Publiek-private partnerschappen zijn essentieel voor het stimuleren van de invoering van duurzame energietechnologieën en alternatieve brandstoffen
De wereld is op zoek naar manieren om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, en de transportsector biedt een geweldige kans om duurzame oplossingen te bieden. Het wereldwijde spoorwegnet is een belangrijk onderdeel van het antwoord. De spoorwegen zijn de schoonste en meest efficiënte manier om mensen en goederen over land te vervoeren. Het vervoer van goederen per spoor in plaats van vrachtwagens verlaagt de uitstoot van broeikasgassen (BKG) gemiddeld met 75%.
Hoewel ze al een leidende positie innemen op het gebied van duurzaamheid, richten de spoorwegsector en Wabtec zich op continue verbetering, met als doel een emissievrij spoorwegnet. De Evolution Series Tier 4 van Wabtec was de eerste goederenlocomotief die voldeed aan de strenge Tier 4-emissienormen van de Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA). Bijna 10 jaar na de levering van de eerste Tier 4-locomotief staat de spoorwegindustrie aan de vooravond van technologische vooruitgang voor het aandrijven van locomotiefvloten met alternatieve energiebronnen zoals batterijen en uiteindelijk waterstofbrandstofcellen.
Wabtec investeert en ontwikkelt alternatieve energietechnologieën die nodig zijn om de spoorwegindustrie koolstofvrij te maken. Het oplossen van de decarbonisatiepuzzel is meer dan alleen het introduceren van baanbrekende technologieën. Om de spoorwegsector echt koolstofarm te maken, moeten verschillende puzzelstukjes op hun plaats vallen. De industrie heeft de technologie nodig waarvan is aangetoond dat ze in de echte wereld werkt, gevolgd door ondersteunende infrastructuur en uiteindelijk commerciële acceptatie en wettelijke goedkeuringen, om er maar een paar te noemen.
Er kan geen vooruitgang worden geboekt als belanghebbenden alleen handelen. Daarom werkt Wabtec samen met een diverse groep partners — klanten, leveranciers, academische instellingen, nationale laboratoria en overheidsinstanties — om alternatieve energietechnologieën voor de spoorwegindustrie te bevorderen. Investeringen in publiek-private partnerschappen die deze verschillende belanghebbenden samenbrengen, kunnen transformerend zijn voor de spoorwegsector, aangezien deze ernaar streeft om schone energie-infrastructuur koolstofvrij te maken en te ontwikkelen om haar klanten in beweging te houden.
Om alle puzzelstukjes bij elkaar te brengen, moeten de technologie, de infrastructuur en de regelgeving zich op parallelle paden ontwikkelen. In de unieke positie van Wabtec als toonaangevende innovator in de spoorwegsector werkt het bedrijf samen met belangrijke belanghebbenden om de innovatie van alternatieve brandstoffen te stimuleren, de ontwikkeling van infrastructuur te ondersteunen en tegelijkertijd samen te werken met de regelgevende instanties om met deze opkomende technologieën om te gaan.
Wabtec werkt samen om energie-efficiëntie en alternatieve brandstoffen te verbeteren
De manier om transport koolstofarm te maken kent vele wegen. Wabtec draagt via een groeiend aantal initiatieven bij aan een duurzamere wereld. Sommige hebben een onmiddellijke impact en andere hebben een langere horizon. Bij al deze projecten werkt Wabtec samen met zijn leveranciers, klanten, externe experts, de academische wereld, de overheid en andere deelnemers aan de transportwaardeketen.
De overgang naar biobrandstoffen vermindert de CO2-uitstoot aanzienlijk door meer biodiesel (B20) en hernieuwbare diesel (R55) te gebruiken in Wabtec-locomotieven. Wabtec werkt samen met BNSF Railway, Union Pacific Railroad en andere klasse 1-spoorwegen om deze koolstofarme brandstoffen te testen die vandaag de dag de CO2-uitstoot onmiddellijk kunnen verminderen. Dankzij de verschillende tests en brandstoffen kan het bedrijf het gebruik van maximaal 20% biodiesel en tot 100% hernieuwbare diesel op de vier belangrijkste Wabtec-locomotiefmotortypen goedkeuren.
De nieuwe FlxDrive-batterijlocomotief van Wabtec is zelf het product van een baanbrekende publiek-private samenwerking. Met een subsidie van $22,6 miljoen van de California Air Resource Board hebben Wabtec, BNSF en het San Joaquin Valley Air Pollution Control District samengewerkt aan een pilot van's werelds eerste volledig op batterijen werkende, zware goederenlocomotief voor zwaar vervoer, aangedreven door 18.000 lithium-ionbatterijcellen. Het succes van die pilot versnelde de commercialisering van de FlxDrive, met bestellingen van klanten in Australië, Brazilië, Canada en de Verenigde Staten.
Decarbonisatie is niet alleen beperkt tot de goederenlocomotieven van Wabtec. Het bedrijf is een samenwerking aangegaan met Deutsche Bahn om het eerste airconditioningsysteem in de spoorwegindustrie te testen dat gebruik maakt van een schoon en milieuvriendelijk natuurlijk R290-koelmiddel. Ze ontwikkelen het Green Air-systeem verder met slimme operaties waarbij de HVAC wordt uitgeschakeld wanneer de deuren van de treinstellen opengaan om kosten te besparen en de CO2-uitstoot te verminderen.
Een rol spelen in de ontwikkeling van infrastructuur voor waterstofbrandstof
Als we verder in de toekomst kijken, is het aandrijven van locomotieven op waterstof een van de meest veelbelovende alternatieve energieopties voor het koolstofarm maken van het spoor. Wabtec onderzoekt twee benaderingen. De eerste betreft het ombouwen van interne verbrandingsmotoren om te werken op een mengsel van waterstof en diesel. De tweede is het aandrijven van locomotieven met brandstofcellen op waterstof.
Het werk dat Wabtec samen met zijn partners doet, zet hen op het goede spoor om later dit decennium een proof of concept te demonstreren voor schakellocomotieven op waterstof. De hoofdlijnlocomotieven volgen snel daarna.
Routekaart voor duurzaamheid op het gebied van locomotieftechnologie
Waterstof is een schone energieoptie met een enorm potentieel, maar de transitie is een complexe onderneming die de mogelijkheden van een enkel bedrijf te boven gaat. De publiek-private partnerschappen van Wabtec op het gebied van waterstof omvatten samenwerkingsovereenkomsten voor onderzoek en ontwikkeling met Oak Ridge, Argonne en Sandia National Labs, drie multidisciplinaire wetenschappelijke en technische onderzoekscentra die expertisecentra zijn op het gebied van energiegerelateerde oplossingen.
Wabtec werkt ook samen met het Department of Energy Office of Science om een eencilinder tweevoudige locomotiefmotor te installeren in het National Transportation Research Center op de campus van het Oak Ridge National Lab. Deze samenwerking biedt interessante mogelijkheden voor de spoorwegsector. Er is een grote geïnstalleerde basis van meer dan 20.000 locomotieven, die achteraf kunnen worden ingebouwd om waterstof te verbranden. Met deze optie zouden de spoorwegen de investeringen in hun huidige vloten kunnen maximaliseren en tegelijkertijd de locomotieven kunnen ombouwen tot een schone energiebron.
Het werk van het Argonne National Laboratory is gericht op het modelleren van waterstofinjectie en -verbranding. Het vierjarige project zal de krachtige computers van het lab gebruiken in samenwerking met softwareontwikkelaar Convergent Science, Inc., om simulatiesoftware te ontwikkelen. Het team zal in staat zijn om het gedrag van verbrandingsmotoren te testen en te voorspellen onder veranderende bedrijfsomstandigheden en hardwareaanpassingen, waardoor het ontwikkelingsproces wordt versneld tegen lagere kosten om het motorrendement te optimaliseren.
Het werk van het Sandia National Laboratory, gefinancierd door een federale subsidie, zal voorgestelde waterstofnormen en -voorschriften voor de spoorwegindustrie ontwikkelen. De Federal Railroad Administration en de Alternative Fuel Tender Technical Advisory Group van de Association of American Railroads hebben ook deelgenomen aan het onderzoek van Sandia National Lab naar veiligheids- en ontwerpvereisten voor locomotieven op waterstof.
Wabtec werkt ook aan locomotieven die worden aangedreven door waterstofbrandstofcellen. Het uiteindelijke doel van deze inspanning is een emissievrije locomotief ter vervanging van de dieselelektrische locomotieven van vandaag. Waterstofbrandstofcellen hebben nog niet de vermogensdichtheid om een weglocomotief aan te drijven. Wabtec werkt samen met verschillende leveranciers om brandstofceloplossingen te ontwikkelen voor locomotieftoepassingen.
Welke infrastructuur is er nodig voor waterstofenergie?
Locomotieven op waterstof zijn slechts een deel van wat nodig is om deze alternatieve brandstof commercieel levensvatbaar te maken. Hiervoor is een volledige herziening van de infrastructuur vereist.
De belangrijkste belemmeringen voor een spoorwegindustrie op waterstof zijn tegenwoordig onder meer:
- De hoge kosten van groene waterstof in vergelijking met diesel
- Gebrek aan opslag- en tankfaciliteiten die toegang bieden tot de brandstof langs spoorroutes
- Veranderingen in de bedrijfsvoering van de spoorwegen op het gebied van veiligheidsprocedures, opleiding van bemanningen en vaartuigen, vakbondsovereenkomsten, onderhoud, coördinatie met hulpverleners in geval van incidenten en ongevallen, en meer
Om de waterstofeconomie een vliegende start te geven, heeft de Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA), ondertekend door president Biden in 2021, $8 miljard aan federale financiering gereserveerd voor de ontwikkeling van het Regional Hydrogen Hub-programma bij het ministerie van Energie. Dit programma heeft tot doel belangrijke componenten van de waterstofinfrastructuur uit te bouwen op zeven regionale waterstofproductiecentra. Deze hubs zijn bedoeld om tot een derde van de waterstof te produceren die op de markt nodig is.
Wabtec ondersteunde het Department of Energy Hydrogen Program en droeg zo bij aan de ontwikkeling van hun implementatiestrategie voor waterstofhubs. Wabtec ondersteunde ook enkele aanvragen om een deel van de financiering van waterstofhubs van de overheid veilig te stellen. Ze werkten samen met HyVelocity, een samenwerking van onderzoeksorganisaties zonder winstoogmerk en de academische wereld aan de Golfkust. Op dezelfde manier steunden ze de Machh2 Alliance voor de regionale waterstofhub in het Midwesten.
Wabtec werkt samen met zijn klanten om ervoor te zorgen dat de behoeften van de spoorwegindustrie goed worden begrepen, aangezien deze nieuwe infrastructuur wordt ontwikkeld op regionale waterstofhubs. Het gebruik van waterstof om locomotieven aan te drijven zou tegenwoordig een uitdaging zijn zonder noemenswaardige technologische vooruitgang en infrastructuur.
Het tanken van een locomotief zou tijdrovend zijn. Het duurt momenteel minder dan 30 minuten om een dieseltank van 5.000 gallon te vullen. Het tanken van een gelijkwaardige hoeveelheid gasvormige waterstof zou 6,5 uur duren, wat de logistiek zou verstoren en het gebruik van activa negatief zou beïnvloeden.
Maar zelfs voordat het tankprobleem kan worden aangepakt, hebben locomotiefmachinisten een infrastructuur nodig die toegang biedt tot koolstofarme waterstof. De meeste waterstof wordt geproduceerd via elektrolyse, waarvoor betaalbaar en overvloedig water en elektriciteit nodig is. Deze waterstofproductiemiddelen bevinden zich zelden in de buurt van spoorwerven, wat een uitdaging vormt voor transport en opslag.
Met de juiste veiligheidsvoorzieningen en ondersteuning van de regelgeving zou het spoor de „virtuele pijpleidingen” kunnen zijn voor de waterstofeconomie van de toekomst. Het spoor zou gemakkelijk verbinding kunnen maken met waterstofproductiefaciliteiten met distributienetwerken die locomotieven en andere vervoerswijzen van brandstof zullen voorzien. Het vervoer van waterstof per spoor is kostenefficiënter, sneller te implementeren en biedt meer flexibiliteit over pijpleidingen dan het gebruik van vrachtwagens. Het spoorvervoer brengt de brandstof via bestaande infrastructuur dichter bij de gebruikers. Treinwagons die worden gebruikt voor het vervoer van waterstof kunnen ook fungeren als opslagtanks ter plaatse om de kosten voor de aanleg van de infrastructuur verder te verlagen. De infrastructuur zal ook apparatuur nodig hebben die voldoet aan de spoorwegnormen voor grootschalige, zware toepassingen.
Uiteindelijk zullen ook spoorwegen met Wabtec-locomotieven op waterstof tot de gebruikers van deze alternatieve brandstof behoren, waardoor de cirkel van de waterstofwaardeketen wordt gesloten.
Omgaan met obstakels op het gebied van regelgeving
Nieuwe technologieën worden soms geconfronteerd met complexe en onvoorziene regelgevingskwesties die partnerschap en samenwerking tussen regelgevers en de industrie vereisen. „Als wereldleider op het gebied van spoorwegtechnologie is het belangrijk dat Wabtec rekening houdt met zijn sterke expertise en ervaring bij het ontwikkelen van nieuwe regelgeving en normen die van toepassing zijn op de waterstofeconomie”, zegt Jennifer Shea, Corporate Vice President for Regulatory van Wabtec. „De onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen van het bedrijf in samenwerking met nationale laboratoria en academische instellingen, evenals onze deelname aan toonaangevende coalities van de industrie, bieden unieke kansen om de rol van Wabtec aan te tonen bij het mogelijk maken van technologieën die zullen leiden tot het koolstofvrij maken van de spoorwegindustrie.”
Met het oog op de toekomst documenteerden Wabtec en Sandia National Laboratories de risicobeoordeling van Design and Refueling for Hydrogen Locomotive and Tender, een project dat de regelgevende gemeenschap en de industrie essentiële informatie geeft bij de ontwikkeling van technische normen voor de waterstofeconomie.
Het bedrijf is ook actief in de Fuel Cell & Hydrogen Energy Association op het gebied van informatie over federaal beleid, samen met voorschriften, codes en normen.
Een engagement voor partnerschappen die de acceptatie van alternatieve brandstoffen stimuleren
„We kijken ernaar uit om te zien dat de waterstofinfrastructuur wordt gebouwd voor gebruik in het spoor”, zegt Philip Moslener, corporate vice president voor geavanceerde technologieën bij Wabtec. „Het is van cruciaal belang dat we vandaag de CO2-uitstoot verminderen. We ondersteunen klanten met oplossingen voor schone energie die ze nu kunnen implementeren, die ook de efficiëntie van hun activiteiten verhogen en hun bedrijfsresultaten ten goede komen.”
Het is gemakkelijk om verstrikt te raken in de hype van verschillende alternatieve energieopties. Omdat de producten van Wabtec het wiel en het spoor zijn, is het de rol van het bedrijf om deze visies te realiseren. Dat betekent dat je de technologie moet begrijpen en moet weten wat praktisch zinvol is. Wabtec investeert voorzichtig in goed beheerde onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten en werkt samen met zorgvuldig geselecteerde partners in de overheid en de industrie. De filosofie van Wabtec is dat succes niet wordt afgemeten aan ambitie, maar aan wat ze bereiken voor het wereldwijde spoorwegnet.
Door samen te werken met overheden en industriële partners zal Wabtec ontwikkelingen bevorderen die de markt klaar maken voor decarbonisatie. Wabtec is dan klaar met de producten die de markt nodig heeft om vooruit te komen naar een groenere toekomst.