Компания Alstom недавно отправила свой водородный поезд Regiolis H2 на сертификацию. Будучи третьей моделью, работающей на водороде, в линейке продукции, ожидается, что поезд будет запущен в эксплуатацию во Франции к концу этого года. С запасом хода 600 км, новый Regiolis H2 имеет немного меньший радиус действия, чем Coradia Stream H (660 км), и значительно меньший, чем Coradia iLint (800 км). Однако его гибридная система предлагает дополнительное преимущество: он может работать от контактной сети, когда это возможно. Таким образом, проект позиционируется как универсальное решение для маршрутов с гибридной инфраструктурой.
Тем не менее, эксперимент с водородным поездом Alstom снова столкнулся с проблемами. Операторы в Германии возобновили использование дизельных поездов из-за невозможности получить замену топливным элементам. Из 14 приобретенных Нижней Саксонией поездов Coradia iLint в эксплуатации остается только 4. Хотя это может показаться простой проблемой цепочки поставок, истинные причины глубже — это не только демонстрирует недостатки водородной энергии в транспортировке, но и выявляет ограничения по конструкционным материалам, что делает её реализацию всё более сомнительной.
Coradia iLint, ранее проект флагмана водородной мобильности, использует топливные элементы, поставляемые компанией Cummins, используя технологию Hydrogenics компании в Канаде и Европе. Каждый поезд оснащен двумя модулями мощностью около 200 кВт каждый. Для топливных элементов такого масштаба требуется 0,4–0,6 грамма платины на киловатт, чтобы соответствовать требованиям долговечности железнодорожных операций, то есть каждому поезду требуется около 0,2 кг платины. По текущим ценам это составляет примерно 8700 долларов США, что составляет 5% от стоимости топливного элемента. Хотя процент кажется небольшим, проблема становится актуальной, если учитывать мировое производство платины.
Платина незаменима в топливных элементах с протонообменной мембраной (PEM). Основой топливного элемента PEM является мембрана, покрытая платиной. Платина действует как катализатор: она разделяет молекулы водорода на протоны и электроны, пропускает протоны через мембрану, заставляя электроны двигаться по внешней цепи для выработки электричества, а затем ускоряет медленную реакцию соединения кислорода, протонов и электронов для образования воды на другой стороне мембраны. Эти две реакции лежат в основе работы топливного элемента, и уникальная поверхностная химия платины позволяет им протекать с практической скоростью и необходимой долговечностью. Без платины топливные элементы либо не работают эффективно, либо быстро деградируют, что делает водородные топливные элементы глубоко зависимыми от этого редкого и склонного к колебаниям цен металла.
Глобальное ежегодное производство платины составляет приблизительно 250–280 тонн. Около трети используется в автомобильных катализаторах (в основном для дизельных транспортных средств), четверть — в ювелирных изделиях, почти пятая часть — в промышленных катализаторах для нефтепереработки и химической промышленности, а также небольшие объемы — в стекольной и электронной отраслях. Напротив, топливные элементы и электролизеры потребляют всего 1–2 тонны в год, что составляет менее 1% от общего спроса.
Предложение платины остается ограниченным. Южная Африка обеспечивает около 70% добываемой платины, однако местная добыча страдает от нехватки электроэнергии, наводнений, забастовок и политических проблем. Объемы переработки минимальны — они находятся на самом низком уровне за последнее десятилетие — что приводит к ежегодному дефициту предложения в размере примерно 31 тонна. Цены на платину выросли до максимального уровня за 11 лет, и ставки аренды резко возросли. Переработка едва снимает давление: большая часть платины, поступающей из вторичных источников, производится из каталитических нейтрализаторов вышедших из эксплуатации транспортных средств, тогда как платина, используемая, например, в топливных элементах, имеет более низкий уровень извлечения из-за ее тонкого распределения, загрязнения или экономически невыгодной добычи.
В конкуренции за платину водородные топливные элементы находятся в самом проигрышном положении. Производители автомобилей не жалеют средств, чтобы приобрести платину для соблюдения норм выбросов; нефтеперерабатывающие заводы не могут обойтись без платиновых катализаторов и сталкиваются с чрезвычайно высокими затратами при остановке производства; производители специального стекла и электроники не имеют альтернативных материалов для высокотемпературных платиновых инструментов. Только потребление ювелирных изделий может снизиться при росте цен, высвобождая небольшое количество платины. Напротив, спрос на водородные топливные элементы ограничен, а их клиенты чувствительны к цене.
Водородная энергетика уже сталкивается с низкой энергоэффективностью, высокими эксплуатационными и инфраструктурными затратами, а также слабым спросом на транспорте по сравнению с аккумуляторами. Ограничения по поставкам платины усугубили ситуацию. Каждый дополнительный мегаватт мощности топливных элементов потребляет все более дефицитную платину, и другие отрасли постоянно предлагают более высокие цены на этот ресурс, вытесняя водородный сектор. Масштабное развитие водородной мобильности лишь усилит зависимость от этого незаменимого, ограниченного и долгосрочно дефицитного сырья, с неутешительным прогнозом в будущем.
EN
