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Collaborer à la réduction des émissions de carbone
Le changement climatique occupe une place centrale dans la conscience mondiale. C'est une réalité, et la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) est une priorité pour tous les acteurs des secteurs public et privé. Plus important encore, cela nécessite le développement de nouvelles technologies permettant de relever ce défi mondial.
L'une de ces technologies émergentes est l'hydrogène. Cette technologie jouera un rôle dans la vision de Wabtec visant à réaliser un réseau ferroviaire mondial à zéro émission. Cependant, compte tenu du coût et de la maturité de la technologie, elle n'est pas encore prête à être mise en œuvre commerciale dans le secteur du transport ferroviaire de marchandises. Il s'agit d'une tâche monumentale qui nécessite une approche collaborative pour combler le fossé entre les technologies émergentes et les applications pratiques.
Afin d'identifier des solutions pour appliquer l'hydrogène à l'industrie ferroviaire, Wabtec a conclu des accords de recherche et développement collaboratifs (CRADA) avec les laboratoires nationaux d'Oak Ridge et d'Argonne, deux des principaux centres d'excellence du pays spécialisés dans les solutions liées à l'énergie. Cette semaine, les chercheurs de l'équipe multidisciplinaire ont lancé le projet et ont célébré l'installation du moteur de locomotive bicarburant monocylindre de Wabtec au National Transportation Research Center, une installation utilisateur de l'Office of Science du ministère de l'Énergie située au Oak Ridge National Lab (ORNL).
Cette collaboration s'inscrit dans l'approche technologique à double voie de Wabtec en matière d'énergie à hydrogène pour le transport ferroviaire. L'une des approches consiste à utiliser des piles à combustible comme source d'alimentation alternative pour les locomotives. L'année dernière, Wabtec a annoncé une collaboration sur les piles à combustible avec General Motors, un domaine dans lequel le constructeur possède une énorme expertise.
L'approche parallèle améliore les moteurs de locomotives à combustion interne existants de Wabtec pour brûler de l'hydrogène. Cette approche est au cœur du CRADA avec les deux laboratoires nationaux.
L'équipe s'attache à faire passer la technologie de combustion de l'hydrogène de la simulation à la réalisation à l'aide du moteur Wabtec. L'hydrogène en tant que carburant présente de nombreux avantages, mais les moteurs des locomotives doivent être modifiés pour garantir un fonctionnement sûr, efficace et propre. L'équipe développera du matériel et des stratégies de contrôle pour le moteur, qui fonctionnera à l'hydrogène et au diesel afin de démontrer la viabilité de l'utilisation de carburants alternatifs.
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« Nous sommes ravis de participer à cette collaboration car elle répond à la nécessité de décarboner l'industrie ferroviaire en faisant progresser la technologie des moteurs à hydrogène pour les locomotives actuelles et futures », a déclaré Josh Pihl, chercheur émérite de l'ORNL et chef de groupe pour la catalyse appliquée et la recherche sur les émissions. « C'est également un parfait exemple de la manière dont une collaboration financée par le DOE entre l'industrie et des laboratoires nationaux peut accélérer le développement et la commercialisation de technologies visant à réduire les émissions de carbone liées aux transports. »
Au cours de la première phase du projet, l'équipe de l'ORNL travaillera sur des modifications matérielles pour la modernisation des locomotives. Leur objectif est de réduire les émissions de CO2 des quelque 25 000 locomotives déjà utilisées en Amérique du Nord. Les locomotives ont une durée de vie de plus de 30 ans, donc le remplacement de l'ensemble du parc prendrait des décennies.
Au cours de la deuxième phase du projet, l'ORNL et Wabtec continueront de modifier le matériel du moteur afin d'augmenter la quantité d'hydrogène pouvant être utilisée. L'équipe vise à remplacer complètement le diesel par de l'hydrogène ou des carburants à faible teneur en carbone dans les nouvelles locomotives.
Parallèlement, Argonne s'appuiera sur plus de dix ans d'expérience dans la modélisation de l'injection et de la combustion d'hydrogène pour créer un cadre de modélisation permettant d'étudier les technologies de combustion et de contrôle des émissions utilisées dans les moteurs à combustion à hydrogène. Des experts en injection de carburant, en modélisation de la cinétique et de la combustion, en optimisation de la conception, en calcul haute performance et en apprentissage automatique prendront en charge le projet du début à la fin.
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« De nombreux chemins de fer ont des objectifs ambitieux en matière de réduction des émissions de CO2 de l'ordre de 30 % au cours de la prochaine décennie », a déclaré Eric Gebhardt, directeur de la technologie de Wabtec. « Les résultats de ce CRADA avec Argonne et Oak Ridge National Labs contribueront grandement à la décarbonisation de l'industrie ferroviaire à l'aide de l'hydrogène. Cela aidera à positionner la technologie pour qu'elle soit rentable et mise en œuvre de manière pratique pour les opérations ferroviaires. »
Wabtec prévoit que la rentabilité de l'hydrogène sera viable, ce qui conduira à l'adoption commerciale éventuelle d'une option de modernisation et d'une nouvelle unité. Cela est basé sur l'amélioration spectaculaire du coût et des performances des piles à combustible au cours de la décennie et sur le coût de la réduction de l'hydrogène vert et de sa disponibilité au cours de la même période.
La collaboration avec les laboratoires est un autre exemple de l'investissement de Wabtec pour devenir le leader de l'industrie ferroviaire en matière d'hydrogène, comme elle l'a fait pour les locomotives Tier 4 et les locomotives électriques à batterie.
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