De mai bine de 200 de ani, trenurile diesel și cu abur transportă pasageri și mărfuri în întreaga lume. Totuși, acestea produc și o cantitate foarte mare de gaze cu efect de seră care sunt emise în atmosferă. În speranța unui viitor mai ecologic, multe țări și companii încearcă să identifice noi surse de energie regenerabilă. Recent, reprezentanții companiei Wabtec din Pittsburgh au prezentat un tren hibrid pe baterii, despre care se spune că poate reduce emisiile „cu peste 10% per tren”. Alți producători încearcă să dezvolte o serie de trenuri cu hidrogen, care, în loc să emită gaze cu efect de seră, produc doar vapori și picături de apă.
Tehnologia are potențialul de a ajuta țările să îndeplinească obiectivele de reducere a gazelor cu efect de seră și să încetinească schimbările climatice. Totuși, producerea de electricitate cu ajutorul hidrogenului vine cu propriile provocări. De exemplu, pentru a gestiona gama largă de tensiuni produse, celulele de combustibil necesită convertizoare suplimentare grele, iar masa acestor convertoare voluminoase reduce autonomia trenului.
În cadrul unui experiment recent, o echipă de cercetători din Marea Britanie a proiectat un nou convertor, care este substanțial mai ușor și mai compact decât cele de hidrogen de ultimă generație. Ei descriu noul design în cadrul unui studiu publicat în revista IEEE Transactions on Industrial Electronics în data de 25 august.
Pietro Tricoli, profesor în cadrul Universității din Birmingham, a fost implicat în studiu. El observă faptul pentru a ajuta la maximizarea autonomiei trenurilor cu hidrogen sunt necesare convertoare mai ușoare. Prin urmare, echipa sa a dezvoltat un convertor mai ușor, pe care îl descriu în lucrarea lor ca fiind „inovator”.
Pentru a extrage energia din celulele de combustibil și a o livra la motoarele trenului într-un mod controlat, acesta folosește dispozitive semiconductoare. „Convertorul nostru gestionează în mod direct orice variație de tensiune a celulelor de combustibil, fără a afecta curenții existenți la nivelul motorului. Un sistem convențional ar necesita două convertoare separate pentru a realiza acest lucru”, a explicat Tricoli. Cu ajutorul curentului alternativ, motoarele unui tren pot beneficia de frânare regenerativă, prin care energia produsă este colectată și reutilizată atunci când trenul accelerează.
Inițial, cercetătorii au testat sistemul prin intermediul unor simulări. Ulterior, aceștia l-au dezvoltat și validat cu ajutorul unui prototip de laborator la scară mică care reprezenta sistemul de rulare al unui tren. Rezultatele au confirmat faptul că noul convertor poate facilita obținerea vitezelor și accelerațiilor dorite, precum și realizarea frânării regenerative.
„Principalul punct forte al convertorului este reducerea volumului și a greutății sistemului. Principalul dezavantaj este acela că noul design al convertorului necesită un număr mai mare de dispozitive semiconductoare, precum și sisteme de circuite și de monitorizare mai complexe”, a declarat Tricoli.
Acesta a adăugat faptul că pentru optimizarea sistemului și crearea unui prototip la scară reală va fi nevoie de mai multă muncă. „Planul actual este de a interacționa cu producătorii de trenuri și cu producătorii de sisteme de rulare pentru a construi un al doilea prototip pentru un tren cu hidrogen”, a explicat Tricoli.
În primăvara anului 2021 a fost realizat un pas important în acest sens. După o perioadă de testare de 538 de zile, două trenuri cu hidrogen au transportat cu succes pasageri pe o distanță 180.000 de kilometri în Germania.
Pe măsură ce tehnologia hidrogenului este îmbunătățită, trenurile cu hidrogen vor deveni din ce în ce mai eficiente.
