Récemment, l'Administration nationale des chemins de fer a organisé la rédaction du « Règlement administratif sur la rénovation des systèmes d'alimentation des locomotives diesel vieillissantes des chemins de fer » (ci-après dénommé le « Règlement ») et sollicite actuellement les opinions du public sur le projet.
L'article 3 du Règlement stipule clairement que la rénovation des systèmes d'alimentation des locomotives diesel vieillissantes des chemins de fer consiste à remplacer les systèmes d'alimentation à base de combustibles fossiles de ces locomotives par des systèmes tels que « moteur diesel + système de batterie électrique », « système de batterie électrique » et « système de pile à combustible à hydrogène + système de batterie électrique », qui offrent une efficacité énergétique et des niveaux d'émission supérieurs.
Avec l'introduction de ce Règlement, le système ferroviaire a enfin entamé sa transformation vers les applications de l'hydrogène, suivant les traces des secteurs de la route, de l'aviation à basse altitude et des voies navigables ! La pièce maîtresse du système de transport à l'hydrogène est en place, et une transition complète vers la substitution de l'hydrogène devient une tendance inévitable.
L'inévitable application de l'hydrogène dans les chemins de fer
1. Un choix inévitable pour l'innovation énergétique bas carbone/zéro carbone
Les locomotives diesel vieillissantes dépendent des combustibles fossiles pour leur alimentation, contribuant à plus de 70 % des émissions totales de carbone du système ferroviaire. Les locomotives à hydrogène, alimentées par l'électricité générée par les piles à combustible, ne produisent que de l'eau comme sous-produit et émissions. Lorsqu'elles sont associées à de l'hydrogène vert (produit par électrolyse de l'eau à l'aide d'énergies renouvelables), elles peuvent atteindre une « exploitation zéro carbone » tout au long de leur cycle de vie. Le train à pile à combustible à hydrogène Mireo Plus H, déjà en service chez Deutsche Bahn (DB), dispose d'une autonomie de conduite dépassant les 1 000 kilomètres et réduit les émissions de plus de 90 % par rapport aux locomotives diesel, offrant une référence pour le transport de fret lourd en Chine et la rénovation de l'électrification des lignes ferroviaires éloignées.
2. Suppression des limites géographiques dans l'approvisionnement énergétique ferroviaire
L'électrification ferroviaire nécessite l'installation de systèmes de caténaire aérienne. Étant donné le vaste territoire et les environnements géographiques complexes de la Chine, notamment les régions montagneuses, les déserts et les déserts de gobi, la construction de systèmes de caténaires ferroviaires pose d'importants défis. Les locomotives à hydrogène peuvent être alimentées par des réservoirs d'hydrogène embarqués, éliminant ainsi le besoin de dépendre d'un réseau électrique fixe. Cela les rend très adaptables aux régions du nord-ouest et du sud-ouest de la Chine, riches en énergies renouvelables mais dotées de réseaux électriques faibles. En utilisant l'énergie renouvelable produite localement pour la production d'hydrogène, un système en boucle fermée de « production locale d'hydrogène - consommation d'hydrogène par les locomotives » peut être mis en place, réduisant ainsi les coûts associés au transport d'électricité sur de longues distances.
Avantages fondamentaux des locomotives à hydrogène
Les locomotives à hydrogène présentent trois avantages majeurs : une forte autonomie et une grande capacité de charge utile, une grande adaptabilité environnementale et une grande efficacité de réapprovisionnement en énergie.
Forte autonomie et grande capacité de charge utile : les piles à combustible à hydrogène ont une densité énergétique de 3 à 5 kWh/kg et un rendement énergétique global élevé. L'hydrogène de même volume peut fournir aux locomotives une alimentation plus durable et une puissance de sortie plus élevée, améliorant ainsi leur autonomie et leur capacité de charge utile, ce qui les rend adaptées au transport de fret sur longue distance.
Grande adaptabilité environnementale : la conception des piles à combustible à hydrogène, combinée à des réservoirs d'hydrogène isolés, permet au système d'alimentation de la locomotive de fonctionner dans un large éventail de conditions, s'adaptant à diverses conditions climatiques et environnements géographiques externes.
Grande efficacité de réapprovisionnement en énergie : les locomotives à hydrogène ont un temps de ravitaillement court, qui peut être effectué en quelques minutes. Comparé aux plusieurs heures nécessaires pour la recharge, cela est plus adapté aux exigences « à grande capacité et à grande vitesse » des lignes ferroviaires principales.
Amélioration de l'efficacité économique des stations de ravitaillement en hydrogène
La modernisation des locomotives à hydrogène peut entraîner des changements profonds dans le système industriel de l'hydrogène existant. La prévisibilité des itinéraires ferroviaires et la stabilité de la consommation d'hydrogène sont des avantages qui ne se retrouvent pas dans d'autres scénarios, permettant une planification et une construction unifiées. Le partage des stations de ravitaillement en hydrogène avec les véhicules à pile à combustible à hydrogène et les systèmes de transport ferroviaire à hydrogène peut permettre une « exploitation synchronisée du réseau hydrogène », élargir la taille du marché des applications et réduire les coûts de construction des infrastructures. Cela améliorera encore l'efficacité économique de la construction et de l'exploitation des stations de ravitaillement en hydrogène, aidant ainsi les stations de ravitaillement en hydrogène à acquérir une plus grande marge de développement sur le marché de l'énergie.
Double valeur de la « révolution des transports + sécurité énergétique »
1. Réduction des émissions de carbone et amélioration de la qualité, optimisation de l'utilisation de l'énergie
L'application des systèmes d'alimentation en énergie hydrogène réduira progressivement la dépendance du système ferroviaire aux combustibles fossiles, marquant une transformation dans la structure énergétique des locomotives ferroviaires. Avec le développement des technologies d'application de l'hydrogène et des technologies de l'énergie, les locomotives ferroviaires à hydrogène compléteront les applications finales de l'énergie hydrogène dans le secteur des transports, entraînant une révolution plus large de l'énergie nationale des transports.
2. Remodelage du paysage du transport d'énergie
Les locomotives à hydrogène peuvent transformer le « transport d'électricité de l'Ouest vers l'Est » en « transport d'hydrogène de l'Ouest vers l'Est », élargissant considérablement la portée du transport de l'énergie hydrogène via le système ferroviaire. Par rapport au transport d'électricité à très haute tension, l'efficacité de conversion intégrée de l'énergie de production, de stockage et de transport de l'hydrogène est plus élevée et peut éviter le gaspillage d'énergie causé par les pertes de transport d'électricité sur de longues distances (environ 6 à 8 % pour le transport d'électricité à très haute tension).
Le système ferroviaire est un super scénario pour les applications de l'énergie hydrogène. La conversion des anciens systèmes d'alimentation des locomotives en hydrogène a déjà envoyé des signaux positifs. Une fois que l'énergie hydrogène sera appliquée à grande échelle dans les locomotives ferroviaires, la demande du marché pour l'énergie hydrogène augmentera rapidement, entraînant inévitablement des changements profonds dans l'ensemble de la chaîne industrielle de la production, du stockage, du transport et de l'utilisation de l'hydrogène.
