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Collaborazione per la riduzione delle emissioni di carbonio
Il cambiamento climatico sta assumendo un ruolo centrale nella coscienza globale. È una realtà e la riduzione delle emissioni di gas serra (GHG) è un obiettivo per tutti nel settore pubblico e privato. Ancora più importante, richiede lo sviluppo di nuove tecnologie che affrontino questa sfida globale.
Una di queste tecnologie emergenti è l'idrogeno. Questa tecnologia avrà un ruolo nella visione di Wabtec di realizzare una rete ferroviaria globale a emissioni zero. Tuttavia, dati i costi e la maturità della tecnologia, al momento non è pronta per l'implementazione commerciale nel settore del trasporto ferroviario merci. Si tratta di un compito enorme che richiede un approccio collaborativo per colmare il divario tra tecnologia emergente e applicazione pratica.
Per identificare soluzioni per l'applicazione dell'idrogeno nel settore ferroviario, Wabtec ha stipulato accordi collaborativi di ricerca e sviluppo (CRADA) con Oak Ridge e Argonne National Labs, due dei principali centri di eccellenza della nazione specializzati in soluzioni legate all'energia. Questa settimana, i ricercatori del team multidisciplinare hanno dato il via al progetto e hanno celebrato l'installazione del motore locomotivo monocilindrico a doppia alimentazione di Wabtec nel National Transportation Research Center, una struttura per gli utenti del Dipartimento dell'Energia dell'Ufficio delle Scienze situata presso l'Oak Ridge National Lab (ORNL).
Questa collaborazione fa parte dell'approccio tecnologico a doppio percorso di Wabtec all'energia a idrogeno per il trasporto ferroviario. Un approccio consiste nell'utilizzare le celle a combustibile come fonte di energia alternativa per le locomotive. L'anno scorso, Wabtec ha annunciato una collaborazione sulle celle a combustibile con General Motors, un'area in cui la casa automobilistica ha un'enorme esperienza.
L'approccio parallelo sta potenziando i motori delle locomotive a combustione interna esistenti di Wabtec per bruciare idrogeno. Questo approccio è al centro del CRADA con i due laboratori nazionali.
Il team si concentra sul portare la tecnologia di combustione dell'idrogeno dalla simulazione alla realizzazione utilizzando il motore Wabtec. L'idrogeno come combustibile presenta molti vantaggi, ma i motori delle locomotive devono essere modificati per garantire un funzionamento sicuro, efficiente e pulito. Il team svilupperà hardware e strategie di controllo per il motore, che funzionerà con idrogeno e gasolio per dimostrare la fattibilità dell'uso di carburanti alternativi.
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«Siamo entusiasti di far parte di questa collaborazione perché risponde alla necessità di decarbonizzare il settore ferroviario facendo progredire la tecnologia dei motori a idrogeno per le locomotive attuali e future», ha dichiarato Josh Pihl, illustre ricercatore dell'ORNL e capogruppo per la catalisi applicata e la ricerca sulle emissioni. «È anche un perfetto esempio di come una collaborazione finanziata dal DOE tra industria e laboratori nazionali possa accelerare lo sviluppo e la commercializzazione di tecnologie per contribuire a ridurre le emissioni di carbonio dovute ai trasporti».
Nella prima fase del progetto, il team ORNL lavorerà sulle modifiche hardware per l'ammodernamento delle locomotive. Il loro obiettivo è ridurre le emissioni di CO2 delle circa 25.000 locomotive già in uso in Nord America. Le locomotive hanno una durata utile di oltre 30 anni, quindi la sostituzione dell'intera flotta richiederebbe decenni.
Durante la seconda fase del progetto, ORNL e Wabtec continueranno a modificare l'hardware del motore per aumentare la quantità di idrogeno utilizzabile. Il team mira a sostituire completamente il diesel con idrogeno o carburanti a basse emissioni di carbonio nelle nuove locomotive.
Allo stesso tempo, Argonne sfrutterà più di un decennio di esperienza nella modellazione dell'iniezione e della combustione di idrogeno per creare un framework di modellazione per studiare le tecnologie di combustione e controllo delle emissioni utilizzate nei motori a combustione di idrogeno. Esperti in iniezione di carburante, modellazione cinetica e della combustione, ottimizzazione della progettazione, calcolo ad alte prestazioni e apprendimento automatico guideranno il progetto dall'inizio alla fine.
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«Molte ferrovie hanno obiettivi ambiziosi in termini di riduzione delle emissioni di CO2, che si aggirano intorno al 30% nel prossimo decennio», ha dichiarato Eric Gebhardt, Chief Technology Officer di Wabtec. «I risultati di questo CRADA con Argonne e Oak Ridge National Labs contribuiranno notevolmente alla decarbonizzazione del settore ferroviario utilizzando l'idrogeno. Aiuterà a posizionare la tecnologia in modo che sia conveniente e praticamente implementata per le operazioni ferroviarie».
Wabtec prevede che l'economia dell'idrogeno sarà sostenibile, portando all'eventuale adozione commerciale sia di un retrofit che di una nuova unità. Ciò si basa sul notevole miglioramento dei costi e delle prestazioni delle celle a combustibile nel corso del decennio e sulla riduzione e sulla maggiore disponibilità dell'idrogeno verde nello stesso periodo.
La collaborazione con i laboratori è un altro esempio dell'investimento di Wabtec per guidare il settore ferroviario nell'idrogeno, come ha fatto con il Tier 4 e le locomotive elettriche a batteria.
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