Odważni i biopaliwa: napędzanie wdrażania paliw alternatywnych na drodze do zera netto
Wyobraź sobie przyszłość, w której lokomotywy towarowe będą paliwać w Kalifornii odnawialnym olejem napędowym R100, uzupełnieniem w North Platte, NE, biodieslem B20, zasilanym B13 w Chicago, a następnie tradycyjnym olejem napędowym w Baton Rouge w Los Angeles, a następnie udać się do Alberty w Kanadzie i być zasilane wodorowym silnikiem spalinowym (H2 ICE).
Ta przyszłość „patchworkowa”, ukształtowana przez lokalne zachęty, może nastąpić wcześniej, niż ktokolwiek mógł się spodziewać, ponieważ krótkoterminowe plany redukcji emisji, rosnąca komercyjna dostępność i rentowność biopaliw, ciągłe innowacje, współpraca przemysłowa i zerowe zobowiązania netto zbiegają się w kwestii zrównoważonego rozwoju środowiska.
Etapowe podejście do zrównoważonego rozwoju
To, że trasa kolei może być napędzana różnymi rodzajami paliw w oparciu o geografię, odzwierciedla wyraźny zestaw blisko- i długoterminowych celów redukcji emisji oraz zdrowy ekosystem opracowywania i testowania paliw alternatywnych.
Ale najpierw rzeczy. Wiodące linie kolejowe w Ameryce Północnej bardzo poważnie traktują zrównoważony rozwój środowiska i zobowiązały się do zmniejszenia emisji o 30-40% do 2030 r. Cele te są sprzeczne z jeszcze większą obietnicą: osiągnięcie zerowej emisji netto do 2050 r.
Wejście w 2024 r. pozostało sześć lat na realizację zobowiązań do 2030 r., a tylko 26 lat na osiągnięcie zera netto. Na szczęście Wabtec i jego sieć klientów/partnerów przewoźników klasy I oraz dostawców paliw alternatywnych szybko się rozpoczynają.
Trzy dźwignie: strategie realizacji krótko- i długoterminowych celów redukcji
Wabtec widzi trzy innowacyjne „dźwignie”, które może wykorzystać, aby wspierać klientów w ich zrównoważonym rozwoju: oszczędność paliwa, redukcję emisji dwutlenku węgla i technologie zerowe netto, z których każda ma swój czas i miejsce w transformacji.
- Rozwiązania redukujące paliwo — Za każdy galon zaoszczędzonego paliwa unika się 22 funtów emisji CO2, a koszty paliwa znacznie zmniejszają. Ale wyciskanie dodatkowej oszczędności paliwa jest trudne. Najlepsza technologia oszczędzania paliwa firmy Wabtec, FDL Advantage (FDLA), zapewniła przewoźnikom już 5-procentowe zwiększenie efektywności paliwowej. Podczas gdy Wabtec nadal inwestuje w ulepszenia oszczędności paliwa w swoich lokomotywach z serii Evolution, w pewnym momencie trudno będzie wycisnąć więcej paliwa z i tak już niezwykle wydajnych silników lokomotyw.
- Roz@@ wiązania w zakresie redukcji emisji dwutlenku węgla — Tak jak gaz ziemny jest postrzegany jako „paliwo pomostowe” w ogólnej gospodarce przejścia na energię w 100% odnawialną, biopaliwa są miejscem, w którym przemysł kolejowy stawia największe zakłady na spełnienie zobowiązań dotyczących emisji do 2030 r. i działać jako pomost do przyszłych redukcji emisji. Już teraz firma Wabtec przetestowała i zatwierdziła B5 (5% biodiesel) i R30 (30% odnawialnego oleju napędowego) we wszystkich swoich silnikach lokomotyw, a B11 i R50 zostaną zatwierdzone do końca 2023 r. Zgodnie z zapotrzebowaniem przewoźników, B20 i R100 będą gotowe do użytku komercyjnego w trzecim kwartale 2024 r. Produkt przełomowej współpracy między Wabtec i jego klientami (patrz więcej poniżej), dostępność biodiesla i odnawialnych olejów napędowych oraz towarzyszące im ulepszenia silników umożliwiają przewoźnikom „mieszanie i dopasowywanie” rodzajów paliwa w poszczególnych regionach, jednocześnie radykalnie zmniejszając emisję spalin do kół nawet o 60%!
- Roz@@ wiązania zerowe netto — Tak jak oszczędność paliwa może doprowadzić przemysł do zera netto, tak samo w przypadku biopaliw, ze względu na ich niższą, ale nie zerową intensywność emisji dwutlenku węgla. Obecnie uważa się, że rozwiązania do prowadzenia lokomotyw towarowych o zerowej wartości netto leżą w akumulatorach wodorowych i elektrycznych. I chociaż akumulatory są popularną czystą technologią, obecnie oferują tylko około 10% zasięgu (mierzonego w MWh) dzisiejszych silników wysokoprężnych. To oczywiście może ulec zmianie do 2050 r. W oparciu o potencjalne przełomy akumulatorów, takie jak technologia półprzewodnikowa, ale uwaga przemysłu i rządu skupia się na potencjale wodoru, zarówno jako paliwa dla H2 ICE (uzupełniającego silniki kompatybilne z biopaliwem), jak i jako samodzielne ogniwo paliwowe.
Sprawienie, by to się stało: testy terenowe
Innowacyjny silnik firmy Wabtec pracuje z pełną przepustnicą, aby zbadać, testować i operacjonalizować wykorzystanie paliw alternatywnych. I chociaż opracowanie zestawów zabezpieczających starsze silniki do wykorzystania biopaliw stanowi jedną z tych innowacji, prawdziwym krokiem naprzód jest wyjątkowa i ścisła współpraca między przewoźnikami z firmą Wabtec oraz otwartość na dzielenie się rezultatami.
„Wiele zależy od tego, aby biopaliwa były bezpiecznym, niezawodnym, trwałym i skutecznym paliwem dla lokomotyw, a nasi klienci powierzają nam wykonywanie tych prac śledczych w ich imieniu” - powiedział Chris Miller, starszy dyrektor ds. zarządzania produktami usług w Wabtec. „Część z tych kluczowych prac wstępnych jest wykonywana za kulisami w Wabtec, ale wiele z nich odbywa się w ramach szeroko zakrojonych testów terenowych bezpośrednio z naszymi klientami.
Testy terenowe mają kluczowe znaczenie dla określenia, jak biopaliwa będą działać w rzeczywistych środowiskach operacyjnych i oddziaływać na komponenty lokomotyw. Czy biodiesel spowoduje wycieki silnika lub korozję? Co stanie się z wydajnością silnika na dużych wysokościach, wysokich temperaturach otoczenia lub warunkach atmosferycznych? Czy zmienią się okresy konserwacji?
Oto kilka pytań, na które udzielono odpowiedzi podczas obszernych testów terenowych przeprowadzonych przez Wabtec z branżą.
W rzeczywistości, kiedy pytasz Chrisa Millera, gdzie Wabtec wprowadza największe innowacje w dziedzinie biopaliw, nie wskazuje na „produkt”, wskazuje na „podejście” unikalne w branży.
„Główną innowacją jest sposób, w jaki Wabtec współpracuje ze swoimi klientami, partnerami i dostawcami paliw, aby wspólnie się uczyć i rozwijać” — mówi Miller.
Takie podejście uosabiają wspomniane testy terenowe i pionierska konferencja techniczna Miller rozpoczęta w 2022 roku, The Alternative Energy Conference. To wydarzenie techniczne skupia klientów z całego świata, wiodących dostawców paliw alternatywnych i ekspertów Wabtec. Teraz, w drugim roku, spotkanie oferuje bezpieczne miejsce do dzielenia się informacjami, w tym wynikami testów terenowych, i uczenia się od siebie nawzajem, aby napędzać postęp dekarbonizacji w branży.
„Nasi partnerzy przewoźnicy zasługują na większość kredytu”, oferuje Miller. „Zdali sobie sprawę, że problem zmian klimatu i osiągnięcia dekarbonizacji można najlepiej rozwiązać, a być może tylko poprzez współpracę. Jestem niesamowicie dumny z wysiłku, który wspólnie podejmujemy w służbie lepszej planety i przemysłu kolejowego.
Przyszłość wodoru
Tak więc, podczas gdy biopaliwa są poddawane szeroko zakrojonym testom terenowym, gdzie jest wodór w swojej ewolucji jako paliwo kolejowe?
Odpowiedź brzmi „wczesne dni”. Innymi słowy, rozpoczął się wyścig o opracowanie w 100% wolnych od emisji rozwiązań wodorowych, ale zdecydowanie jest to bardziej maraton niż 5K.
„Wabtec jest zaangażowany w bycie liderem paliw alternatywnych z korzyścią dla swoich klientów kolejowych” - podsumowuje Miller. „Oznacza to innowacje i odkrywanie, ale także bycie praktycznym. Wyzwaniem stojącym przed przemysłem jest spełnienie zobowiązań do 2030 r., a biopaliwa idealnie nadają się do tego wyzwania w tym harmonogramie.
Dlatego przyglądamy się stopniowemu podejściu do wodoru, które przeniesie przemysł z norm 2030 r. do norm dotyczących przyszłości zerowej emisji netto do 2050 r. To przejście mogłoby rozpocząć się od kompatybilnych z biopaliwem wodorowych silników spalinowych, zanim przekształci się w większe zastosowanie technologii wodorowych ogniw paliwowych. Ostatecznie, jakkolwiek to się stanie, naszym zadaniem jest pomóc przewoźnikom dotrzeć do tego miejsca”.
