Где-то в пыльной пустыне близ Пуэбло, штат Колорадо, словно мираж, разгоняется первый в Соединенных Штатах пассажирский поезд на водородном топливе. Разработанный швейцарским производителем Stadler и известный как FLIRT («Быстрый Легкий Междугородний и Региональный Поезд»), он скоро отправится в Южную Калифорнию. Там он должен начать перевозить пассажиров на пригородном маршруте округа Сан-Бернардино Arrow до конца текущего года. В замкнутом мире железнодорожного транспорта этот водородный состав — настоящий тест Роршаха. Для одних он олицетворяет будущее рельсового сообщения. Для других — просто броское, но отвлекающее новшество.
В погоне за декарбонизацией транспортного сектора — основного источника парниковых газов в США — внимание часто приковано к электрическим транспортным средствам на резиновом ходу. Однако для достижения цели администрации Байдена по нулевым выбросам к 2050 году новые источники энергии потребуются и для тех видов транспорта, которые используют стальные колеса.
Наиболее эффективный путь декарбонизации железных дорог является предметом ожесточенных споров между регуляторами, представителями отрасли и активистами. Ситуация накаляется в Калифорнии, где недавно были приняты правила, требующие, чтобы все новые пассажирские локомотивы, работающие в штате, были с нулевым уровнем выбросов к 2030 году, а новые грузовые локомотивы должны соответствовать этому порогу к 2035 году. Федеральные регуляторы, вероятно, последуют этому примеру.
Дебаты частично технологические: они касаются того, что лучше — водородные топливные элементы, аккумуляторы или контактный провод (электрификация) — для различных железнодорожных условий. Но в них есть и политический аспект: вопрос о том, в какой степени декарбонизация может (или должна) повлечь за собой более широкую трансформацию железнодорожных перевозок. Десятилетиями правительство в основном уступало воле крупных грузовых железнодорожных конгломератов. Декарбонизация может изменить этот баланс сил — или еще сильнее укрепить существующее положение.
Пока что водород стал технологическим фаворитом в Калифорнии. За последний год Департамент транспорта Калифорнии (Caltrans) заказал 10 водородных поездов FLIRT на сумму 207 миллионов долларов. После запуска линии Arrow следующей линией, которая получит водородные поезда, станет маршрут Valley Rail в Центральной долине. Эта линия соединит Сакраменто с Калифорнийской высокоскоростной железной дорогой — строящейся системой, которая в конечном итоге свяжет Лос-Анджелес и Сан-Франциско.
В своем анализе различных технологий железнодорожного транспорта с нулевым уровнем выбросов Caltrans пришел к выводу, что поезда на водороде (использующие бортовые топливные элементы, преобразующие водород в электричество) обладают лучшей дальностью хода и более быстрым временем заправки по сравнению с аккумуляторными электропоездами, которые работают по принципу, схожему с электромобилями. Водород также оказался более дешевым источником энергии, чем контактный провод (или просто «электрификация», как принято в отрасли), установка которого на трех основных междугородних маршрутах штата обойдется примерно в 6,8 миллиарда долларов. (Калифорнийская высокоскоростная железная дорога и совместные пути в пригородной системе Caltrain в районе Залива будут работать на контактном проводе, поскольку электрификация необходима для достижения скорости свыше 100 миль в час.)
Ситуацию с электрификацией дополнительно усложняет тот факт, что установка контактных проводов на остальной части пассажирской сети Калифорнии потребует согласия BNSF и Union Pacific — двух крупнейших грузовых перевозчиков, владеющих большей частью путей штата. Компании долгое время выступали против установки проводов над своими путями, утверждая, что это может помешать работе двухъярусных грузовых составов.
Электрификация всех 144 000 миль грузовых железнодорожных путей в стране обойдется в сотни миллиардов долларов, согласно отчету Ассоциации американских железных дорог (AAR), отраслевой торговой группы. Группа утверждает, что даже электрификация небольших участков путей приведет к постоянным перебоям в движении и оттоку грузовых клиентов к грузовикам. Электрификация также потребует сотрудничества с энергетическими компаниями, делая железные дороги уязвимыми для задержек с подключением к сети, от которых страдают разработчики возобновляемой энергетики.
«У нас есть протяженные участки пути за пределами городских зон», — отмечает Марчин Тарашкевич, инженер из архитектурно-инженерной фирмы HDR, участвовавший в программе Caltrans по водородным поездам. Он говорит, что подача энергии в эти труднодоступные места может стать проблемой, особенно когда инфраструктура должна быть спроектирована с учетом устойчивости к стихийным бедствиям, таким как лесные пожары и землетрясения: «Если провод оборвется, вы окажетесь в беде».
AAR считает, что калифорнийские нормативы по выбросам для железных дорог слишком строги и приняты слишком поспешно, учитывая, что грузовые перевозки уже в три-четыре раза более топливно эффективны, чем автоперевозки. В прошлом году AAR подала иск против штата из-за последних нормативов по выбросам, дело по которому еще не закрыто. Хотя группа в целом предпочитает водород электрификации в качестве долгосрочного решения, она утверждает, что эта альтернативная технология еще недостаточно зрелая, чтобы удовлетворить потребности отрасли.
Группа Californians for Electric Rail также считает водород «незрелой» технологией. «С точки зрения экологии и затрат, это очень замкнутый и непрямой способ достижения цели», — говорит Адриана Риццо, основательница группы, выступающая за электрификацию региональных и междугородних путей штата с помощью контактного провода.
Синтез, транспортировка и использование крошечной молекулы водорода могут быть крайне неэффективными. Водородным поездам в настоящее время требуется примерно в три раза больше энергии на милю, чем поездам, работающим от контактного провода. А экологические преимущества водорода — заявленная цель этой новой технологии — остаются в значительной степени теоретическими, поскольку подавляющее большинство водорода сегодня производится путем сжигания ископаемого топлива, такого как метан. Газовые компании стали одними из крупнейших сторонников водородной индустрии, поскольку они уже имеют возможность производить и транспортировать этот газ.
Мнения о преимуществах водородных поездов разделились. В 2022 году, после пилотной программы, немецкий штат Баден-Вюртемберг пришел к выводу, что эксплуатация этой технологии в долгосрочной перспективе будет на 80% дороже, чем использование других альтернатив с нулевым уровнем выбросов.
Кайл Градингер, помощник заместителя директора по железнодорожному транспорту в Caltrans, считает, что вокруг проблем водородных поездов в «Твиттерсфере» наблюдается некоторое «преувеличение». По его словам, в ходе испытаний водородный FLIRT «показывает себя так, как мы ожидали, если не лучше». Поскольку они также используют электродвигатели, водородные поезда предлагают многие преимущества поездов на контактном проводе, считает Градингер. Обе технологии будут тише, чище и быстрее дизельных поездов.
Caltrans надеется к 2030 году получать весь водород для своих поездов из источников с нулевым уровнем выбросов. Этому способствует проект правил по чистому водороду, опубликованный администрацией Байдена в 2023 году. Калифорния является одним из семи «водородных хабов» в США — государственно-частных партнерств, которые получат миллиарды долларов субсидий в рамках Закона об инвестициях в инфраструктуру и рабочие места на развитие водородных технологий. Градингер отмечает, что пока рано говорить, сможет ли Caltrans получить финансирование для своих водородных заправочных станций и цепочек поставок через эти субсидии, но такая возможность существует. На сегодняшний день Калифорния остается единственным штатом США, закупившим водородные поезда.
Однако такие активисты, как Риццо, опасаются, что все эти инвестиции в водородную инфраструктуру помешают более масштабным преобразованиям пассажирских перевозок в Калифорнии.
«Зачем вкладывать миллионы долларов в покупку новых поездов и строительство всей этой инфраструктуры, а затем ожидать того же паршивого обслуживания, которое у нас есть сейчас?» — задается вопросом Риццо. «Эти системы могли бы перевозить гораздо больше пассажиров».
Ее группа и союзники, такие как Ассоциация пассажиров железных дорог Калифорнии и Невады, считают, что декарбонизация — это возможность установить инфраструктуру, которая поддерживает подавляющее большинство скоростных пассажирских железнодорожных услуг по всему миру. Хотя первоначальные инвестиции в контактные провода высоки, электрификация снижает эксплуатационные расходы, обеспечивая постоянный доступ к дешевому и эффективному источнику энергии. Электрификация также улучшает ускорение, позволяя поездам следовать ближе друг к другу, создавая потенциал для таких схем движения, которые больше напоминают городское метро, а не маршрут Amtrak раз в день.
У Caltrans есть долгосрочный план по резкому увеличению частоты и скорости железнодорожного сообщения, который в конечном итоге может потребовать электрификации через контактный провод, также известной как контактная сеть. Но, по мнению агентства, по крайней мере в ближайшие два десятилетия водород является наиболее реалистичным способом достижения амбициозных климатических целей штата. Денег, политической воли и готовности к борьбе с грузовыми железными дорогами и коммунальными службами пока просто нет.
«Золотой стандарт — это электрификация с помощью контактной сети, если вы можете это сделать», — говорит Градингер. «Но мы не достигнем такого уровня обслуживания на междугородних линиях в ближайшие десять-двадцать лет, который оправдал бы инвестиции в электрификацию».
Риццо надеется, что по мере ужесточения федеральных норм по выбросам для железных дорог аргументы в пользу электрификации полей контактной сети станут более весомыми. Другие страны уже пришли к такому выводу: изменение политики в Индии в 2015 году привело к электрификации почти половины протяженности путей страны менее чем за десятилетие. В Плане декарбонизации транспорта Великобритании указано, что электрификация станет «основным способом» достижения этой цели для железнодорожной отрасли.
Эти изменения вполне совместимы с развитием грузовой отрасли. Самые мощные локомотивы в мире — электрические; они тянут грузовые составы с рудой в Южной Африке и Китае. В 2002 году Россия завершила электрификацию Транссибирской магистрали протяженностью 5700 миль, доказав, что грузовые поезда на электрической тяге могут преодолевать очень большие расстояния по суровому рельефу.
В США ситуация также начинает меняться, хотя и медленно. BNSF, похоже, смягчила свою позицию против электрификации на одном из принадлежащих ей коридоров в Южной Калифорнии, где она согласилась разрешить Калифорнийской высокоскоростной железной дороге проложить контактный провод на своей полосе отвода. Риццо и ее группа стремятся упростить реализацию таких проектов, спонсируя законопроект штата, освобождающий контактные провода от Закона о качестве окружающей среды Калифорнии (CEQA). Это предотвратило бы такие ситуации, как экологический иск 2015 года, поданный богатым пригородом в районе Залива, Атертоном, из-за вырубки деревьев и визуального воздействия, который задержал проект электрификации Caltrain почти на два года.
Новые инновации могут размыть границы между различными видами «зеленых» железнодорожных технологий. Caltrain заказал электропоезд с аккумулятором, который потенциально может заряжаться во время движения из Сан-Франциско в Сан-Хосе, а затем продолжать движение на аккумуляторе до Гилроя и Салинаса. Аналогичная система может быть развернута в Южной Калифорнии, где поезда могли бы заряжаться в районе Лос-Анджелеса, а затем двигаться на батареях по более отдаленным участкам до Санта-Барбары и Сан-Диего.
Новые водородные технологии также могут оказаться преобразующими для пассажирских перевозок. FLIRT, который сейчас проходит испытания в колорадской пустыне, — это версия 1.0. В будущем использование аммиака в качестве носителя водорода может обеспечить гораздо большую дальность хода водородных поездов, а также более бесперебойную дозаправку. «У водорода гораздо больше потенциала для роста», — заключает Тарашкевич.
Однако Тарашкевич предупреждает, что в стране, которая так мало инвестировала в пассажирские перевозки за последнее столетие, новые технологии могут помочь лишь отчасти. Американские железные дороги слишком часто не имеют обгонных путей, развязок на переездах и современных систем сигнализации. Он считает, что главное препятствие на пути к более быстрому и частому пассажирскому сообщению — «это не технология поездов», а «все остальное».
