续航超600公里、加注时间减20%：韩国研发液氢列车欲取代老旧柴油机车

韩国正迅速推进零排放氢能列车的商业化，该列车充满一次电即可在首尔和釜山之间往返。

随着全球环保法规日趋严格，对更清洁交通方式的探索也在加强。长期以来，在长途旅行方面被航空业掩盖了光芒的铁路行业，正将氢能技术和更高的速度视为前进方向。

传统柴油列车是铁路行业碳排放和粉尘的主要来源之一。根据政府综合粉尘管理计划，新投入使用的柴油机车必须遵守更严格的空气污染物排放标准。

正是在此背景下，氢能列车引起了全球关注，韩国也不例外。

氢能列车通过将车载储罐中的氢气输送到燃料电池来发电，然后利用这些电力驱动电机。由于无需通过架空接触网提供外部电源，该技术可显著改善非电气化区域的铁路可达性，而在这些区域建设传统电气化铁路基础设施较为困难。

氢能列车仅排放水，其二氧化碳排放量低于电动汽车。传统柴油列车每公里排放19公斤二氧化碳，而氢能列车仅排放9.1公斤——大约减少一半。此外，无需架空接触网、变电站和其他供电设备也降低了建设和维护成本。

韩国铁道研究院研究员Ryu Jun-hyeong表示：“电气化铁路需要接触网、变电站和供电系统，但氢能列车通过车载储氢罐、燃料电池、电池和电力推进系统自行发电和使用。”

 “它们无需任何外部电源即可运行，改善了非电气化线路的可达性，其能源效率是柴油列车的两倍以上。”

全球氢能列车市场预计将以年均超过25%的速度增长，到2035年达到264亿美元，世界各国正竞相开发和商业化该技术。

法国阿尔斯通公司于2018年在德国推出了全球首列商用氢能列车服务。德国已通过其国家氢能战略承诺投入90亿欧元（约合102亿美元），用于建设包括铁路基础设施在内的氢能生态系统。苏格兰正致力于在2030年前逐步淘汰柴油列车。中国于2019年底开通了一条氢能有轨电车线路，日本则采用电动单元设计运营氢能列车。美国也在加速商业化——加州于去年9月推出了首列商用氢能客运列车服务。

韩国现已加入这一努力，启动了一个研发项目，旨在现有运营线路上建设氢能基础设施，并进行试运行，以推动全面商业化。

该项目到2027年将获得总计321亿韩元的资金，由韩国铁道公社（Korail）和韩国铁道研究院担任牵头机构。

该项目还将在目前运营的非电气化线路上建设氢能列车基础设施——包括加氢站和车辆维护设施——并将通过与现有服务一起运行氢能电动单元列车来验证这些设施的性能和适用性。

为支持平稳推出，该项目将制定氢能列车的技术标准以及运营和管理规定，同时推进监管改革并消除不合理限制。

试运行计划在京义线和京元线上进行，之后将于2028年开始商业服务。大田和蔚山的氢能有轨电车建设也在进行中。

演示车辆的设计目标是：输出功率1.2兆瓦，最高运行速度150公里/小时（与ITX城际快车相当），设计速度165公里/小时，单次充电续航超过600公里，并采用两节编组。该列车将于2027年制造，并将接受包括车辆型号批准在内的安全认证，之后才在示范线路上投入运营，加氢站、维护设施、技术标准和运营规定也将在此进行验证。

候选示范线路包括京元线涟川至白马高地站区间（21公里）和京义线大谷至议政府站区间（30.3公里）。韩国国土交通部已提议，从2027年起部署两节编组的氢能电动单元列车进行约一年的试运行，行驶里程超过7万公里，示范阶段结束后将再引入三列，以替换老旧的柴油列车。还计划在涟川站建设一座服务于氢能列车、氢能公交车和氢能乘用车的多用途加氢站，配备三台加氢机，每小时加注能力为160公斤，最大日供应能力为1300公斤。

Ryu Jun-hyeong表示：“氢能汽车已有相关法规和法律，但我们仍需为氢能出行产业生态系统建立制度基础。”

 “随着氢燃料电池技术的进一步发展，我们预计它最终也将适用于高速铁路。”

韩国铁道研究院还在开发一种液氢列车，其续航里程是传统氢能列车的两倍以上。

目标是在非电气化和混合线路上开发一种能够运载乘客和货物的自主式氢能电力机车，以取代已达到使用寿命的老旧柴油机车。

液氢是将氢气冷却至零下253摄氏度以下，在这种状态下，由于压力远低于高压气态氢，因此可以更安全地储存和运输。该研究院选择将液氢用于长途机车应用，因为与气态氢相比，其储存密度和运输效率更高。

正在开发的液氢列车目标是，与国外运行压力为700巴（相当于每平方米10万牛顿力）的气态氢能列车相比，续航里程提高1.6倍，加注时间缩短20%。

该研究院开发了车载液氢供应系统，这是液氢轨道车辆的核心技术。该系统将压力、流量和温度的多级控制集成到一个紧凑的控制单元中，与之前的模块化方法相比，体积减少了10%，重量减轻了5%。其结果是单次充电续航里程比现有氢能列车提高两倍以上。

该系统设计用于为四个95千瓦的燃料电池（总计380千瓦）稳定供电，并已达到适合实际铁路推进应用的成熟度水平。

该车载液氢供应系统已准备好立即安装在列车上，预计将加速老旧柴油列车向液氢推进的转换。

韩国铁道研究院高级研究员Kim Gil-dong表示：“我们计划通过一系列测试来验证这项核心技术的性能。我们还计划将推进系统应用于现有的氢能有轨电车，并将工作扩展到基于液氢的示范研究中。”