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Colaborando na redução de carbono
A mudança climática está ocupando o centro das atenções na consciência global. É uma realidade, e a redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE) é um foco para todos no setor público e privado. Mais importante ainda, requer o desenvolvimento de novas tecnologias que enfrentem esse desafio global.
Uma dessas tecnologias emergentes é o hidrogênio. Essa tecnologia desempenhará um papel na visão da Wabtec de alcançar uma rede ferroviária global com emissão zero. No entanto, dado o custo e a maturidade da tecnologia, ela ainda não está pronta para implementação comercial no setor ferroviário de carga. Essa é uma tarefa monumental que exige uma abordagem colaborativa para preencher a lacuna entre a tecnologia emergente e a aplicação prática.
Para identificar soluções para a aplicação de hidrogênio no setor ferroviário, a Wabtec firmou acordos colaborativos de pesquisa e desenvolvimento (CRADA) com os Laboratórios Nacionais de Oak Ridge e Argonne — dois dos principais centros de excelência do país especializados em soluções relacionadas à energia. Nesta semana, pesquisadores da equipe multidisciplinar iniciaram o projeto e comemoraram a instalação do motor de locomotiva monocilíndrica bicombustível da Wabtec no National Transportation Research Center, uma instalação para usuários do Departamento de Ciência do Departamento de Energia localizada no Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL).
Essa colaboração faz parte da abordagem de tecnologia de caminho duplo da Wabtec sobre energia a hidrogênio para ferrovias. Uma abordagem é usar células de combustível como fonte alternativa de energia para locomotivas. No ano passado, a Wabtec anunciou uma colaboração em células de combustível com a General Motors, uma área na qual a montadora tem enorme expertise.
A abordagem paralela está aprimorando os motores de locomotivas de combustão interna existentes da Wabtec para queimar hidrogênio. Essa abordagem é o foco do CRADA com os dois laboratórios nacionais.
A equipe está focada em levar a tecnologia de combustão de hidrogênio da simulação à realização, utilizando o motor Wabtec. O hidrogênio como combustível tem muitas vantagens, mas os motores das locomotivas devem ser modificados para garantir uma operação segura, eficiente e limpa. A equipe desenvolverá estratégias de hardware e controle para o motor, que funcionará com hidrogênio e diesel para demonstrar a viabilidade do uso de combustíveis alternativos.
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“Estamos entusiasmados em fazer parte dessa colaboração porque ela aborda a necessidade de descarbonizar o setor ferroviário por meio do avanço da tecnologia de motores a hidrogênio para locomotivas atuais e futuras”, disse Josh Pihl, pesquisador ilustre do ORNL e líder do grupo de catálise aplicada e pesquisa de emissões. “Também é um exemplo perfeito de como uma colaboração financiada pelo DOE entre a indústria e laboratórios nacionais pode acelerar o desenvolvimento e a comercialização de tecnologias para ajudar a reduzir as emissões de carbono do transporte.”
Na primeira fase do projeto, a equipe do ORNL trabalhará em mudanças de hardware para modernizar locomotivas. Seu objetivo é reduzir as emissões de CO2 das cerca de 25.000 locomotivas já em uso na América do Norte. As locomotivas têm uma vida útil de mais de 30 anos, portanto, a substituição de toda a frota levaria décadas.
Durante a segunda fase do projeto, a ORNL e a Wabtec continuarão alterando o hardware do motor para aumentar a quantidade de hidrogênio que pode ser usada. A equipe pretende substituir completamente o diesel por hidrogênio ou combustíveis de baixo carbono em novas locomotivas.
Ao mesmo tempo, Argonne aproveitará mais de uma década de experiência na modelagem de injeção e combustão de hidrogênio para criar uma estrutura de modelagem para estudar as tecnologias de combustão e controle de emissões usadas em motores de combustão de hidrogênio. Especialistas em injeção de combustível, modelagem cinética e de combustão, otimização de design, computação de alto desempenho e aprendizado de máquina conduzirão o projeto do início ao fim.
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“Muitas ferrovias têm metas agressivas quando se trata de reduções de CO2 que estão na faixa de 30% na próxima década”, disse Eric Gebhardt, diretor de tecnologia da Wabtec. “Os resultados deste CRADA com os Laboratórios Nacionais de Argonne e Oak Ridge contribuirão muito para a descarbonização da indústria ferroviária usando hidrogênio. Isso ajudará a posicionar a tecnologia para ser econômica e implementada de forma prática em operações ferroviárias.”
A Wabtec projeta que a economia do hidrogênio será viável, levando à eventual adoção comercial de uma opção de modernização e de uma nova unidade. Isso se baseia no custo e no desempenho das células de combustível que melhoraram drasticamente ao longo da década e no custo da redução e disponibilidade do hidrogênio verde no mesmo período.
A colaboração com os laboratórios é outro exemplo do investimento da Wabtec para liderar o setor ferroviário em hidrogênio, como aconteceu com o Tier 4 e as locomotivas elétricas a bateria.
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