Afbeelding
Samenwerken aan CO2-reductie
Klimaatverandering staat centraal in het wereldwijde bewustzijn. Het is een realiteit, en de vermindering van de uitstoot van broeikasgassen (BKG) is een aandachtspunt voor iedereen in de publieke en private sector. Belangrijker nog, het vereist de ontwikkeling van nieuwe technologieën die deze wereldwijde uitdaging aanpakken.
Een van die opkomende technologieën is waterstof. Deze technologie zal een rol spelen in de visie van Wabtec om een wereldwijd emissievrij spoorwegnet te bereiken. Gezien de kosten en de volwassenheid van de technologie is deze momenteel echter nog niet klaar voor commerciële implementatie in de goederenspoorwegsector. Dat is een monumentale taak die een gezamenlijke aanpak vereist om de kloof tussen opkomende technologie en praktische toepassing te overbruggen.
Om oplossingen te vinden voor de toepassing van waterstof in de spoorwegindustrie, heeft Wabtec samenwerkingsovereenkomsten voor onderzoek en ontwikkeling (CRADA) gesloten met de Oak Ridge en Argonne National Labs — twee van de belangrijkste kenniscentra van het land die gespecialiseerd zijn in energiegerelateerde oplossingen. Deze week startten onderzoekers van het multidisciplinaire team het project en vierden ze de installatie van Wabtec's eencilinder dubbelbrandstoflocomotiefmotor in het National Transportation Research Center, een gebruikersfaciliteit van het Department of Energy Office of Science in het Oak Ridge National Lab (ORNL).
Deze samenwerking maakt deel uit van Wabtec's dual-path-technologiebenadering op het gebied van waterstofenergie voor het spoor. Eén benadering is het gebruik van brandstofcellen als alternatieve energiebron voor locomotieven. Vorig jaar kondigde Wabtec een samenwerking aan op het gebied van brandstofcellen met General Motors, een gebied waarop de autofabrikant een enorme expertise heeft.
De parallelle aanpak is het verbeteren van de bestaande locomotiefmotoren met interne verbranding van Wabtec om waterstof te verbranden. Deze aanpak is de focus van de CRADA met de twee nationale laboratoria.
Het team is erop gericht om waterstofverbrandingstechnologie van simulatie tot realisatie te brengen met behulp van de Wabtec-motor. Waterstof als brandstof heeft veel voordelen, maar locomotiefmotoren moeten worden aangepast om een veilige, efficiënte en schone werking te garanderen. Het team zal hardware- en besturingsstrategieën ontwikkelen voor de motor, die op waterstof en diesel zal draaien, om de haalbaarheid van het gebruik van alternatieve brandstoffen aan te tonen.
Afbeelding
Afbeelding
„We zijn verheugd om deel uit te maken van deze samenwerking, omdat hiermee tegemoet wordt gekomen aan de noodzaak om de spoorwegindustrie koolstofvrij te maken door de waterstofmotortechnologie voor zowel huidige als toekomstige locomotieven te verbeteren”, zegt Josh Pihl, een vooraanstaande ORNL-onderzoeker en groepsleider voor toegepast katalyse- en emissieonderzoek. „Het is ook een perfect voorbeeld van hoe een door de DOE gefinancierde samenwerking tussen de industrie en nationale laboratoria de ontwikkeling en commercialisering van technologieën kan versnellen om de CO2-uitstoot van transport te helpen verminderen.”
In de eerste fase van het project zal het ORNL-team werken aan hardwarewijzigingen voor de aanpassing van locomotieven. Hun doel is om de CO2-uitstoot van de ongeveer 25.000 locomotieven die al in Noord-Amerika in gebruik zijn, te verminderen. Locomotieven hebben een levensduur van meer dan 30 jaar, dus het vervangen van de hele vloot zou tientallen jaren duren.
Tijdens de tweede fase van het project zullen ORNL en Wabtec doorgaan met het aanpassen van de motorhardware om de hoeveelheid waterstof die kan worden gebruikt te verhogen. Het team streeft ernaar om diesel volledig te vervangen door waterstof of koolstofarme brandstoffen in nieuwe locomotieven.
Tegelijkertijd zal Argonne gebruik maken van meer dan tien jaar ervaring in het modelleren van waterstofinjectie en -verbranding om een modelleringskader te creëren voor het bestuderen van verbrandings- en emissiebeheersingstechnologieën die worden gebruikt in waterstofverbrandingsmotoren. Experts op het gebied van brandstofinjectie, kinetiek en verbrandingsmodellering, ontwerpoptimalisatie, high-performance computing en machine learning zullen het project van begin tot eind begeleiden.
Afbeelding
„Veel spoorwegen hebben agressieve doelstellingen als het gaat om CO2-reducties die in de komende tien jaar tussen de 30 procent liggen”, zegt Eric Gebhardt, Chief Technology Officer van Wabtec. „De resultaten van deze CRADA met Argonne en Oak Ridge National Labs zullen in hoge mate bijdragen aan het koolstofvrij maken van de spoorwegindustrie met behulp van waterstof. Het zal helpen om de technologie zo te positioneren dat deze kosteneffectief is en praktisch kan worden toegepast voor spoorwegactiviteiten.”
Wabtec verwacht dat de economie op waterstof levensvatbaar zal zijn, wat zal leiden tot de uiteindelijke commerciële invoering van zowel een retrofit als een nieuwe eenheidsoptie. Dit is gebaseerd op het feit dat de kosten en prestaties van brandstofcellen in de loop van het decennium drastisch zijn verbeterd en de kosten van groene waterstof zijn gedaald en in dezelfde periode meer beschikbaar zijn.
De samenwerking met de laboratoria is een ander voorbeeld van Wabtec die investeert om de spoorwegindustrie te leiden op het gebied van waterstof, net als met de Tier 4 en de batterij-elektrische locomotieven.
Afbeelding
