GELECEKTE DEMİRYOLLARI NASIL OLACAK?

2050 YILINA GELDİĞİMİZDE HİDROJENİN TRENLER İÇİN ANA YAKIT OLACAĞI TAHMİN EDİLİYOR. BU VAGONLAR, NÜKLEER, RÜZGÂR, GÜNEŞ, HİDROELEKTRİK YA DA YENİ YÖNTEMLERLE YAPILABİLECEK HİDROJEN ÜRETİMİ SONUCUNDA ENERJİYE KAVUŞACAK VE HAREKET EDECEKLER.

Günümüzdeki teknolojileri incelerseniz, demiryollarındaki gelişmelerin büyük bölümünün 1970’lerde gerçekleştiğini görebilirsiniz. Bu tarihlerden sonra, ekonomik, politik, sosyal, çevresel ve teknolojik değişimler ivme kazanarak hızlanırken, geleceği tam olarak tahmin etmek de gün geçtikçe zorlaştı. Bu yazımızda, demiryollarının günümüzden başlayarak, geleceğe alacağı yolculuğu inceleyeceğiz. Çok büyük değişimler yaşamadığı için biraz muhafazakâr gözüken demiryollarının, aslında nasıl değişimlere gebe olduğunu ve geleceğimiz için taşıdığı önemi birlikte keşfedeceğiz.

Öncelikle yolcu taşımacılığına ve yolcu deneyimine odaklanmakta fayda var. Zira yük konusundaki gelişmeler, teknik olarak yolcu trenleriyle aynı olmanın yanında, bazı konularda bu kadar kapsamlı değil. Konunun ana katalizörü; tahmin edebileceğiniz gibi teknolojideki değişimler. Gelecekte daha fazla sürücüsüz tren, gerçek zamanlı hareket ve altyapı bilgileri, yolcu bilgisinde artan kesinlik ve diğer ulaşım türleriyle entegre hâle gelebilen, kesintisiz bir yolculuk konuları gündemde olacak. Değişimdeki önemli faktörlerden birisi, teknolojideki değişimi de etkileyen mega trendler olacak. Dünyayı köklü olarak değiştirecek bu mega trendlerin başında ise, şehirlerin mega şehirlere dönüşmesi geliyor.

Mega şehirler mega bölgelere dönüşecek
Günümüzde nüfusun yaklaşık yarısı şehirlerde yaşarken, 2050 yılında 9,5 milyar kişiye ulaşacak olan dünya nüfusunun yüzde 75’i büyük şehirlerde yaşayacak. Nüfusun her saniye iki bebek doğumuyla büyüyeceği 2050 yılında, bir ya da iki mega şehrin birleşimi ile mega bölgeler oluşacak ve yüzlerce kilometrelik bu bölgelerde 100 milyonlarca kişi yaşayacak. Daha çok gelişmekte olan ülkelerde yer alan bu şehirlerde ulaşım, enerji, su ve telekomünikasyon ağlarını oluşturmak için önümüzdeki altı yıl boyunca yaklaşık 240 milyar dolar harcanacağı tahmin ediliyor.

Şehirleşmenin yanı sıra, önemli bir değişim de demografik olarak yaşanacak. Dünya nüfusu 9,5 milyar kişiye ulaşırken, büyüme hâliyle her yerde eşit olmayacak ve yavaşlayacak. Nüfusun yüzde 20’sinin 60 yaş ve üstü olması tasarım ve mobiliteyi etkileyecek. Ayrıca nüfusun yarısı orta sınıf olacağından, bu da bireylerin seyahat için ayırdığı bütçeyi, seyahat mesafelerini ve tercihlerini etkileyecek.

Trenler yer altına ve üstüne kayacak
Dünyada bu kadar çok şey değişirken, iklimin aynı kalacağını düşünemeyiz. Uç noktadaki hava koşullarının sıklığı ve yoğunluğu artış gösterecek. Çok fazla insanın bir arada yaşaması da etkilenen insan sayısını artıracak. Deniz seviyesinin değişmesi, yoğun fırtınaların sıklaşması, demiryollarındaki altyapı, operasyon ve bakım anlayışının da baştan aşağı yenilenmesine sebep olacak. Hedeflenen iklim koruma sınırı, 2100 yılına kadar küresel ısı değişiminin 2°C ile sınırlanmasını gerektiriyor. Bunun içinse, sera gazlarının emisyonunun 2050’ye kadar %50 oranında azaltılması gerekiyor. Karbon emisyonlarının daha sıkı regülasyonlara tabi tutulduğunu, dolayısıyla fiyat mekanizmalarının da buna göre katılaşacağını öngörmek hata olmaz.

Ana itici güç: Teknoloji
Uluslararası Ulaşım Forumu’nun tahminlerine göre 2050 yılında yolcu mobilitesi yüzde 200 ilâ 300 arasında artacak. Yük trenlerinin aktivitesinde de yüzde 150-250 arasında artış olması bekleniyor. Bu da, akıllı çözümlerin bir an önce devreye alınmasını gerektiriyor. Bilgi teknolojilerindeki yenilikler, bu hedeflerin gerçekçi olmasını sağlıyor, ancak değişim için çok beklemek hata olur. Makineden makineye iletişim (M2M), kullanılan algılayıcılarla görevlerin otomatikleştirilmesini ve gerçek zamanlı analiz ve gözlem özelliklerinin devreye alınmasını sağlayacak.

Bilgisayarların işlem gücünün artışı, bugüne kıyasla çok daha fazla verinin aynı anda işlenebilmesine olanak verirken, Büyük Veri ve Nesnelerin İnterneti teknolojileri de ulaşım araçlarının birbiriyle ve merkezle haberleşerek, daha entegre ve değiştirilebilir ulaşım çözümlerini ortaya çıkartacak.

Uçaklardaki gibi otomatik fiyatlandırma başlayacak
Bulut bilişim hizmetleri daha çok alanda karşımıza çıkacak. Bunda daha akıllanan mobil cihazların ve hızlanan bağlantıların da etkisi olacak. Gerçek zamanlı bilgilere erişim, bilgisayarların tüm toplanan verilere bakarak tahminler yapabilmesi, akıllı fiyatlandırma gibi yenilikleri hayatımıza getirecek. Her yolcuya otomatik olarak fiyat belirleyebilen bu sistemlerle, işletmeler daha yüksek gelir elde ederken, yolcular da daha uygun fiyatla seyahat edebilecekler. Benzer şekilde, boş trenlerin sayısı azalacağından, çevre açısından da fayda sağlanmış olacak.

Teknolojideki değişim, zaman içerisinde daha da hızlanacak. Bugün ancak hayal gibi gördüğümüz gelişmeler, yakında hayatımıza girmeye başlayacak. Örneğin yapay zekâ yolculuğunda vardığımız son durak bilişsel bilişim oldu. Artık verileri anlamlandıran sistemler var. Akıllı telefonunuzdaki sesli asistan dahi, yapacağınız şeyleri önceden tahmin edebilecek kapasiteye ulaşmış durumda. Bu konudaki gelişmeler, insanlık için haberleşme ve yaşam konusunda büyük önem taşıyor.

Sağlam, esnek ve akıllı materyaller
Nanoteknolojideki değişim de, daha hafif, güçlü, çevre dostu ve akıllı materyallerin üretilebilmesini sağlayacak. Grafen gibi, güç, esneklik ve iletkenlik açısından devrim yaratacak kadar verimli olan bir madde, bir süredir farklı alanlarda deneniyor ve taşıtlarda kullanımı da (şu anda bataryalar için deneniyor, ancak dış kaplama olarak da kullanılması) yakında gerçek olabilir. Materyallerdeki değişim, bataryalarda da değişim anlamına geliyor, bu da yazının ileriki kısımlarında okuyacağınız gibi, ulaşımı da etkileyecek.

3D baskının tedarik zincirine katkı sağlaması ve yedek parça konusunda birçok alanda işleri kolaylaştırması bekleniyor. Bunu büyük ölçekte düşünürseniz, merkeziyetçi olmayan bir üretim, uluslararası gönderilerin azalarak yerini ülke içi gönderilerin yoğunluğunun artmasına sebep olabilir.

Demiryollarını, köprüleri robotlar yapacak
Akıllı robotlar da demiryollarının geleceğinde önemli rol oynayacak. Bundan 20 sene önce delinemeyen dağların içinden geçebilen yollar için, gelecekte daha az işçi, daha çok robot kullanacağız. Robotlar sadece dağları delmek ya da tren yollarını döşemekte değil, bunların geçebileceği köprüleri yapmakta da kullanılacaklar.

Nüfusun ve tüketimin artması, enerji ve kaynaklara olan ihtiyacı da artıracaktır. 2050 yılına geldiğimizde, küresel kaynak tüketiminin neredeyse üçe katlanarak, yılda 140 milyar tona çıkması bekleniyor.

Bugünün petrol zengini bölgelerindeki enerji odağı, petrol miktarının azalmasıyla değişecek ve alternatif yakıt biçimleri aranacak. LNG (Sıvı Doğalgaz), hidrojen ve alg gibi yeni yakıt teknolojileri, yeni ulaşım metotlarını karşımıza çıkartacak. Örneğin atmosferik bir tren yolundaki değişken hava basıncı, trenleri hareket ettirmek için yeni ve emisyonsuz bir yöntem olarak kullanılabilecek. 2050 yılına geldiğimizde hidrojenin trenler için ana yakıt olacağı tahmin ediliyor. Bu vagonlar, nükleer, rüzgâr, güneş, hidroelektrik ya da yeni yöntemlerle yapılabilecek hidrojen üretimi sonucunda enerjiye kavuşacak ve hareket edecekler.

Geleceğin trenleri, aslında bu projeksiyonlara bakıldığında, bugünden çok da uzak bir noktada değiller. Örneğin hâlihazırda Danimarka’nın başkenti Kopenhag’da ve Kanada’nın Vancouver şehirlerinde sürücüsüz trenler bulunuyor. Zaten, sistemler şu anda otonom çalışmaya müsait, ancak kapıları açıp kapatmak, acil bir durumda yapılacak müdahaleleri gerçekleştirmek gibi işlemler için bulunuyorlar. Londra, bu sistemi şehir içi ulaşım altyapısına entegre etmek istiyor. 2022 yılında 250 tam otonom treni birleştirerek yeni bir metro sistemi kurulması hedefleniyor. Diğer yandan, Honolulu ise ilk tam sürücüsüz demiryolu ağını kurmak için çalışıyor. Böyle bir değişim, çalışan maliyetini yüzde 70 azaltırken, yolcu kapasitesinin de yüzde 6 oranında artırabilecek.

Hâlihazırda en hızlısı Maglev
Yeni nesil trenler, şimdikine göre daha hızlı olacaklar. Bunun en başarılı örneklerinden birisini Maglev adı verilen trenlerde görmek mümkün. Şimdilik örneği az olan bu trenler, manyetik levitasyonla, yani tekerlek yerine süper iletken mıknatıslar kullanarak, tabir caizse havada ilerleyen vagonlardan oluşuyor. Manyetik çekim kullandığı için son derece yüksek hızlara ulaşabilen bu trenler, şimdilik Uzak Doğu’da kullanılıyor. Ancak ABD’de Baltimore ve Washington DC arasını bağlamak üzere bir Maglev treninin inşaatı sürüyor. Japonya’daki Maglev’in geçen sene 600 km/sa ile hız rekoru kırdığını da hatırlatalım.

Vakum trenler yeni rekoru kırabilir
Bu hız yeterli gelmediyse, vakum teknolojisinden bahsedelim. Bunun üzerine farklı çalışmalar yürütülüyor ve hızın teorik olarak 4.000 km/saat’e ulaşabileceği düşünülüyor. Elbette bu insan taşımacılığı için son derece yüksek bir hız. Pratikteki hız daha düşük olacaktır. Aslında hazırlanan özel tünelin içerisindeki vagonların, tünel içindeki havanın vakumlanmasıyla hareket ettirilme prensibine dayanan, bu sayede de böyle yüksek hızların mümkün hâle geldiği bu trenler, bundan bir asırdan öncesine dayanıyor.

Dünyanın ilk sıvı bazlı roketini üreten ABD’li Robert Goddard adlı mühendisin bir çalışması olan vakum tren, bir asırdan uzun süre içerisinde birçok kez düşünüldü ve farklı prototiplerle denendi. Ancak teknolojinin geldiği nokta, bu tip bir buluşun gerçeğe dönüşmesi için artık müsait.

Vakum trenlerin yüksek hıza ulaşmasında, bu tüneller içerisinde hava kalmaması ya da çok az hava kalması etkili oluyor. MIT’den Profesör Ernst G. Frankel, standart trenlerdeki hızın önündeki en büyük engelin hava direnci olduğunun altını çiziyor ve havadan kurtulduğumuzda, bu problemin de ortadan kalkacağını vurguluyor. Frankel ve ekibinin 90’lı yıllarda yaptığı testler, bunun doğruluğunu ortaya koymuştu. Yaklaşık 800 metre uzunluğundaki bir tünelde deneme yapan ekip, işi pinpon toplarıyla başlayarak mekanik modellere kadar ilerletmiş. Hava dolu bir tüple de karşılaştırma amacıyla çalışan ekip, havasız tünelde 930 km/saat hızına ulaşırken, havalı tüpte hız yarıda kalmış.

Dizelin yerini hidrojen alabilir
Yazıda daha önce hidrojen yakıtlarının gelecekte en yaygın yakıt türü olacağının tahmin edildiğini belirtmiştik. Hidrojen yakıt hücresi kullanan trenlere örnek arıyorsanız, Almanya’ya bakın. Tren içerisindeki yakıt hücresinde hidrojen ve oksijeni birleştirerek elektrik üreten Coradia iLint treni kullanan ülke, testlere 2014 yılında başladı. Alt Saksonya, Kuzey Rhine-Westphalia ve Baden-Württemberg eyaletleri arasında kullanılması hedeflenen bu trenlerin, 2018 yılında devreye alınması planlanıyor.

Hidrojen yakıtlı trenler, Almanya’nın yanı sıra, İngiltere ve Çin’de de proje hâlinde. Çin, bundan iki sene önce Qingdao adlı şehrinde hidrojen yakıtı kullanan bir tramvayı kullanıma sokmuştu. Daha ufak ölçekteki çalışmaların başında 2012 yılında Birmingham Üniversitesi’nde hazırlanan ve çalışır durumdaki hidrojen yakıt hücreli lokomotif geliyor. Baş araştırmacı Stephen Kent, hidrojenin kırsal ve ufak rotalar için ideal olduğunu söylüyor.

Bataryalı trenler, kırsal bölgeler için uygun
Geleceğin alternatiflerinden birisi de batarya kullanan trenler olabilir. 2015 yılında İngiltere’deki Network Rail, ilk batarya destekli yolcu trenini test etmeye başladı. Harwich International ve Manningtree istasyonları arasında yapılan denemeler sonrasında, şirket sözcüsü, trenin sessiz ve dizel yakıtlı trenlerden daha verimli olduğunu açıkladı. İngiltere, testlerini sürdürürken, trenin ne zaman kullanıma açılacağı konusunda bilgi vermiyor.

Bu konudaki bir çalışma da Avusturya’da yapılıyor. Bombardier, Ocak’ta yaptığı açıklamayla Avusturya Federal Demiryolları (OBB) ile 1,9 milyar dolarlık bir anlaşma imzaladığını duyurdu. Anlaşma kapsamında, 300 adet Talent 3 treni, bölgesel ve kırsal rotada kullanıma girecek. 2019 yılında kullanılacak bu trenler, çoklu elektrik ünitesi ile bataryalı bir sisteme sahipler ve bu batarya elektrikli hattın üstündeki kablolarla ve elektriksiz hatlardaki istasyonlarda şarj edilebiliyor.

Sıvı doğalgaz emisyonları azaltıyor
Çevreci bir yakıt düşünenler, sıvı doğalgazı (LNG) kullanan trenleri tercih edebilirler. Şu anda çift yakıtlı lokomotiflerde kullanılan sistem, Temmuz’da Rus Demiryolları, Gazprom, Transmahholding ve Sinara Group arasındaki sözleşmeyle altyapıya da kavuşacak.

Rusya, 2015 yılında da dünyanın ilk LNG kullanan lokomotifi TEM19 ile manşetlerde yer bulmuştu. Geçen yılın sonunda İspanyol demiryolu işletmecisi RENFE de Class 2600 DMU’yu LNG’li eşdeğeriyle değiştireceğini duyurmuştu. Şirket, bunu dizel yakıtlı modele karşı test etmeyi planlıyordu. Trenin kullanılacağı şebeke ise 20 km uzunluğunda ve İspanya’nın kuzeyinde yer alıyor.

Railway Gazette adlı yayına göre, RENFE emisyonları 2020 yılında yolcu başına 20 grama düşürmeyi hedefliyor ve dizel yakıt kullanımını 1990’daki yüzde 541 oranından bugüne kadar yüzde 32’ye düşürmüş durumda.

GE Transportation da Evolution serisi lokomotifleri doğalgaz kullanır hâle getirmek için dönüştürücü kullanmak istiyor. Böylece normalde dizel yakıt kullanan Evolution lokomotifler, yüzde 80 doğalgaz ile çalışabilecek.