Η Alstom έχει πρόσφατα στείλει το υδρογονοκίνητο τρένο Regiolis H2 για πιστοποίηση. Ως το τρίτο μοντέλο με κίνηση υδρογόνου στη γκάμα της, το τρένο αναμένεται να τεθεί σε λειτουργία στη Γαλλία μέχρι το τέλος της χρονιάς. Με εμβέλεια 600 χλμ, το νέο Regiolis H2 είναι ελαφρώς μικρότερο σε σχέση με το Coradia Stream H (660 χλμ) και σημαντικά μικρότερο σε σχέση με το Coradia iLint (800 χλμ). Ωστόσο, το υβριδικό σύστημά του προσφέρει μια επιπλέον δυνατότητα: μπορεί να λειτουργεί με ηλεκτρική παροχή από κατακόρυφους αγωγούς, όταν είναι διαθέσιμη. Έτσι, το έργο παρουσιάζεται ως μια ευέλικτη λύση για διαδρομές με υβριδική υποδομή.
Ωστόσο, το πείραμα της Alstom με το τρένο υδρογόνου έχει ξαναπέσει σε δυσκολίες. Οι χειριστές στη Γερμανία ξεκίνησαν ξανά τη χρήση πετρελαιοκίνητων τρένων λόγω της αδυναμίας εξασφάλισης ανταλλακτικών κυψελών καυσίμου. Από τα 14 τρένα Coradia iLint που αγοράστηκαν από την κοινότητα της Κάτω Σαξονίας, μόνο τα 4 βρίσκονται σε λειτουργία. Ενώ αυτό μπορεί να φαίνεται σαν ένα απλό θέμα εφοδιαστικής αλυσίδας, η πραγματική αιτία είναι πιο βαθιά - αποκαλύπτει όχι μόνο τα μειονελεία της ενέργειας υδρογόνου στη μεταφορά, αλλά και δομικούς περιορισμούς υλικών, καθιστώντας την εφικτότητά της ολοένα και πιο αβέβαιη.
Το Coradia iLint, που ήταν κάποτε ένα προτζέκτ-υπόδειγμα για την υδρογονοκίνηση, χρησιμοποιεί κυψέλες καυσίμου που προμηθεύονται από την Cummins, αξιοποιώντας την τεχνολογία Hydrogenics της εταιρείας στον Καναδά και την Ευρώπη. Κάθε τρένο είναι εφοδιασμένο με δύο μονάδες των περίπου 200 kW η καθεμία. Για κυψέλες καυσίμου τέτοιας κλίμακας, απαιτούνται 0,4 έως 0,6 γραμμάρια πλατίνας ανά χιλιοβάτ για να καλυφθούν οι απαιτήσεις ανθεκτικότητας των σιδηροδρομικών εφαρμογών, γεγονός που σημαίνει ότι το κάθε τρένο χρειάζεται περίπου 0,2 kg πλατίνας. Με βάση τις τρέχουσες τιμές, το κόστος αυτό ανέρχεται σε περίπου 8.700 δολάρια, αποτελώντας το 5% του κόστους της κυψέλης καυσίμου. Αν και το ποσοστό φαίνεται μικρό, το πρόβλημα γίνεται εμφανές όταν λαμβάνεται υπόψη η παγκόσμια παραγωγή πλατίνας.
Το πλατινένιο είναι ανεπανόρθωτο στα κυψέλες καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων (PEM). Η καρδιά μιας κυψέλης καυσίμου PEM είναι μια μεμβράνη επιστρωμένη με πλατινένιο. Το πλατινένιο δρα ως καταλύτης: διαχωρίζει τα μόρια υδρογόνου σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια, επιτρέπει στα πρωτόνια να διέλθουν από τη μεμβράνη, ενώ υποχρεώνει τα ηλεκτρόνια να κινηθούν κατά μήκος ενός εξωτερικού κυκλώματος για να παραχθεί ηλεκτρική ενέργεια, και στη συνέχεια επιταχύνει την αργή αντίδραση συνδυασμού οξυγόνου, πρωτονίων και ηλεκτρονίων για τη δημιουργία νερού στην άλλη πλευρά της μεμβράνης. Αυτές οι δύο αντιδράσεις είναι θεμελιώδεις για τη λειτουργία της κυψέλης καυσίμου, και η μοναδική επιφανειακή χημεία του πλατινένιου τους επιτρέπει να προχωρήσουν με πρακτικό ρυθμό και απαραίτητη ανθεκτικότητα. Χωρίς πλατινένιο, οι κυψέλες καυσίμου είτε δεν λειτουργούν αποτελεσματικά είτε φθείρονται γρήγορα, αφήνοντας τις κυψέλες καυσίμου υδρογόνου να εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από αυτό το σπάνιο και ευμετάβλητο σε τιμή μέταλλο.
Η ετήσια παγκόσμια παραγωγή πλατίνας ανέρχεται σε περίπου 250-280 τόνους. Περίπου το ένα τρίτο χρησιμοποιείται σε αυτοκινητοβιομηχανικούς καταλύτες (κυρίως για πετρελαιοκίνητα οχήματα), το ένα τέταρτο στην κοσμηματοποιία, σχεδόν το ένα πέμπτο σε βιομηχανικούς καταλύτες για τη διυλιστική και χημική βιομηχανία, και μικρές ποσότητες στον τομέα της υαλουργίας και ηλεκτρονικής. Αντίθετα, οι κυψέλες καυσίμου και οι ηλεκτρολύτες καταναλώνουν μόνο 1-2 τόνους τον χρόνο, αντιπροσωπεύοντας λιγότερο από το 1% της συνολικής ζήτησης.
Η προμήθεια πλατίνας παραμένει περιορισμένη. Η Νότιος Αφρική παρέχει περίπου το 70% της εξορυσσόμενης πλατίνας, ωστόσο η τοπική εξόρυξη πλήττεται από ελλείψεις στην παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, πλημμύρες, απεργίες και πολιτικά εμπόδια. Οι ποσότητες ανακύκλωσης είναι ασήμαντες - στο χαμηλότερο επίπεδο τα τελευταία δέκα χρόνια – με αποτέλεσμα ένα ετήσιο έλλειμμα προμήθειας περίπου 31 τόνων. Οι τιμές της πλατίνας έχουν ανέβει στο υψηλότερο επίπεδο των τελευταίων 11 ετών, ενώ τα επιτόκια μίσθωσης έχουν εκτοξευτεί. Η ανακύκλωση δεν αποτελεί πραγματική διευκόλυνση: η πλειοψηφία της πλατίνας που ανακτάται προέρχεται από καταλυτικούς μετατροπείς σε αυτοκίνητα στο τέλος του κύκλου ζωής τους, ενώ η πλατίνα που χρησιμοποιείται σε εφαρμογές όπως οι κυψέλες καυσίμου έχει μικρότερους ρυθμούς ανάκτησης λόγω της λεπτής κατανομής της, της μόλυνσης ή της μη οικονομικής εξαγωγής της.
Στον αγώνα για το πλατινένιο, οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου βρίσκονται στο μεγαλύτερο μειονέκτημα. Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων δεν φειδόμενοι τίποτα προκειμένου να αγοράσουν πλατινένιο για να καλύψουν τις προδιαγραφές εκπομπών· οι εταιρείες που επεξεργάζονται πετρέλαιο δεν μπορούν να κάνουν τίποτα χωρίς πλατινένιους καταλύτες και αντιμετωπίζουν εξαιρετικά υψηλό κόστος διακοπής λειτουργίας· οι κατασκευαστές ειδικών υαλιών και ηλεκτρονικών δεν διαθέτουν εναλλακτικά υλικά για τα εργαλεία πλατινένια υψηλής θερμοκρασίας. Μόνο η κατανάλωση κοσμημάτων μπορεί να μειωθεί με την αύξηση των τιμών, απελευθερώνοντας έτσι μικρή ποσότητα προσφοράς. Αντίθετα, οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου διαθέτουν περιορισμένη ζήτηση και πελάτες ευαίσθητους στο κόστος.
Η ενέργεια υδρογόνου αντιμετωπίζει ήδη προβλήματα χαμηλής ενεργειακής απόδοσης, υψηλών λειτουργικών και υποδομικών δαπανών και αδύναμης ελκυστικότητας στην αγορά σε σχέση με τις μπαταρίες στον τομέα των μεταφορών. Η έλλειψη σε πλατίνα έχει προστεθεί στις δυσκολίες της. Κάθε επιπλέον μεγαβάτ αισθητήρα καυσίμου καταναλώνει περισσότερο σπάνιο πλατίνα, ενώ άλλες βιομηχανίες προσφέρουν συνεχώς περισσότερα χρήματα για αυτό τον πόρο από τον τομέα του υδρογόνου. Η ανάπτυξη υδρογονοκίνησης σε μεγάλη κλίμακα θα εμβαθύνει ακόμη περισσότερο την εξάρτηση από αυτό το ανεπανόρθωτο, περιορισμένο στην προμήθεια και μακροπρόθεσμα σπάνιο πρώτης ύλης, με απαισιότητα πρόβλεψη για το μέλλον.
EN
