研究顯示大型電池可以為火車提供動力 經濟效益接近於收支平衡

隨着電動汽車的快速發展,我們將有可能達到消除一種交通方式的碳排放。但是,清理其餘的主要模式,即飛機、火車和輪船似乎要面臨相當大的挑戰。現在,加州研究人員研究了鐵路貨運電氣化的可能性,研究發現技術已基本準備就緒,而且在適當的情況下,經濟效益也即將實現。

目前,美國的大多數貨物是由柴油機車運輸的。在典型的一年中,這些機車產生約3500萬噸二氧化碳,其餘的污染物估計會導致1000人過早死亡和65億美元的健康損失。

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研究人員已經考慮了一些減少火車排放的方案。其中一個方案是通過在鐵軌上鋪設電線來實現整個系統的電氣化,但這將涉及大量的前期費用和持續的維護費用。另一個選擇是用氫氣為燃料電池供電。這種解決方案有可能相對便宜,但它需要開發大量的氫氣生產能力,最好是利用可再生電力進行水分離。這種能力可能在很多年後才能成為現實。

最後一個選擇是使用電池,它可以與現有系統整合。大多數柴油機車使用柴油為發電機供電,然後為電機供電。改變線路有可能使機車接受外部電源,如電池。科學家們幾年前曾研究過這種可能性,但由於技術和經濟原因而無法進行下去。從那時起,電池技術有了很大發展,而且在過去十年中,它們的價格已經下降了87%,所以研究人員決定值得再看一看。

在美國,典型的貨運汽車在運行時平均每天行駛241公里。因此,研究人員創造了一個足夠大的電池,來驅動大型貨運列車(四台機車,100節車廂,以及大約7000噸的有效載荷)。他們發現,磷酸亞鐵鋰電池將只佔典型箱型車體積的40%,並將低於現有橋樑7噸重量限制。

由於直接電力的效率,該列車耗能只有驅動車載發電機的內燃機所消耗能量的一半。雖然一次充電就能完成超過平均水平的旅行,但貨運列車通常每天會停靠幾次,以更換乘務員和加油,這就提供了通過快速充電提高續航能力的機會。而且,如果可能有更長的休息時間,電池車本身也可以被換掉。

雖然該系統不需要新的機車,但它所需要的電池和充電基礎設施將帶來一些巨大的前期成本。研究人員將所有這些成本加起來,然後計算出需要的電價,以使整個系統在價格上與柴油機競爭。

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