Partnerstwa publiczno-prywatne kluczowe dla wspierania wdrażania zrównoważonych technologii energetycznych i paliw alternatywnych
Świat poszukuje sposobów na zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych, a branża transportowa stanowi ogromną szansę na dostarczanie zrównoważonych rozwiązań. Globalna sieć kolejowa jest kluczowym elementem odpowiedzi. Koleje są najczystszym i najskuteczniejszym środkiem transportu ludzi i towarów na lądzie. Transport ładunków koleją zamiast ciężarówek zmniejsza emisję gazów cieplarnianych (GHG) średnio o 75%.
Podczas gdy już zajmują pozycję lidera w dziedzinie zrównoważonego rozwoju, branża kolejowa i firma Wabtec koncentrują się na ciągłym doskonaleniu, mając na celu stworzenie sieci kolejowej o zerowej emisji. Wabtec Evolution Series Tier 4 była pierwszą lokomotywą towarową spełniającą rygorystyczne normy emisji Tier 4 amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA). Prawie 10 lat po dostarczeniu pierwszej lokomotywy Tier 4, przemysł kolejowy znajduje się na krawędzi postępu technologicznego w zakresie zasilania flot lokomotyw alternatywnymi źródłami energii, takimi jak baterie, a ostatecznie wodorowe ogniwa paliwowe.
Wabtec inwestuje i rozwija alternatywne technologie energetyczne potrzebne do dekarbonizacji przemysłu kolejowego. Rozwiązanie zagadki dekarbonizacji to coś więcej niż tylko wprowadzenie przełomowych technologii. Prawdziwa dekarbonizacja przemysłu kolejowego wymaga, aby kilka elementów układanki znalazło się na swoim miejscu. Przemysł potrzebuje technologii zademonstrowanej do działania w prawdziwym świecie, a następnie wsparcia infrastruktury, a ostatecznie przyjęcia komercyjnego i zatwierdzeń regulacyjnych, aby wymienić tylko kilka.
Postępu nie można osiągnąć, jeśli interesariusze działają samodzielnie. Dlatego Wabtec współpracuje z zróżnicowaną grupą partnerów — klientów, dostawców, instytucji akademickich, krajowych laboratoriów i agencji rządowych — w celu rozwoju alternatywnych technologii energetycznych dla przemysłu kolejowego. Inwestycje w partnerstwa publiczno-prywatne, które łączą te różnorodne interesariusze, mogą być transformacyjne dla przemysłu kolejowego, ponieważ dąży do dekarbonizacji i rozwoju infrastruktury czystej energii, aby pomóc klientom w ruchu.
Aby wszystkie elementy układanki mogły się połączyć, technologia, infrastruktura i środowisko regulacyjne muszą postępować równolegle. Dzięki wyjątkowej pozycji Wabtec jako wiodącego innowatora w branży kolejowej, firma współpracuje z kluczowymi interesariuszami w celu napędzania innowacji paliw alternatywnych, wspierania rozwoju infrastruktury, a jednocześnie współpracuje z organami regulacyjnymi w zakresie obsługi tych nowych technologii.
Wabtec współpracuje w celu zwiększenia efektywności energetycznej i paliw alternatywnych
Droga do dekarbonizacji transportu ma wiele ścieżek. Wabtec przyczynia się do stworzenia bardziej zrównoważonego świata poprzez rosnącą liczbę inicjatyw. Niektóre mają natychmiastowy wpływ, a inne mają dłuższe horyzonty. Wszystkie z nich obejmują współpracę Wabtec ze swoimi dostawcami, klientami, ekspertami zewnętrznymi, środowiskiem akademickim, rządem i innymi uczestnikami łańcucha wartości transportu.
Przejście na biopaliwa znacznie zmniejsza emisję dwutlenku węgla dzięki zastosowaniu większej ilości biodiesla (B20) i odnawialnego oleju napędowego (R55) w lokomotywach Wabtec. Wabtec współpracuje z BNSF Railway, Union Pacific Railroad i innymi liniami kolejowymi klasy 1, aby przet estować te niskoemisyjne paliwa, które mogą dziś natychmiast zmniejszyć emisję dwutlenku węgla. Różnorodność testów i paliw pozwoli firmie na zatwierdzenie stosowania do 20% biodiesla i do 100% odnawialnego oleju napędowego w czterech głównych typach silników lokomotyw Wabtec.
Nowa lokomotywa akumulatorowa FLXDrive firmy Wabtec sama w sobie jest wytworem pionierskiego partnerstwa publiczno-prywatnego. Dzięki dotacji w wysokości 22,6 miliona dolarów od California Air Resource Board, Wabtec, BNSF i Okręg Kontroli Zanieczyszczenia Powietrza San Joaquin Valley współpracowały nad pilotem pierwszej na świecie ciężkiej lokomotywy towarowej zasilanej w 100% bateryjnie, zasilanej 18 000 ogniw litowo-jonowych. Sukces tego pilota przyspieszył komercjalizację FLXDrive, dzięki zamówieniom od klientów z Australii, Brazylii, Kanady i Stanów Zjednoczonych.
Dekarbonizacja nie ogranicza się tylko do lokomotyw towarowych firmy Wabtec. Firma nawiązała współpracę z Deutsche Bahn, aby przetestować pierwszy system klimatyzacji w branży kolejowej, który wykorzystuje czysty i przyjazny dla środowiska naturalny czynnik chłodniczy R290. Dalej rozwijają system Green Air z inteligentnymi operacjami, które wyłączają HVAC, gdy drzwi wagonów otwierają się, aby zaoszczędzić koszty i zmniejszyć emisję dwutlenku węgla.
Rola w rozwoju infrastruktury paliw wodorowych
Patrząc dalej w przyszłość, zasilanie lokomotyw paliwem wodorowym jest jedną z bardziej obiecujących alternatywnych opcji energetycznych dla dekarbonizacji kolei. Wabtec bada dwa podejścia. Pierwszy polega na przekształceniu silników spalinowych do pracy na mieszaninie wodoru i oleju napędowego. Drugi to zasilanie lokomotyw wodorowymi ogniwami paliwowymi.
Praca Wabtec ze swoimi partnerami stawia ich na dobrej drodze do zademonstrowania koncepcji lokomotyw przełączających napędzanych wodorem jeszcze w tej dekadzie. Lokomotywy głównej linii będą szybko podążać.
Mapa drogowa technologii lokomotyw na rzecz zrównoważonego rozwoju
Wodór jest opcją czystej energii o ogromnym potencjale, ale przejście jest złożonym przedsięwzięciem, które wykracza poza możliwości każdej pojedynczej firmy. Partnerstwa publiczno-prywatne firmy Wabtec obejmują umowy o wspólne badania i rozwój z Oak Ridge, Argonne i Sandia National Labs, trzema multidyscyplinarnymi ośrodkami badawczymi nauko wo-inżynieryjnymi, które są ośrodkami doskonałości w zakresie rozwiązań związanych z energią.
Wabtec współpracuje również z Biurem Nauki Departamentu Energii w celu zainstalowania jednocylindrowego silnika lokomotywy dwupaliwowej w Narodowym Centrum Badań Transpor tu na kampusie Oak Ridge National Lab. Ta współpraca stwarza ekscytujące możliwości dla branży kolejowej. Istnieje duża zainstalowana baza ponad 20 000 lokomotyw, które można zmodernizować do spalania wodoru. Wariant ten umożliwiłby kolejom maksymalne wykorzystanie inwestycji w obecne floty, przy jednoczesnym przekształceniu lokomotyw w czyste źródło energii spalanej.
Praca Narodowego Laboratorium Argonne koncentruje się na modelowaniu wtrysku i spalania wodoru. Czteroletni projekt wykorzysta wysokowydajne komputery laboratorium we współpracy z programistą Convergent Science, Inc., do opracowania oprogramowania symulacyjnego. Zespół będzie w stanie przetestować i przewidywać zachowanie silnika spalinowego w zmieniających się warunkach pracy i modyfikacjach sprzętu, przyspieszając proces rozwoju przy niższych kosztach, aby zoptymalizować wydajność silnika.
Prace Sandia National Laboratory, finansowane z grantu federalnego, opracują proponowane normy wodorowe i przepisy dla przemysłu kolejowego. Federalna Administracja Kolei i Grupa Doradcza Techniczna ds. Przetargu na Alternatywne Paliwa Stowarzyszenia Amerykańskich Railroadów uczestniczyły również w badaniach Sandia National Lab dotyczących bezpieczeństwa i wymagań projektowych dla lokomotyw na paliwo wodorowe.
Wabtec pracuje również na lokomotywach napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi. Ostatecznym celem tych działań jest lokomotywa o zerowej emisji, która zastąpi dzisiejsze lokomotywy wysokoprężne. Wodorowe ogniwa paliwowe nie mają jeszcze gęstości mocy do zasilania lokomotywy drogowej. Wabtec współpracuje z różnymi dostawcami w celu opracowania rozwiązań ogniw paliwowych do zastosowań lokomotyw.
Jaka infrastruktura jest potrzebna do energetyki wodorowej?
Lokomotywy napędzane wodorem są tylko częścią tego, czego potrzeba, aby to alternatywne paliwo było opłacalne komercyjnie. Będzie to wymagało całkowitego remontu infrastruktury.
Główne bariery dla dzisiejszego przemysłu kolejowego napędzanego wodorem obejmują:
- Wysoki koszt zielonego wodoru w porównaniu z olejem napędowym
- Brak urządzeń do magazynowania i tankowania, które zapewniają dostęp do paliwa wzdłuż tras kolejowych
- Zmiany operacyjne kolei w zakresie procedur bezpieczeństwa, szkolenia załogi i rzemiosła, umów związkowych, konserwacji, koordynacji z ratownikami w przypadku incydentów i wypadków i innych
Aby przyspieszyć gospodarkę wodorową, ustawa o inwestycjach infrastrukturalnych i zatrudnieniu (IIJA), podpisana przez prezydenta Bidena w 2021 r., przeznaczyła 8 miliardów dolarów na fundusze federalne na rozwój programu Regional Hydrogen Hub w Departamencie Energii. Program ten ma na celu zbudowanie kluczowych elementów infrastruktury wodorowej w siedmiu regionalnych centrach produkcji wodoru. Te węzły mają na celu produkcję do jednej trzeciej wodoru potrzebnego na rynku.
Wabtec wspierał Departament Energii Wodorowy Program, przyczyniając się do opracowania strategii wdrażania węzłów wodorowych. Wabtec poparł również kilka wniosków o zapewnienie udziału w finansowaniu rządowych węzłów wodorowych. Współpracowali z HyVelocity, współpracą organizacji badawczych non-profit i środowisk akademickich na wybrzeżu Zatoki Perskiej. Podobnie poparli Sojusz Machh2 dla regionalnego wę zła wodorowego Środkowego Zachodu.
Wabtec współpracuje ze swoimi klientami, aby zapewnić dobre zrozumienie potrzeb branży kolejowej, ponieważ ta nowa infrastruktura jest rozwijana w regionalnych węzłach wodorowych. Wykorzystanie wodoru do zasilania lokomotyw byłoby dziś wyzwaniem bez znacznego postępu technologicznego i infrastruktury.
Zasilanie lokomotywy byłoby czasochłonne. Napełnienie zbiornika oleju napędowego o pojemności 5000 galonów zajmuje obecnie mniej niż 30 minut. Tankowanie równoważnej ilości gazowego wodoru zajęłoby 6,5 godziny, zakłócając logistykę i negatywnie wpływając na wykorzystanie zasobów.
Jednak jeszcze zanim problem tankowania zostanie rozwiązany, operatorzy lokomotyw potrzebują infrastruktury zapewniającej dostęp do wodoru niskoemisyjnego. Większość wodoru jest wytwarzana w drodze elektrolizy, która wymaga niedrogiej i dużej ilości wody i energii elektrycznej. Rzadko te zasoby produkcji wodoru znajdują się w pobliżu stacji kolejowych, stwarzając wyzwanie związane z transportem i magazynowaniem.
Dzięki odpowiednim zabezpieczeniom i wsparciu regulacyjnym kolej może stać się „wirtualnymi rurociągami” dla gospodarki wodorowej przyszłości. Kolej mogłaby łatwo połączyć się z zakładami produkcyjnymi wodoru za pomocą sieci dystrybucyjnych, które będą zasilać lokomotywy i inne rodzaje transportu. Transport wodoru koleją jest bardziej opłacalny, szybszy w wdrożeniu i zapewnia większą elastyczność w zakresie rurociągów. niż korzystanie z ciężarówek. Transport kolejowy przybliża paliwo użytkownikom dzięki istniejącej infrastrukturze. Wagony kolejowe wykorzystywane do transportu wodoru mogą również funkcjonować jako zbiorniki magazynowe na miejscu, aby jeszcze bardziej obniżyć koszty budowy infrastruktury. Infrastruktura będzie również wymagała sprzętu spełniającego normy kolejowe do zastosowań na większą skalę, o dużej wytrzymałości.
Ostatecznie koleje obsługujące lokomotywy wodorowe Wabtec będą również wśród użytkowników tego alternatywnego paliwa, zamykając pętlę łańcucha wartości wodoru.
Walka z przeszkodami regulacyjnymi
Nowe technologie czasami napotykają złożone i nieprzewidziane problemy regulacyjne, które wymagają partnerstwa i współpracy między organami regulacyjnymi a przemysłem. „Jako światowy lider technologii kolejowych ważne jest, aby Wabtec uwzględnił swoją silną wiedzę i doświadczenie, ponieważ społeczność regulacyjna stara się opracowywać nowe przepisy i standardy, które będą miały zastosowanie do gospodarki wodorowej” - mówi Jennifer Shea, wiceprezes firmy Wabtec ds. regulacji. „Działania badawczo-rozwojowe firmy z udziałem krajowych laboratoriów i instytucji akademickich, a także nasz udział w wiodących koalicjach branżowych, dają wyjątkowe możliwości zademonstrowania roli Wabtec we wspieraniu technologii, które doprowadzą do dekarbonizacji przemysłu kolejowego”.
Z myślą o przyszłości, Wabtec i Sandia National Laboratories udokumentowały ocenę ryzyka projektowania i tankowania lokomotyw wodorowych i przet argu, projekt, który dostarcza społeczności regulacyjnej i branży istotne informacje podczas opracowywania standardów technicznych dla gospodarki wodorowej.
Firma jest również aktywna w F uel Cell & Hydrogen Energy Association w informowaniu o polityce federalnej, wraz z przepisami, kodeksami i normami.
Zaangażowanie w partnerstwa, które napędzają przyjęcie paliw alternatywnych
„Z niecierpliwością czekamy na budowę infrastruktury wodorowej do użytku w kolejach” - mówi Philip Moslener, wiceprezes firmy Wabtec ds. zaawansowanych technologii. „Bardzo ważne jest, aby dziś ograniczyć emisję dwutlenku węgla. Wspieramy klientów rozwiązaniami czystej energii, które mogą teraz wdrożyć, które również zwiększają efektywność ich działalności i przynoszą korzyści ich finałom.
Łatwo jest dać się wciągnąć w szum różnych alternatywnych opcji energii. Ponieważ produkty Wabtec są miejscem, w którym koło styka się z szyną, rolą firmy jest urzeczywistnienie tych wizji. Oznacza to zrozumienie technologii i wiedzę, co ma praktyczny sens. Wabtec dokonuje ostrożnych inwestycji w dobrze zarządzane projekty badawczo-rozwojowe oraz współpracuje ze starannie dobranymi partnerami w rządzie i przemyśle. Filozofia Wabtec mówi, że sukces nie mierzy się ambicją, ale tym, co osiągają dla globalnej sieci kolejowej.
Dzięki współpracy z rządami i partnerami branżowymi Wabtec będzie rozwijać rozwój, który sprawi, że rynek będzie gotowy do dekarbonizacji. Tak się dzieje, Wabtec jest gotowy na produkty, których rynek potrzebuje, aby przejść do bardziej ekologicznej przyszłości.