持続可能なエネルギー技術と代替燃料の採用を促進するための鍵となる官民パートナーシップ
世界は温室効果ガス排出量を削減する方法を模索しており、輸送業界は持続可能なソリューションを提供する絶好の機会を提供しています。グローバルな鉄道ネットワークは、その答えの鍵を握っています。鉄道は、人や物を陸上で輸送する最もクリーンで効率的な手段です。トラックの代わりに鉄道で貨物を移動させると、温室効果ガス (GHG) 排出量が平均で 75% 削減されます。
鉄道業界とワブテックは、すでに持続可能性に関して主導的な地位を占めていますが、ゼロエミッション鉄道網という目標を掲げて、継続的な改善に注力しています。ワブテックのエボリューションシリーズティア4は、米国環境保護庁（EPA）の厳しいティア4排出基準を満たす最初の貨物機関車です。最初のTier 4機関車を納入してから約10年が経過した今、鉄道業界は、バッテリーなどの代替エネルギー源、そして最終的には水素燃料電池などの代替エネルギー源で機関車に電力を供給するための技術的進歩の最前線に立っています。
ワブテックは、鉄道産業の脱炭素化に必要な代替エネルギー技術への投資と開発を行っています。脱炭素化パズルを解決することは、単に画期的な技術を導入するだけではありません。鉄道業界を真に脱炭素化するには、いくつかのパズルのピースをうまく組み合わせる必要があります。この業界では、いくつか例を挙げると、現実世界で機能することが実証された技術、それを支えるインフラストラクチャ、そして最終的には商業的導入と規制当局の承認が必要です。
利害関係者が単独で行動すれば、進歩は達成できません。だからこそ、ワブテックは、鉄道業界向けの代替エネルギー技術を推進するために、顧客、サプライヤー、学術機関、国立研究所、政府機関といった多様なパートナーグループと協力しています。こうした多様な利害関係者を結集する官民パートナーシップへの投資は、鉄道業界にとって変革をもたらす可能性があります。鉄道業界は、脱炭素化とクリーンエネルギーインフラの開発に取り組み、顧客の移動を促進するためです。
パズルのピースをすべて組み合わせるには、技術、インフラ、規制環境が並行して進まなければなりません。鉄道業界をリードするイノベーターとしてのワブテックのユニークな立場のもと、同社は主要な利害関係者と協力して代替燃料のイノベーションを推進し、インフラ開発を支援すると同時に、規制機関と協力してこれらの新しい技術に取り組んでいます。
Wabtecと提携してエネルギー効率と代替燃料を推進
輸送の脱炭素化への道はたくさんあります。ワブテックは、ますます多くの取り組みを通じて、より持続可能な世界に貢献しています。即効性のあるものもあれば、より長期的な視野を持つものもあります。それらはすべて、ワブテックがサプライヤー、顧客、外部の専門家、学界、政府、その他の輸送バリューチェーンの参加者と協力して取り組むことに関係しています。
バイオ燃料への移行は、ワブテックの機関車にバイオディーゼル (B20) と再生可能ディーゼル (R55) をより多く使用することで、二酸化炭素排出量を大幅に削減します。ワブテックは、BNSF鉄道、ユニオンパシフィック鉄道、その他のクラス1鉄道と提携して、今すぐ二酸化炭素排出量を即座に削減できるこれらの低炭素燃料をテストしています。さまざまな試験と燃料により、同社はワブテックの主要4種類の機関車エンジンに最大20％のバイオディーゼルと最大100％の再生可能ディーゼルの使用を承認することができます。
ワブテックの新型FLXDriveバッテリー機関車は、それ自体が先駆的な官民パートナーシップの成果です。カリフォルニア大気資源委員会からの2,260万ドルの助成金を受けて、ワブテック、BNSF、サンホアキンバレー大気汚染防止地区は協力して、18,000個のリチウムイオン電池セルを搭載した世界初の 100% バッテリー駆動の大型貨物機関車のパイロットを開発しました。このパイロットの成功により、オーストラリア、ブラジル、カナダ、米国の顧客からの注文を受けて、FLXDriveの商品化が加速しました。
脱炭素化はワブテックの貨物機関車だけにとどまりません。同社はドイツ鉄道と提携して、クリーンで環境に優しい天然R290冷媒を使用する鉄道業界初の空調システムをテストしました。さらに、鉄道車両のドアが開いたら冷暖房空調を遮断するスマートな操作によるグリーン・エア・システムの開発を進めています。これにより、コスト削減と二酸化炭素排出量の削減が可能になります。
水素燃料インフラ開発の一翼を担っています。
将来を見据えると、水素燃料で機関車に電力を供給することは、鉄道の脱炭素化のための最も有望な代替エネルギーオプションの1つです。Wabtecは2つのアプローチを模索しています。1つ目は、内燃機関を水素とディーゼルの混合燃料で作動するように改造することです。2つ目は、水素燃料電池で機関車に電力を供給することです。
ワブテックがパートナー企業と共同で行っている取り組みにより、Wabtecは10年後半、水素を燃料とするスイッチング機関車の概念実証に向けて順調に進んでいます。その後、幹線機関車もすぐに追随します。
持続可能性のための機関車技術ロードマップ
水素はクリーンな燃焼エネルギーとして大きな可能性を秘めた選択肢ですが、移行は複雑な取り組みであり、どの企業にも対応できません。ワブテックの水素官民パートナーシップには、エネルギー関連ソリューションの卓越したセンターであるオークリッジ、アルゴンヌ、サンディア国立研究所という3つの学際的な科学・工学研究センターとの共同研究開発契約が含まれます。
ワブテックはまた、エネルギー省科学局と協力して、オークリッジ国立研究所キャンパスの国立交通研究センターに単気筒二重燃料機関車エンジンを設置しています。このコラボレーションは、鉄道業界に素晴らしい可能性をもたらします。20,000台を超える機関車の大規模な設置基盤があり、水素を燃焼するように改造できる可能性があります。これにより、鉄道会社は現在の車両への投資を最大限に活用できると同時に、機関車をクリーンな燃焼エネルギー源に転換できるようになります。
アルゴンヌ国立研究所の研究は、水素の注入と燃焼のモデル化に焦点を当てています。この4年間のプロジェクトでは、ソフトウェア開発者のConvergent Science, Inc. と共同で、研究室の高性能コンピューターを使用してシミュレーションソフトウェアを開発します。開発チームは、変化する運転条件やハードウェアの改造下における内燃機関の挙動のテストと予測が可能になり、開発プロセスを低コストでスピードアップしてエンジン効率を最適化できるようになります。
連邦政府の助成金によるサンディア国立研究所の研究により、鉄道業界向けの水素基準と規制案が策定されます。連邦鉄道局と米国鉄道協会の代替燃料入札技術諮問グループも、水素燃料機関車の安全性と設計要件に関するサンディア国立研究所の研究に参加しました。
ワブテックは水素燃料電池を搭載した機関車の開発にも取り組んでいます。この取り組みの最終目標は、今日のディーゼル電気機関車に代わるゼロエミッション機関車です。水素燃料電池は、まだ道路機関車に電力を供給するほどの出力密度を備えていません。ワブテックは、さまざまなサプライヤーと協力して、機関車用途の燃料電池ソリューションを開発しています。
水素発電にはどのようなインフラが必要か？
水素を動力源とする機関車は、この代替燃料を商業的に実現するために必要なことのほんの一部に過ぎません。そのためには、インフラの全面的な見直しが必要となるだろう。
現在、水素を動力源とする鉄道産業を阻む主な障壁には以下のものがある。
- グリーン水素はディーゼル燃料と比較してコストが高い
- 鉄道沿いに燃料を入手できる貯蔵施設や燃料補給施設がない
- 安全手順、乗組員および船員の訓練、労働組合協定、メンテナンス、事故や事故が発生した場合の第一対応者との調整などに関する鉄道運営上の変更
水素経済を活性化させるため、2021年にバイデン大統領が署名したインフラ投資・雇用法（IIJA）では、エネルギー省における地域水素ハブプログラムの開発に連邦政府から80億ドルの資金が拠出されました。このプログラムは、7つの地域水素製造拠点における水素インフラの主要コンポーネントを構築することを目的としています。これらのハブは、市場で必要とされる水素の最大3分の1を生産することを目標としています。
ワブテックはエネルギー省の水素プログラムを支援し、水素ハブ導入戦略の策定に貢献しました。ワブテックはまた、政府の水素ハブ資金の一部を確保するためのいくつかの申請を支援しました。彼らは、ガルフコーストの非営利研究機関と学界が共同で実施しているHyVelocityと協力しました。彼らは同様に、中西部地域の水素ハブのためのMachh2アライアンスを支援しました。
この新しいインフラは地域の水素ハブで開発されているため、ワブテックは顧客と提携して鉄道業界のニーズを十分に理解できるようにしています。今日、水素を使って機関車に電力を供給することは、技術やインフラの大幅な進歩なくしては難しいでしょう。
機関車への燃料補給には時間がかかります。現在、5,000 ガロンのディーゼルタンクを充填するのに 30 分もかかりません。同量の水素ガスを燃料補給するには 6.5 時間かかるため、物流が混乱し、資産の活用に悪影響が及びます。
しかし、燃料補給の問題が解決される前であっても、機関車事業者は低炭素水素を利用できるインフラを必要としています。ほとんどの水素は電気分解によって生成されるため、手頃な価格で豊富な水と電気が必要となります。このような水素製造資源が鉄道基地の近くにあることはめったになく、輸送や貯蔵が課題となっています。
適切な安全機能と規制上の支援があれば、鉄道は将来の水素経済の「仮想パイプライン」となる可能性があります。鉄道は、機関車やその他の交通手段に燃料を供給する配電網を備えた水素製造施設に簡単に接続できます。水素を鉄道で輸送する方が、トラックを使用するよりも費用対効果が高く、導入も迅速で、パイプライン経由の柔軟性も高まります。鉄道輸送は、既存のインフラを通じて燃料をユーザーに近づけます。水素の輸送に使用される鉄道車両は、施設内の貯蔵タンクとしても機能できるため、インフラ構築コストをさらに削減できます。インフラには、大規模で頑丈な用途向けの鉄道基準を満たす機器も必要になります。
最終的には、ワブテックの水素を燃料とする機関車を走らせる鉄道会社もこの代替燃料を利用するようになり、水素バリューチェーンのループが閉ざされることになります。
規制上の障害への取り組み
新しいテクノロジーは、規制当局と産業界の間のパートナーシップと協力が必要な、複雑で予期せぬ規制上の問題に直面することがあります。ワブテックの規制担当コーポレートバイスプレジデントであるジェニファー・シアは、「規制界が水素経済に適用される新しい規制や基準の策定を模索する中で、グローバルな鉄道技術リーダーとして、ワブテックが持つ強力な専門知識と経験を活用することが重要です」と述べています。「全国の研究所や学術機関との共同研究による同社の研究開発活動、そして主要な業界連合への参加は、鉄道業界の脱炭素化につながる技術実現におけるワブテックの役割を実証するまたとない機会を提供します。」
将来を見据えて、WabtecとSandia National Laboratoriesは、水素機関車と入札機の設計と燃料補給のリスク評価を文書化しました。このプロジェクトは、水素エコノミーの技術基準を策定する際に規制当局と業界に重要な情報を提供します。
同社はまた、燃料電池・水素エネルギー協会でも積極的に連邦政府の政策や規制、規範、基準を伝えています。
代替燃料の採用を促進するパートナーシップへの取り組み
「水素インフラが鉄道用に建設されるのを楽しみにしています」と、ワブテックの先端技術担当コーポレートバイスプレジデントであるフィリップ・モスレナーは言います。「今日、二酸化炭素排出量を削減することは極めて重要です。私たちは、お客様が今すぐ導入できるクリーンエネルギーソリューションでお客様をサポートしています。これにより、業務の効率が向上し、収益も向上します。」
さまざまな代替エネルギーオプションの誇大宣伝に巻き込まれがちです。ワブテックの製品は車輪とレールが出会う場所であるため、ワブテックの役割はこれらのビジョンを実現することです。つまり、テクノロジーを理解し、何が実用的に理にかなっているのかを知る必要があります。ワブテックは、適切に管理された研究開発プロジェクトに慎重な投資を行い、政府や産業界の厳選されたパートナーと協力しています。ワブテックの理念は、成功は野心ではなく、グローバルな鉄道網のために何を達成したかで決まるというものです。
ワブテックは、政府や業界パートナーと協力して市場を脱炭素化に備えるための開発を進めてまいります。そうなると、ワブテックは、より環境に優しい未来に向けて市場が必要とする製品を提供する準備ができています。