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低碳新技術(shù)：電池驅(qū)動(dòng)的火車正在加速發(fā)展

時(shí)間:2022-02-09 10:59來源:知新了了 作者:綜合報(bào)道
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       眾所周知，電力機(jī)車可以有效地減少溫室氣體和有毒污染物的排放。
 
       目前，電池電力在汽車和卡車上非常常見，而且，飛機(jī)、直升機(jī)和集裝箱船也在進(jìn)行測(cè)試。現(xiàn)在，電池電力將用于火車，取代一個(gè)多世紀(jì)以來為機(jī)車提供動(dòng)力的柴油發(fā)電機(jī)。
 
       上周，美國聯(lián)合太平洋鐵路公司同意從西屋（Wabtec）和Progress Rail購買20臺(tái)電池電動(dòng)貨運(yùn)機(jī)車。這筆交易甚至贏得了拜登總統(tǒng)的贊揚(yáng)，價(jià)值超過1億美元。這種電池電力機(jī)車最初用于在加利福尼亞州和內(nèi)布拉斯加州的鐵路站場(chǎng)對(duì)火車車廂進(jìn)行分揀。
 
       電池電力機(jī)車已經(jīng)開始在加州的軌道上運(yùn)行。作為與太平洋海港線（Pacific Harbor Line）合作示范的一部分，卡特彼勒旗下的Progress Rail公司，去年年底開始在洛杉磯和長灘的港口運(yùn)營電池電力機(jī)車。
 
       同樣在去年，Wabtec在加州空氣資源委員會(huì)（California Air Resources Board）提供的2200萬美元撥款下，在加州巴斯托和斯托克頓之間的18次旅行中測(cè)試了其FLXdrive機(jī)車。這輛電池電力機(jī)車坐在兩輛傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)車之間，牽引重量高達(dá)43萬磅。Wabtec首席技術(shù)官埃里克·格布哈特（Eric Gebhardt）表示，這種組合平均節(jié)省了11%的燃料和排放。Wabtec表示，其下一代電池機(jī)車的儲(chǔ)能能力將增加近兩倍，達(dá)到7兆瓦時(shí)，幾乎是特斯拉Model3的100倍。格布哈特說，這將減少高達(dá)30%的排放。
 
       改用電池供電將減少溫室氣體排放，可以改善當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量。柴油機(jī)車排放的顆粒物和其他有毒污染物，在美國每年造成約1000人過早死亡和65億美元的醫(yī)療費(fèi)用。加州空氣資源委員會(huì)的一位發(fā)言人說，更換柴油機(jī)車“無疑會(huì)對(duì)附近社區(qū)的健康產(chǎn)生積極的影響”，也代表著“在我們州鐵路站場(chǎng)附近的社區(qū)長期以來對(duì)環(huán)境正義的關(guān)注上，向前邁進(jìn)了一步。”
 
       去年秋天，勞倫斯·伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所的研究人員預(yù)測(cè)，為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車改裝電池，可以在未來20年內(nèi)為鐵路節(jié)省940億美元的燃料成本，并將使大量污染物遠(yuǎn)離空氣。美國的火車特別適合改裝電池供電，因?yàn)榇蠖鄶?shù)機(jī)車使用柴油發(fā)電機(jī)，但有電動(dòng)機(jī)。
 
       研究重型電動(dòng)汽車和網(wǎng)格規(guī)模電池儲(chǔ)存的專家阿莫爾·法德克表示：“這就是便利之處。因?yàn)樗鼈円呀?jīng)是電動(dòng)車了，如果有人決定這樣做，他們可以在一個(gè)月內(nèi)完成。你所要做的就是增加一節(jié)裝有大量電池的火車車廂。”
 
       考慮到電池、柴油和電價(jià)，研究人員估計(jì)，在有四輛內(nèi)燃機(jī)車的火車上增加一輛配備14兆瓦時(shí)電池的機(jī)車，可以將燃料成本降低一半。 阿莫爾·法德克說，讓電池電力機(jī)車快速投入使用是一件大事，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)車可以運(yùn)行20多年。
 
       上個(gè)月，一家從秘密運(yùn)營中脫穎而出的初創(chuàng)公司有了另一個(gè)想法：Parallel Systems公司希望使用自動(dòng)駕駛、電池供電的自動(dòng)軌道車輛來運(yùn)輸貨物。列車將自動(dòng)組裝，在沒有列車員、沒有火車頭、沒有火車鳴笛的情況下行駛。如果Parallel Systems能獲得成功，完全自動(dòng)駕駛的車輛將先于公路出現(xiàn)在鐵路上。
 
       Parallel Systems是由一群前SpaceX高管于2020年1月創(chuàng)立的，在很大程度上仍然是一個(gè)概念。Parallel Systems首席執(zhí)行官馬特·索爾（Matt Soule）設(shè)想了一排排類似巨型自動(dòng)吸塵器（Roombas）的軌道車輛，能運(yùn)載10到50個(gè)集裝箱。但這是基于建模和模擬，因?yàn)樵摴酒裰恢圃炝藘奢v軌道車輛。第二代軌道車輛將于今年晚些時(shí)候推出。
 
       馬特·索爾表示，Parallel正在努力開發(fā)一種軟件，它將與現(xiàn)有的鐵路合作，并納入必要的安全功能。 他表示，“我們不會(huì)取代火車。只是希望將更多的卡車?yán)锍剔D(zhuǎn)移到鐵路上。”
 
       這些電池電動(dòng)方法中的每一種，都會(huì)帶來更清潔的環(huán)境、更低的鐵路燃料成本以及更少的空氣污染導(dǎo)致的過早死亡，但它們都缺乏阻礙電動(dòng)車輛普及的一樣?xùn)|西：充電站。
 
       作為去年試運(yùn)行的一部分，Wabtech 和 BNSF 鐵路公司在斯托克頓的一個(gè)火車站建造了第一個(gè)電池電力機(jī)車充電站。 它使用了一個(gè)400千瓦的插頭，但 Wabtec 的 FLXdrive 的后期型號(hào)將使用受電弓技術(shù)充電，用充電臂向下觸摸機(jī)車頂部的觸點(diǎn)。
 
       聯(lián)合太平洋公司表示，其電池電力機(jī)車最初將只在鐵路站場(chǎng)運(yùn)行，以測(cè)試在極端寒冷和高溫下的性能。該鐵路公司將與美國鐵路協(xié)會(huì)（American Association of Railways）合作開發(fā)充電站。美國鐵路協(xié)會(huì)正在與鐵路和機(jī)車制造商的代表一起開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。該組織的一名發(fā)言人表示，該標(biāo)準(zhǔn)不會(huì)支持特定的收費(fèi)方法。
 
       Wabtec的一位發(fā)言人說，該公司可以提供插電式充電，但從機(jī)車頂部充電會(huì)更容易。Parallel Systems公司正在開發(fā)一種充電板，它可以連接軌道車輛下方和鐵軌之間。
 
       加州大學(xué)洛杉磯分校勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室的研究表明，建設(shè)充電站將占初始成本的很大一部分。貨運(yùn)列車通常要行駛1000英里或更多，但每行駛150英里左右，列車就會(huì)停下來更換乘員，這為電池充電提供了機(jī)會(huì)。為機(jī)車建造充電站的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是：它們不必建在城市里，這有助于降低成本。這些充電設(shè)施可以在任何地方。
 
       另一個(gè)可能的優(yōu)勢(shì)是：當(dāng)沉重的、長達(dá)數(shù)英里的貨運(yùn)火車轟隆轟隆地下山時(shí)，可以捕獲回收能量。去年，Wabtec公司的試驗(yàn)車在不充電的情況下穿過了加州中心地帶，行駛了350英里，得益于再生制動(dòng)在下坡時(shí)給電池充電了大約20%。
 
       該系統(tǒng)類似于為混合動(dòng)力汽車的電池充電的制動(dòng)系統(tǒng)，而且，火車背后牽引的重量要大得多，再生制動(dòng)可能會(huì)減少電池電力機(jī)車所需的充電站數(shù)量。
 
       美國能源部高級(jí)研究計(jì)劃局（Advanced Research Projects Agency-Energy）去年發(fā)起了一項(xiàng)機(jī)車倡議，該倡議正在為主要鐵路運(yùn)營的替代能源機(jī)車收集預(yù)測(cè)成本、性能和溫室氣體排放的模型。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鮑勃·羅德克斯（Bob Lodeux）表示，軟件可以幫助減少傳統(tǒng)火車頭的燃料消耗和排放。他說，隨著時(shí)間的推移，在船舶、卡車和火車之間協(xié)調(diào)更多的活動(dòng)將對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈的脫碳至關(guān)重要。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 電池 低碳
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