Σάββατο, 4 Απριλίου 2020

Έρχονται ηλεκτρικά τρένα με μπαταρίες;


Μπορεί τα τρένα να είναι έως τέσσερις φορές πιο αποδοτικά από τα φορτηγά ωστόσο αυτό δεν σημαίνει ότι έχουν εξαντλήσει τα περιθώρια βελτίωσής τους. Βλέπετε, δεν έχει ηλεκτροδοτηθεί ολόκληρο το σιδηροδρομικό δίκτυο καθώς σε αρκετές περιπτώσεις αυτό μπορεί να μην είναι συμφέρον ή άμεσα εφικτό.
Έτσι η πρόταση για ηλεκτροκίνητα τρένα με μπαταρίες φαίνεται να έχει βάση και νόημα, ιδιαίτερα αν μιλάμε για χώρες που έχουν εκτεταμένο δίκτυο. Ήδη η ιδέα αυτή συζητείται και στις ΗΠΑ όπου πέρυσι μεταφέρθηκαν με ντιζελοκίνητα τρένα φορτία αξίας 174 δισεκατομμυρίων δολαρίων.

Επίδειξη της ιδέας ετοιμάζει στην Καλιφόρνια η BNSF Railway Company, η εταιρεία που διαχειρίζεται ένα από τα μεγαλύτερα σιδηροδρομικά δίκτυα εμπορευματικών μεταφορών στη Βόρεια Αμερική. Στο πλαίσιο αυτό μία ηλεκτρική μηχανή έλξης τροφοδοτούμενη από μπαταρία θα συνδυαστεί σε έναν συρμό με μία μηχανή ντίζελ. Την ηλεκτρική μηχανή ετοιμάζει η GE Transportation (θυγατρική της General Electric).

Οικονομικό όφελος

Η προσθήκη μίας ατμομηχανής με μπαταρία στο τρένο θα μπορούσε να μειώσει τη συνολική κατανάλωση καυσίμων κατά 15%, σύμφωνα με τον Alan Hamilton, γενικό διευθυντή της μηχανικής συστημάτων της GE Transportation. Δεδομένου ότι η τιμή του πετρελαίου έφτασε έως και τα 4,0 δολάρια/γαλόνι την περασμένη δεκαετία η περαιτέρω αξιοποίηση της ηλεκτροκίνησης θα μπορούσε να εξοικονομήσει πολλά εκατομμύρια δολάρια ετησίως, καθώς το κόστος των καυσίμων είναι κατά κανόνα το μεγαλύτερο μέρος των συνολικών εξόδων μιας εταιρίας σιδηροδρόμων.

Υβριδική λειτουργία

Σημειώνουμε στο σημείο αυτό ότι οι ντίζελο-ηλεκτρικές μηχανές έλξης είναι ουσιαστικά μονάδες παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος σε τροχούς. Χρησιμοποιούν έναν ισχυρό κινητήρα ντίζελ για να παράγουν την ηλεκτρική ενέργεια που τροφοδοτεί τους ηλεκτροκινητήρες οι οποίοι με τη σειρά τους κινούν τους τροχούς.


Μια πλήρως ηλεκτροκίνητη μηχανή με μπαταρία θα μπορούσε να αποτελέσει το τέλειο συμπλήρωμα για τις ντίζελ-ηλεκτρικές αδελφές της». Η μπαταρία μπορεί να έχει χωρητικότητα 2400 kWh, πράγμα που σημαίνει ότι είναι σε θέση να επιτρέψει στον ηλεκτροκινητήρα να αποδώσει τη μέγιστη ισχύ του για περίπου 30 λεπτά σε μια συγκεκριμένη διαδρομή. Στο χέρι του χειριστή αποφασίσει το πώς θα χρησιμοποιήσει αυτήν την ενέργεια.

Για παράδειγμα, θα μπορούσε να μειώσει τις σημαντικά εκπομπές ρύπων από τις ντιζελοκίνητες μηχανές αξιοποιώντας την μπαταρία κατά την εκκίνηση. Αυτό είναι ιδιαίτερα επιθυμητό όταν η αμαξοστοιχία ξεκινά σε ένα σιδηροδρομικό σταθμό που βρίσκεται σε κατοικημένη περιοχή. Η χρήση της μπαταρίας μειώνει επίσης τον θόρυβο. Υπάρχει, δε η δυνατότητα επαναφόρτισης της μπαταρίας όταν το τρένο ταξιδεύει σε πεδιάδες.

Κάθε ηλεκτρομηχανή μπαταρίας διαθέτει επίσης ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου, που με βάση το βάρος του φορτίου, τους τύπους μηχανών έλξης στον συρμό και τη διαδρομή μπορεί να λάβει αποφάσεις για τον καλύτερο τρόπο χρήσης της ενέργειας της μπαταρίας, πριν ακόμα το τρένο ξεκινήσει. “Το λογισμικό βελτιστοποίησης της μεταφοράς μπορεί να κοιτάξει μπροστά και να βρει τον αποτελεσματικότερο τρόπο για να παράγει και να χρησιμοποιήσει αυτή την ενέργεια”, είπε μιλώντας σε αμερικανικό site ο Άλαν Χάμιλτον, Alan Hamilton, γενικός διευθυντής μηχανικών συστημάτων της GE Transportation.

Για παράδειγμα, φανταστείτε ένα τρένο με μπαταρίες που κάνει ένα ταξίδι 500 μίλια σε αραιοκατοικημένο περιοχή. Το λογισμικό θα υπολογίσει τη βέλτιστη αναλογία ισχύος μπαταρίας/ντίζελ για ένα τέτοιο ταξίδι και θα αποφασίσει για την ευνοϊκότερη ισορροπία μεταξύ τους δημιουργώντας ουσιαστικά ένα υβριδικό σύστημα κίνησης. Το λογισμικό μπορεί τότε να εντοπίσει πότε ακριβώς πρέπει να αντλήσει ενέργεια από την μπαταρία, εξοικονομώντας καύσιμα (πετρέλαιο).

Και επιβατικά τρένα

Τα τρένα αυτού του τύπου θα χρησιμοποιούν στοιχεία μπαταρίας παρόμοια με αυτά που μπορείτε να βρείτε σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Είναι μια μονάδα αποθήκευσης ενέργειας ιόντων λιθίου με στοιχεία που περιέχουν συνδυασμό νικελίου, μαγγανίου και κοβαλτίου. Από την άποψη της κλίμακας και της συναρμολόγησής της, ωστόσο, αυτή η μπαταρία είναι κάτι διαφορετικό.

Μια συνηθισμένη μπαταρία ηλεκτρικού αυτοκινήτου συνήθως περιέχει μερικές εκατοντάδες στοιχεία – το καθένα περίπου στο μέγεθος της μπαταρίας ενός tablet. Όμως το αρχικό πρωτότυπο της νέας ηλεκτρομηχανής θα έχει μπαταρία με περίπου 20.000 στοιχεία. Ενώ οι μελλοντικές εκδόσεις της μπορεί να έχουν έως και 50.000 στοιχεία.

Στην Ευρώπη, η Siemens έχει ήδη έτοιμη τη δική της πρόταση. Πρόκειται για επιβατικό τρένο “Mireo Plus B” με δύο βαγόνια συνολικής χωρητικότητας 120 θέσεων και μπαταρίες που προσφέρουν κίνηση χωρίς ρύπους για περίπου 80 χιλιόμετρα σε πραγματικές συνθήκες. Ήδη, η εταιρία εξασφάλισε παραγγελία για 20 τέτοια τρένα από το κρατίδιο της Βάδης Βιτεμβέργης στη Γερμανία.

Nikos Loupakis
stotimoni.gr