Eaqui está um novo trem chegando à estação em San Bernardino, um sul Califórnia cidade a cerca de 60 milhas de Los Angeles. De fora, parece que qualquer outro trem de passageiros, com três vagões de passageiros, janelas quadradas e um exterior azul colorido.
Mas por dentro, é diferente de tudo que a região — ou o país — já viu antes. A Unidade Múltipla de Emissão Zero de US$ 20 milhões, conhecida como Zemu, usa um sistema híbrido de célula de combustível de hidrogênio e bateria para impulsionar o trem e operar outros sistemas elétricos de bordo. O único subproduto da célula de combustível é o vapor de água, uma mudança bem-vinda em uma área conhecida como Inland Empire, que sofre com algumas das piores taxas de qualidade do ar do país.
A nova tecnologia fará do Zemu o primeiro trem de passageiros movido a hidrogênio e com emissão zero na América do Norte a atender aos requisitos da Administração Ferroviária Federal (FRA) quando entrar em serviço no início do ano que vem.
O trem circulará entre as cidades de Redlands e San Bernardino em uma linha de 9 milhas conhecida como Arrow Corridor; é um dos menores da região, transportando cerca de 416 passageiros diários durante a semana e 6.433 nos fins de semana, mas o número de passageiros está crescendo. Seus operadores esperam que o Zemu, que foi revelado à mídia na semana passada, abra caminho para que trens de energia limpa circulem em centenas de milhas de trilhos no sul Califórnia e em todo o país.
Poderia marcar o início de um movimento ferroviário de energia limpa nos EUA, que tradicionalmente ficou atrás de lugares como a Europa no que diz respeito a trens número de passageiros e inovação. É também uma vitória para a Califórnia, que tem lutado para obter projetos ferroviários ambiciosos como o seu trem-bala de alta velocidade entre São Francisco e Los Angeles.
“O que fizemos com o Zemu é transformador”, disse o presidente da San Bernardino County Transit Authority (SBCTA), Ray Marquez, em uma declaração. “O desenvolvimento do trem solidificou o lugar da SBCTA como inovadora em ferrovias limpas de passageiros aqui no Inland Empire, em todo o estado e na nação.”
Um projeto que levou anos para ser feito
A estreia desta tecnologia na América do Norte acontece num momento em que a região metropolitana de Los Angeles se prepara para as Olimpíadas de 2028, que o prefeito da cidade disse que serão um jogo “sem carro”e à medida que a Califórnia intensifica seus esforços para atingir as metas de neutralidade de carbono até 2045.
San Bernardino sofre há muito tempo com a má qualidade do ar causada pela alta concentração de rodovias, pátios ferroviários e instalações industriais, incluindo armazéns de remessa. A cidade fracassado o índice State of the Air de 2024 da American Lung Association, que se baseia no número de dias em que a poluição por ozônio e partículas excedeu os níveis seguros.
O projeto levou anos para ser feito. Uma década atrás, motivados pela má qualidade do ar e pelo desejo de reduzir o estresse nas estradas do condado, frequentemente lotadas de caminhões transportando mercadorias dos portos próximos de Los Angeles e Long Beach, os funcionários da SBCTA se propuseram a encontrar alternativas limpas para seus trens a diesel existentes.
Eles pousaram no Zemu, movido a hidrogênio, e em 2019 contrataram a fabricante ferroviária suíça Stadler Inc para cumprir essa missão, disse Tim Watkins, chefe de relações legislativas e públicas da autoridade de trânsito.
Uma frota de movido a hidrogênio Os trens, construídos pela fabricante francesa Alstom, operam na Alemanha e na Áustria desde 2018, mas trens semelhantes nunca circularam na América do Norte.
As células de combustível de hidrogênio combinam moléculas de hidrogênio e oxigênio para gerar eletricidade e produzir vapor de água como subproduto. Na prática, a célula de combustível funciona como um gerador de bordo que carrega as baterias que giram as rodas do trem, impulsionando-o para frente e também executando sistemas elétricos. Dentro da célula, as moléculas de hidrogênio, compostas de um elétron carregado negativamente e um próton carregado positivamente, são separadas. Os prótons passam por uma membrana, deixando os elétrons para trás. Para se juntar aos prótons, os elétrons saltam a membrana, gerando eletricidade no processo.
Embora o processo de bordo não emita diretamente gases de efeito estufa, os processos de produção para criar combustível de hidrogênio nos EUA quase sempre fazer.
Para os passageiros, a aplicação dessa tecnologia significa uma viagem mais silenciosa. “Tudo o que você vai ouvir é um par de sopradores HVAC e ventiladores de resfriamento”, disse Kaden Killpack, gerente de projeto comercial na Stadler US que supervisiona os projetos SBCTA e Caltrans. Os passageiros também podem notar uma viagem mais suave devido à construção leve do trem.
No entanto, o design leve da carroceria de alumínio apresentou novos desafios para a Stadler, que precisava provar que seus trens poderiam operar com segurança na infraestrutura ferroviária existente na Califórnia. Trens mais leves são mais eficientes em termos de energia, mas para operar nos mesmos trilhos que cargas pesadas, a Stadler precisava demonstrar que seus trens de alumínio poderiam passar pelos altos padrões da FRA para colisões frontais, o que fez com unidades movidas a diesel em 2018.
Desenvolver um quadro leve que passou pelos padrões da FRA é uma conquista promissora porque fornece uma alternativa de emissão zero à cara eletrificação aérea que é comum na Europa, mas é proibida pela FRA em linhas de carga nos EUA. “Depois que você pega esse veículo e adiciona hidrogênio a ele, você torna possível ter tecnologia de emissão zero nos mesmos corredores onde a Union Pacific e a NSF operam”, disse Killpack. “É isso que é realmente louco e legal sobre isso”.
O começo de algo maior?
Colocar o Zemu no Corredor Arrow é, reconhecidamente, um pequeno primeiro passo, diz Watkins: “É um trem, então não move a agulha dramaticamente”. Mas, ele diz, “ele introduz a tecnologia como uma prova de conceito” que poderia rodar em mais de 500 milhas do sistema ferroviário regional do sul da Califórnia e além.
É um conceito que os líderes da Califórnia já colocaram em prática. Depois de ver o sucesso inicial do projeto Zemu no ano passado, o departamento de transporte do estado – conhecido como Caltrans – contratou Stadler para construir versões mais longas dos trens movidos a hidrogênio que circularão entre Merced e Sacramento no Vale Central em uma linha ainda a ser construída. Até agora, a Caltrans encomendou 10 unidades, com a opção de comprar mais 19 sob os termos do contrato de US$ 80 milhões. As primeiras unidades podem chegar já em 2027.
Para que esses pequenos, mas promissores passos sejam economicamente sustentáveis a longo prazo, no entanto, será necessário um grande investimento para expandir a infraestrutura. “Você precisa estar vendendo pelo menos centenas [of trains] para começar a obter algumas economias de escala e reduzir esses custos”, disse Lewis Fulton, o Energia Diretor do Programa Futuros do Instituto de Estudos de Transporte da UC Davis.
Alguns, enquanto isso, apontam que uma mudança para a energia de hidrogênio vem com suas próprias falhas. Como o hidrogênio é tão leve, um grande volume de gás é necessário para produzir uma quantidade de eletricidade suficiente para abastecer uma frota de trens, o que o torna um combustível não especialmente denso em energia, diz Paul Erickson, especialista em combustível de hidrogênio e diretor do Laboratório de Pesquisa Energética na UC Davis. O hidrogênio também deve passar por várias transformações entre seu estado natural e seu uso para eletricidade, reduzindo ainda mais sua eficiência, ele explica.
E extrair hidrogênio da natureza, onde ele é ligado a outros elementos, requer energia; a menos que essa energia venha de fontes renováveis como eólica e solar, parte do carbono é, portanto, liberada na atmosfera no processo de produção. Erickson diz que acha que seria mais eficaz investir em combustíveis diesel renováveis para transporte em vez de construir uma nova infraestrutura do zero.
Mas, independentemente dos desafios, as autoridades da Califórnia estão avançando. Por meio de uma combinação de financiamento estadual, federal e privado, a Alliance for Renewable Clean Hydrogen Energy Systems (Arches) da Califórnia distribuirá cerca de US$ 12,6 bilhões para colocar milhares de ônibus, caminhões e carros movidos a hidrogênio nas ruas e construir centros de fabricação e distribuição de hidrogênio para operar essas frotas crescentes.
Fulton, que também preside o grupo de trabalho de transporte na Arches, diz que os projetos Zemu são um efeito cascata desse investimento. “O que estamos vendo na Califórnia agora é uma sensação de que o hidrogênio está chegando e a infraestrutura está chegando, então por que não aproveitar isso?”