生态快车:铁路混合动力解决方案

绿色交通在美国铁路上势头正盛


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事能够拥有未来。


长期以来,与卡车相比,火车一直是更节能的货运方式,但现在联邦政府在替代能源领域的加大支持可能有助于“钢铁骏马”通过混合动力机车和其他进步变得更加绿色环保。

尽管由于经济衰退,今年大型铁路货运量(以车皮数衡量)下降了 19%,但在 1990 年至 2007 年间增长了 47%,并且根据美国铁路协会的数据,铁路的燃油效率至少在过去几十年中一直高于卡车运输。

BNSF(伯灵顿北方圣达菲铁路公司)位于得克萨斯州沃思堡的公共事务总经理 Steven Forsberg 表示,1980 年的普通火车每移动一吨货物 380 公里需要 4 升燃料,而到 2007 年,平均增加到 700 公里,是卡车燃油效率的三倍。

新型混合动力机车的设计旨在做得更好,借鉴了当今混合动力汽车中采用的相同技术。通用电气在其火车中使用了再生制动技术,类似于丰田普锐斯中使用的技术。梅赛德斯-奔驰 Citaro 燃料电池公交车为氢燃料电池技术公司Vehicle Projects, Inc.在科罗拉多州戈尔登市创建的铁路能源效率系统奠定了基础。雪佛兰 Volt 是位于俄亥俄州米尔福德的 Alternative Hybrid Locomotive Technologies, Inc.(AHL-TECH)正在开发的乙醇混合动力的基础。

美国交通部 (DOT)联邦铁路管理局发言人 Warren Flatau 表示:“混合动力机车的使用可以减少机车尾气排放和能源消耗,同时提供充足或相当的动力来运行火车。”

观看以绿色火车技术为特色的幻灯片 优点和缺点
通用电气全球研究中心化学能源系统实验室经理 Glen Merfeld 表示,开发混合动力机车时出现的挑战(如功率密度和耐用性)与汽车中的挑战相同,但由于铁路货运的重载和剧烈振动,规模更大。

内布拉斯加州奥马哈市的联合太平洋铁路公司(美国最大的铁路公司,拥有 5,150 公里的网络)的车辆和机车工程总经理 Mike Iden 表示,混合动力机车技术具有许多优势,但也会带来新的障碍。

Iden 说:“实际上,没有一种单一燃料能够满足我们所需和想要的。” 例如,支持由氢燃料电池驱动的铁路系统将需要全新的基础设施,因为氢分子很小,会泄漏出现有的管道。此外,美国交通部的 Flatau 补充说,铁路公司目前没有获得使用替代燃料的具体激励措施。

可靠性和安全性也可能是一个问题。RailPower Technologies Corp. 的Green Goat 柴油-电力“调车机车”——一种小型、短途机车,用于在铁路货场组装、拆卸和移动火车——是一种很有前途的技术,主要由电池供电(即使在怠速时也是如此),并且仅使用其柴油发动机为电池充电。不幸的是,Green Goat 的电池已知会着火,迫使 RailPower 在 2007 年 5 月召回、改造和更新了 59 辆机车,此举使该公司损失了约 1550 万美元的保修准备金。肯塔基州尼古拉斯维尔的R.J. Corman Railroad Group, LLC 于 6 月收购了 RailPower(pdf)。尽管 Green Goat 的未来尚不确定,但 R.J. Corman 的首席运营官 Bruce Greinke 表示, “我毫不怀疑”混合动力汽车将成为未来的一部分。

铁路专家一致认为,尽管研发成本使混合动力汽车比传统汽车更昂贵,但燃油效率提高带来的节省可以提供快速的投资回报。根据Forbes.com的数据,2006 年,一台 2,000 马力的 Green Goat 成本约为 75 万美元,而一台典型的翻新柴油调车机车成本为 45 万美元。根据美国环境保护署 (EPA)(pdf)的数据,它也比单独安装怠速控制技术(约 33,000 美元)更昂贵,但根据美国能源部阿贡国家实验室的报告(pdf),它节省的燃料要多得多。其他使铁路更环保的方法
混合动力汽车将与其他先进技术相结合,以生产未来的绿色铁路。能源部和环保署等政府机构正在与公司合作开发低硫柴油和生物燃料。

柴油技术论坛是一个支持清洁柴油技术使用的组织,其执行董事 Allen Schaeffer 表示:“这是清洁燃料、发动机改进和排放控制技术使用的结合。”

客运铁路全面电气化的运动也在兴起,但迄今为止,基础设施的巨额成本(每英里 600 万至 800 万美元)阻碍了这一运动,开发燃料电池汽车原型的 Vehicle Projects 总裁 Arnold Miller 表示。

Flatau 表示,美国交通部、客运铁路运营机构、美国公共交通协会、制造商和其他投资者正在制定一项电力驱动战略,该战略将增加电力驱动的公路和铁路应用的使用。

Merfeld 说:“混合动力化是我们与替代能源形式联系起来并更有效地利用我们的燃料资源的方式之一。” “这仅仅是个开始。”

© . All rights reserved.