Досить палити солярку. Вчені вигадали потяги з вагонами-акумуляторами

Група вчених із США запропонувала переводити дизельні потяги на електричну тягу, приєднавши до них вагони з величезними батареями. Вони опублікували своє дослідження в журналі Nature Energy.

Локомотиви залишаються одним із найшвидших і найнадійніших способів перевезення вантажів по суші завдяки своїй швидкості й енергоефективності. Вони можуть тягнути за собою безліч вагонів, а добре побудована залізнична система з мінімальною кількістю поворотів і зупинок дозволяє витрачати відносно мало енергії. У деяких регіонах світу потяги перевели на електрику, але переважно вони досі спалюють дизельне паливо.

Як підрахували експерти видання Our World in Data, локомотиви виробляють близько 250 млн тонн вуглекислого газу, що становить близько 0,5% від глобального викиду парникових газів. У багатьох країнах, таких як США, залізниці перебувають у приватній власності, тому електрифікація є дуже важкою затією.

Утім, вчені з Каліфорнії знайшли вихід, який зробить поїзди екологічнішим видом транспорту без необхідності переробляти всю інфраструктуру. Вони запропонували створювати криті вагони з вбудованими акумуляторами. За підрахунками інженерів, один такий вагон може містити літій-залізо-фосфатні батареї, що перезаряджаються, загальною потужністю до 14 МВт-год. Із таким запасом поїзд зможе проїхати до 241 км, витративши вдвічі менше енергії, ніж дизельний двигун. Можна також запустити кілька локомотивів або акумуляторів в одному залізничному составі, щоб підвищити його ефективність.

Учені отримали такі результати, змоделювавши теоретичне використання поїзда з чотирма локомотивами потужністю 3,3 МВт, що живляться від вагона-акумулятора. Передбачається, що такий состав може тягнути 100 товарних вагонів і 6806 тонн цінного вантажу. Одного заряду вистачить, щоб покрити середню відстань між зупинками для вантажних поїздів першого класу США.

Завдяки технології 2C батареї можна заряджати на кожній станції за 30-60 хв. під час навантаження, розвантаження чи зміни екіпажу. У разі поспіху або відсутності обладнання для швидкого заряджання "порожній" акумуляторний вагон можна замінити на інший.

Дослідники також підрахували загальну вартість володіння акумуляторних і дизельних локомотивів у найближчі 20 років. Перші мають коштувати від $6,47 млн до $8 млн за штуку, а другі — $5,85 млн. Велика частка витрат на електропоїзди припадає на купівлю батарей і зарядну інфраструктуру, а дизель-електричні потребують великої кількості палива та дорогого технічного обслуговування. Однак у майбутньому влада може змусити платити за екологічні збитки, через що власнику тепловозів доведеться платити до $11,83 млн.

"При цінах на акумулятори в найближчому майбутньому акумуляторно-електричні поїзди можуть досягти паритету з дизель-електричними поїздами, якщо будуть включені екологічні витрати або якщо залізничні компанії зможуть отримати доступ до оптових цін на електроенергію та досягти 40% використання інфраструктури швидкого заряджання. З урахуванням знижених критеріїв викидів забруднюючих речовин в атмосферу та викидів CO2 перехід на акумуляторно-електричну тягу заощадить сектору вантажних залізничних перевезень США $94 млрд за 20 років", — пишуть автори дослідження.

Раніше в Німеччині з'явився перший у світі електропоїзд без машиніста. Ще чотири таких локомотиви, розроблені компаніями Siemens і Deutsche Bahn, планують запустити в Гамбурзі для модернізації міської залізниці. Цікаво, що в кабіні "для підстрахування" завжди чергуватиме оператор.