Электровозы могли бы сократить выбросы парниковых газов, токсичных загрязнителей, сообщает arstechnica.com.
Аккумуляторная электроэнергия является обычным явлением в легковых и грузовых автомобилях и тестируется на самолетах , вертолетах и контейнеровозах . Теперь в поезда приходит питание от аккумуляторов вместо дизельных генераторов, которые приводили в действие локомотивы более века.
На прошлой неделе Union Pacific Railroad договорилась о покупке 20 аккумуляторных грузовых локомотивов у Wabtec и Progress Rail. Сделка, получившая похвалу от президента Байдена, стоит более 100 миллионов долларов. Аккумуляторные электровозы первоначально будут использоваться для сортировки вагонов на железнодорожных станциях в Калифорнии и Небраске.
Аккумуляторные электровозы уже начали курсировать по калифорнийским путям. В рамках демонстрации с Pacific Harbour Line компания Progress Rail, входящая в состав Caterpillar, в конце прошлого года начала эксплуатировать аккумуляторные электровозы в портах Лос-Анджелеса и Лонг-Бич.
Также в прошлом году Wabtec протестировала свои локомотивы FLXdrive в 18 поездках между Барстоу и Стоктоном, штат Калифорния, в рамках гранта в размере 22 миллионов долларов от Калифорнийского совета по воздушным ресурсам. Аккумуляторный электровоз располагался между двумя традиционными тепловозами и тянул до 430 000 фунтов. Технический директор Wabtec Эрик Гебхардт говорит, что это сочетание позволяет сэкономить в среднем 11 процентов топлива и выбросов. Wabtec заявляет, что аккумуляторный локомотив нового поколения почти втрое увеличит емкость аккумулятора до 7 мегаватт-часов, что почти в 100 раз больше, чем у Tesla Model 3. По словам Гебхардта, это может сократить выбросы на 30 процентов.
Переход на аккумуляторную электроэнергию сократит выбросы парниковых газов и улучшит качество местного воздуха. Тепловозы выбрасывают твердые частицы и другие токсичные загрязнители, что является причиной около 1000 преждевременных смертей и расходов на здравоохранение в размере 6,5 миллиардов долларов в год в США. Представитель Калифорнийского совета по воздушным ресурсам заявил, что замена дизельных локомотивов «несомненно окажет положительное влияние на здоровье близлежащих сообществ» и станет «шагом в решении давней проблемы экологической справедливости для сообществ, живущих вблизи железнодорожных станций в нашем штате».
Прошлой осенью исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Института окружающей среды и устойчивого развития Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе предсказали , что модернизация традиционных тепловозов с питанием от аккумуляторов может сэкономить железным дорогам 94 миллиарда долларов на топливе в течение 20 лет после покупки аккумуляторов, а также предотвратит выброс тонн загрязняющих веществ. воздуха. Поезда в США особенно хорошо подходят для модернизации с питанием от аккумуляторов, потому что большинство локомотивов используют дизельный генератор, но имеют электродвигатели.
«Вот красота. Поскольку они уже электрические, если кто-то решит сделать это, он сможет сделать это за месяц», — говорит соавтор Амол Фадке, изучающий электромобили большой грузоподъемности и аккумуляторные батареи в масштабе сети. «Все, что вы делаете, — это добавляете вагон, на котором установлено огромное количество аккумуляторов».
Принимая во внимание цены на батареи, дизельное топливо и электроэнергию, исследователи подсчитали, что добавление автомобиля с батареей на 14 МВтч к поезду с четырьмя тепловозами может сократить расходы на топливо вдвое. По словам Фадке, быстрый ввод в эксплуатацию электровозов с аккумуляторными батареями имеет большое значение, поскольку традиционные дизельные локомотивы могут работать более 20 лет.
У стартапа, появившегося из невидимости в прошлом месяце, есть еще одна идея: Parallel Systems хочет перевозить грузы с помощью беспилотных, автономных рельсовых транспортных средств с батарейным питанием . Поезда будут собираться автоматически и двигаться без проводника, без локомотива и без свистка. Если Parallel Systems добьется успеха, полностью автономное беспилотное вождение может появиться на рельсах раньше, чем на дорогах.
Parallel Systems была основана в январе 2020 года группой бывших руководителей SpaceX и в значительной степени все еще остается концепцией. Генеральный директор Parallel Systems Мэтт Соул представляет себе взводы железнодорожных транспортных средств, которые напоминают гигантских роботов Roomba, перевозящих от 10 до 50 транспортных контейнеров, но это основано на моделировании и симуляциях, поскольку компания до сих пор построила только два железнодорожных транспортных средства. Рельсовый вагон второго поколения должен появиться в конце этого года.
Соул говорит, что Parallel пытается разработать программное обеспечение, которое будет работать с существующими железными дорогами и будет включать необходимые функции безопасности. «Мы не заменяем поезда, — говорит он. «Речь идет о переводе большего количества миль грузовиков на железную дорогу».
Каждый из этих аккумуляторно-электрических подходов обещает более чистую окружающую среду, более низкие затраты на топливо для железных дорог и меньшее количество преждевременных смертей от загрязнения воздуха, но им не хватает того, что препятствует распространению электромобилей: зарядных станций.
Wabtech и BNSF Railway построили первую зарядную станцию для аккумуляторных электровозов на железнодорожном депо в Стоктоне в рамках тестового запуска в прошлом году. В нем использовалась вилка мощностью 400 киловатт, но более поздние модели FLXdrive от Wabtec будут заряжаться с использованием технологии пантографа, когда рука касается контакта в верхней части локомотива.
Union Pacific заявляет, что ее аккумуляторные электровозы первоначально будут эксплуатироваться только на железнодорожных станциях для проверки работоспособности в условиях сильного холода и жары. Железная дорога будет разрабатывать зарядные станции в партнерстве с Американской ассоциацией железных дорог, которая разрабатывает стандарты с представителями железных дорог и производителей локомотивов. Представитель группы говорит, что стандарты не будут благоприятствовать конкретному методу зарядки.
Представитель Wabtec говорит, что компания может обеспечить зарядку от сети, но зарядка с крыши локомотива будет проще. Parallel Systems разрабатывает зарядную площадку, которая подключается под рельсовыми транспортными средствами и размещается между железнодорожными путями.
В исследовании Лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе говорится, что на строительство зарядных станций будет приходиться значительная часть первоначальных затрат. Грузовые поезда обычно проходят 1000 миль или более, но каждые 150 миль делают остановки для смены экипажа или около того, что дает возможность зарядить аккумуляторы. Одно из преимуществ строительства зарядных станций для локомотивов: они не обязательно должны быть в городах, что может помочь снизить затраты. «Эти зарядные устройства могут быть где угодно», — говорит Фадке.
Еще одно возможное преимущество: возможность улавливать энергию, когда тяжелые грузовые поезда длиной в несколько миль с грохотом спускаются с холма. Испытание Wabtec в прошлом году проехало 350 миль через сердце Калифорнии без подзарядки, потому что рекуперативное торможение заряжало батареи примерно на 20 процентов при спуске.
Эта система похожа на тормозные системы, которые заряжают батареи гибридных автомобилей, говорит Гебхардт, отмечая, что поезда тянут за собой гораздо больший вес. Он считает, что рекуперативное торможение может сократить количество зарядных станций, необходимых для аккумуляторных электровозов.
Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США в прошлом году запустило инициативу по локомотивам, в рамках которой собираются модели для прогнозирования затрат, производительности и выбросов парниковых газов для локомотивов, работающих на альтернативных источниках энергии, эксплуатируемых на крупных железных дорогах. Боб Лодо, директор программы, говорит, что программное обеспечение может помочь сократить потребление топлива и выбросы от традиционных локомотивов. Со временем, по его словам, координация большей активности между кораблями, грузовиками и поездами будет иметь решающее значение для обезуглероживания всей цепочки поставок.
Автор Хари Джонсон
Источник arstechnica.com