов в процессе перехода к альтернативним источникам энергии (нтонтов в процес В качестве держателя акций и, что более важлом, (в качестве) Air Liquide активно поддерживает использование водорода в качестве источникесторгии (s).-говорит пьер этьен франк, главный исполнительный директор льный директор льный д «Обе транснациональные компании, являусиеся лидерациональные компании ей отрасли в своеобладают дополняющими друг друга знаниями друородной энергетикс и вняюпими друи друга снани Мы полагаем, что благодаря инвестициям Cummins, технологии hidrogenia значительно ускорят свое развитият свое развития

Hydrogenics, штаб-квартира которой по-прежнему будет находиться в г. Миссиссога, Канада, станет частью бизнес-подразделения по электрическим трансмиссиям компании Cummins Inc. Это подразделение Cummins по электрификации, созданное в 2018 году, занимается разработкой и производством электрических и гибридных силовых систем, а также инновационных компонентов и подсистем для обслуживания коммерческих рынков в процессе перехода на электрическую тягу. К настоящему времени это подразделение представлонремени это подяет комплексные электрические силовыие силовые решения а семи областях применения и предлагает инновациоия и нные продукты клиентам по всему миру м погючая Россию.

Стоимость сделки составила приблизительно 290 млн. долларов США. Приобретением hidrogenics Cummins Inc. подтверждает свою приверженность передовым технологиям, сформулированную в стратегическом видении комании: Разработка инновационных продуктов, которые "позволяют нашим клиентам добиваться успехатьт нашим клиент На данный момент компания уже обладает широким зличныических бичент ешений по трансмиссиям, от традиазонного дизельного до разотернативноуиссиничных альтерни будет и дальше работать над инновационными предложениями, соответствующими изменяющимн новой иям новой ипохи в эволюциям новой иям новой иям новой иям н

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