◄ سند CARB برای تبدیل لوکوموتیوهای دیزلی به ناآلاینده، ZE
سازمان منابع هوایی کالیفرنیا در سپتامبر ۲۰۲۲، سندی فنی تحت عنوان "سند پشتیبانی فنی: تبدیل لوکوموتیو به انتشار صفر (ناآلاینده، ZE=Zero Emission)" را به عنوان پیوستی از مقررات پیشنهادی لوکوموتیوهای در حال استفاده در 28 صفحه منتشر کرد.
عباس قربانعلی بیک: سازمان منابع هوایی کالیفرنیا (CARB=California Air resources Board) در سپتامبر ۲۰۲۲، سندی فنی تحت عنوان "سند پشتیبانی فنی: تبدیل لوکوموتیو به انتشار صفر (ناآلاینده، ZE=Zero Emission)" را به عنوان پیوستی از مقررات پیشنهادی لوکوموتیوهای در حال استفاده در 28 صفحه منتشر کرد.
هدف اصلی این سند، ارائه پاسخی مستدل و مبتنی بر شواهد فنی به این پرسش بنیادین بود: آیا تبدیل لوکوموتیوهای دیزل-الکتریک موجود به نمونه های با انتشار صفر از نظر فنی امکانپذیر است؟ این سند با استناد به پیشینه های فناوری و پروژه های عملی موفق، نتیجه گیری میکند که نه تنها این تبدیل ممکن است، بلکه با توجه به کاهش هزینه ها و افزایش بلوغ فناوری، به گزینه ای عملی و مقرون به صرفه تبدیل شده است.
پیشینه و خاستگاه سند:
خاستگاه این سند، نیاز CARB به ارزیابی امکانسنجی فناوری برای مقررات پیشنهادی خود بود. این سند به عنوان یک سند پشتیبانی فنی، پایه های علمی و فنی تصمیمات قانون گذاری را فراهم می کند و به ذینفعان صنعت ریلی و عموم مردم نشان میدهد که الزامات پیشنهادی بر تحلیل های واقع بینانه استوار است.
اگرچه سند در سال ۲۰۲۲ منتشر شد، اما به طور گسترده به پروژه ها و توسعه های فناوری اشاره دارد که ریشه در دهه ها قبل دارند، از جمله مفهوم "مادر-اسلاگ (سرباره)" مربوط به دهه ۱۹۴۰، پروژه های شرکت ترنسپاور در سال ۲۰۱۳، و دستاوردهای شرکت بالارد (Ballard) در عرضه پیل های سوختی از سال ۲۰۱۶.
این پیشینه طولانی، استدلال اصلی سند مبنی بر بلوغ نسبی فناوری های کلیدی را تقویت میکند. تحلیل فنی و چارچوب تبدیل: سند با تحلیل "چرخه های کاری" استاندارد لوکوموتیوها که توسط سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده تعریف شده، آغاز می شود.
این چرخه ها الگوهای عملیاتی متمایز لوکوموتیوهای خط اصلی (با زمان زیاد در حالتهای پرقدرت)، مانوری (با تمرکز بر حالت های کم مصرف و بیکار) و مسافری را مشخص می کنند. این تحلیل، مبنای علمی محاسبه توان لوکوموتیوها را فراهم می کند.
سپس، سند به تشریح ساختار استاندارد یک لوکوموتیو دیزل الکتریک می پردازد که در آن یک موتور دیزل، ژنراتور یا آلترناتوری را به حرکت درمی آورد تا جریان مستقیم (DC) مورد نیاز موتورهای کششی (چه از نوع DC یا AC) را تولید کند.
نقطه کلیدی در اینجا این است که خروجی نهایی سیستم پیشرانه، برق DC است. این امر، قلب استدلال فنی سند را تشکیل میدهد: از آنجایی که منابع انرژی پاک مانند باتریها و پیلهای سوختی هیدروژنی نیز به طور ذاتی برق DC تولید می کنند، می توانند به طور مستقیم جایگزین مجموعه دیزل ژنراتور شوند، بدون آنکه نیاز به تغییر اساسی در موتورهای کششی یا سیستم کنترل وجود داشته باشد.
راهکارهای فناورانه برای تبدیل:
سند دو راهکار اصلی تبدیل را به تفصیل بررسی می کند:
1) باتری الکتریک:
این بخش بر محاسبه ظرفیت باتری مورد نیاز برای یک لوکوموتیو مانوری نمونه تمرکز دارد و نشان می دهد که یک باتری ۴ مگاوات ساعتی می تواند نیازهای یک شیفت کاری ۱۶ ساعته را برطرف کند. سند به پیشرفت های چشمگیر در فناوری باتری، از جمله افزایش هشت برابری چگالی انرژی و کاهش ۸۵ درصدی هزینه باتری های لیتیوم-یون بین سال های ۲۰۰۸ تا ۲۰۲۰ اشاره می کند (مبنای تصمیم کرواسی برای تبدیل خودکشش ها، تین 298392). برای افزایش برد عملیاتی، استفاده از "باتری تندر" (واگن های ریلی مجهز به باتری) به عنوان راهکاری عملی پیشنهاد شده است.
2) پیل سوختی هیدروژنی:
سند تأکید می کند که پیل های سوختی در کاربردهای حمل و نقل تقریباً همیشه به صورت هیبریدی و در ترکیب با یک باتری استفاده می شوند. در این پیکربندی، پیل سوختی وظیفه تأمین توان پایه و شارژ باتری را بر عهده دارد، در حالی که باتری برای پاسخگویی به پیکهای مصرف توان (مانند شتابگیری یا عبور از سربالایی) مورد استفاده قرار می گیرد.
3) نمونه های عینی و اثبات امکانپذیری:
برای تقویت استدلال‌های خود، سند به چندین پروژه تبدیل موفق و در حال اجرا در دنیای واقعی استناد می کند:
پروژه GI/Sierra Northern: تبدیل یک لوکوموتیو مانوری به پیل سوختی ۲۰۰ کیلوواتی و باتری ۵۰۰ کیلووات ساعتی (تین 299355).
پروژه Canadian Pacific: توسعه یک لوکوموتیو خط اصلی با پیل سوختی ۱٫۲ مگاواتی.
پروژه Wabtec: ساخت یک لوکوموتیو باتری-الکتریک خط اصلی با ظرفیت ۸ مگاوات ساعت (تین 264107). پروژه دانشگاه بریتیش کلمبیا: هدف گذاری برای طراحی یک کیت تبدیل پیل سوختی با هزینه یک میلیون دلار.
