Экологический дизайн на железнодорожном транспорте - Environmental design in rail transportation

Экологический дизайн это новая тема в железная дорога технологии. За последние двадцать пять лет топливная эффективность тепловозов увеличилась на 85%,[1] позволяя этим поездам идти дальше и перемещать больше грузов при меньшем расходе топлива. Новый малотравматичный электрический и гибридные поезда снизить общие выбросы углерода. Также производители поездов начали использовать водородная технология для двигателей, с выбросами углерода только в результате производства самого водорода.

Повышение эффективности при снижении выбросов

Дизельные поезда

Дизель Поезд

Дизельные поезда заменил паровой двигатель в конце 1920-х годов как более чистый и эффективный способ передвижения людей и товаров. С 1980 года количество грузов, перевозимых дизельными поездами, почти удвоилось, но расход топлива поездами практически не изменился.[1] Подсчеты показали, что около 170000000 кубических метров (45×10^9 Галлонов США) топлива было сэкономлено за счет повышения эффективности дизельных поездов. Министерство энергетики США сообщило, что энергоемкость коммерческих авиакомпаний составила 2352 килоджоулей на километр (3587 БТЕ / милю), автомобили - 2327 килоджоулей на километр (3549 БТЕ / милю), а энергоемкость пригородных поездов составила всего 1804 килоджоулей на километр (2751 БТЕ / миль) mi), что указывает на то, что железнодорожный транспорт является наиболее энергоэффективным из трех. Железная дорога Юнион Пасифик внедрила фильтр твердых частиц на свои дизельные двигатели. Карбид кремния блокирует улавливание частиц выхлопных газов на выходе из двигателя, что значительно снижает выбросы.[2]

Электропоезда

Электропоезда у них всегда не было прямых выбросов углерода, потому что они полностью работают от внутренних электродвигателей. Однако средства производства электроэнергии, используемые для приведения в действие этих двигателей, в основном заключались в сжигании ископаемого топлива или угля, оба из которых производят большое количество выбросов углерода. С появлением «чистой энергии» электрические поезда фактически работают с очень низким воздействием на окружающую среду. Например, предложение по созданию высокоскоростной железнодорожной линии между Сан-Франциско и Лос-Анджелес в Калифорния имеет потенциал для нулевых выбросов парниковых газов, при этом 3350 ГВтч ежегодно вырабатываются разветвленной инфраструктурой возобновляемых источников энергии Калифорнии.[3]

Гибридные поезда

RailPower GG20B Зеленая коза дизель-гибридный локомотив.

С 1986 года инженеры занимаются разработкой дизельных электродвигателей. «гибридные» поезда. Один тип гибридного поезда использует аккумуляторную батарею, когда поезд работает на холостом ходу и при движении с низкой скоростью, а дизельный двигатель - на более высоких скоростях. Для подзарядки аккумуляторов, питание от дизельного двигателя, использование заряда рекуперативное торможение, или их комбинация. Согласно Институт инженеров по электротехнике и электронике, гибридные поезда сокращают выбросы углерода дизельными поездами на 19%.[4] Другой тип гибридного поезда, например RailPower Technologies Зеленая коза, использует большую батарею и небольшой набор генераторов («генераторная установка») для питания. Генераторная установка работает с постоянной скоростью и присоединяется к генератору для пополнения заряда батареи.

Hydrail

Водородные двигатели - это новая технология, которая в настоящее время внедряется в локомотивы. Поезда на водороде, получившие название "Hydrail "выделяют только воду в качестве побочного продукта сгорания и имеют нулевой прямой выброс парниковых газов. Однако процесс, используемый для производства водорода в форме, полезной для силовых агрегатов, производит небольшое количество парниковых газов. За счет использования энергии ветра и электролиза , 6,85 граммов парниковых газов на MJ из LHV производятся, что является незначительным количеством по сравнению с 22 фунтами выбросов парниковых газов из одного галлона бензина.[5] Поезда - главные цели для водородных двигателей из-за их способности хранить огромные резервуары с водородом.[6]

Сравнение выбросов

Железнодорожный транспорт выбрасывает около 0,2 фунта парниковых газов на пассажиро-милю (55 г / км), когда каждый вагон заполнен 50 пассажирами. Эта цифра увеличивается примерно до 0,5 фунта на пассажирскую милю (140 г / км), когда заполняется только половина этого количества. Эти цифры по-прежнему намного ниже, чем у реактивных транспортных средств, около 1 фунта на пассажирскую милю (280 г / км), и у водителя-одиночки, около 1,15 фунта на пассажиро-милю (325 г / км). Даже экономичный Prius выделяет больше парниковых газов на пассажиро-милю.[7]

Оценки показали, что если бы только 10% грузовых автомобилей на дальние расстояния, которые в настоящее время перевозятся на грузовиках, были перемещены дизельными поездами, в результате сокращение выбросов углерода было бы эквивалентно снятию с дороги 2 миллионов автомобилей.[8] Результаты будут более впечатляющими, если вместо фигурки дизельных поездов будут использоваться гибридные и электрические поезда.

В большинстве оценок не учитываются ресурсы, необходимые для производства поездов, необходимой инфраструктуры (например, железнодорожных путей и вокзалов), их обслуживания, а при сравнении с автомобилями - транспорта между вокзалом и местом назначения пассажиров. Если предположить, что поезда растут на деревьях и забыли обо всей необходимой инфраструктуре, то поезда действительно экологически чистые. Если провести тщательный анализ не одного путешествия, а всего жизненного цикла поезда и необходимой для него инфраструктуры, то это совсем другая история.[9] Одна тележка может весить от 10 до 40 тонн, и большая ее часть - это сталь - для производства одной тележки требуется много угля, поскольку сталелитейная промышленность сильно зависит от угля.[10] К сожалению, общая тенденция заключается в том, что многие новые вагоны даже тяжелее старых, в основном из-за требований безопасности и комфорта (кондиционирование воздуха, более удобные туалеты, компьютерные сети, дополнительные слои для снижения шума и повышения комфорта вождения и т. Д.). Железнодорожная отрасль также менее гибкая в управлении связями в соответствии с потребностями пассажиров - это означает, что многие пустые поезда путешествуют по всему миру (во многих случаях местные власти в значительной степени субсидируют, чтобы избиратели в некоторых сельских районах были довольны).[11][циркулярная ссылка ] Часто делается предположение, что все электропоезда работают на экологически чистой энергии, хотя в большинстве стран поезда питаются в основном от угля, т.е. 4,4 кг углекислого газа на пассажира в поезде из Парижа в Бордо против 61,8 кг (в 14 раз больше) в Гданьске. в Катовице поезд.[12]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «ААР: Окружающая среда». Ассоциация американских железных дорог. Архивировано из оригинал 27 января 2010 г.. Получено 27 июня, 2009.
  2. ^ «UP: Экологический менеджмент». Union Pacific Rail Road. Получено 28 июня, 2009.
  3. ^ "Калифорния-220-MPH-высокоскоростной поезд". CleanTechnica.com. Получено 27 июня, 2009.
  4. ^ «Термоэкономический анализ двухрежимных гибридных поездов: Автореферат». Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. Дои:10.1109 / ICCEP.2007.384191. Отсутствует или пусто | url = (помощь)
  5. ^ «Последние достижения Канады в производстве водорода и водорода на ядерной основе» (PDF). Hydrail. Получено 27 июня, 2009.
  6. ^ «Гидраил: водородные поезда набирают пар?». Hydrail. Получено 27 июня, 2009.
  7. ^ «Насколько низкоуглеродистые вы можете пойти: рейтинг экологичных путешествий». Sightline Institute. Получено 9 декабря, 2014.
  8. ^ «Зеленый с самого начала» (PDF). Ассоциация американских железных дорог. Архивировано из оригинал (PDF) 28 января 2016 г.. Получено 9 декабря, 2014.
  9. ^ https://www.wired.co.uk/article/trains-planes-emissions-co2-comparison
  10. ^ https://www.worldcoal.org/coal/uses-coal/how-steel-produced
  11. ^ Железнодорожные субсидии
  12. ^ https://www.bbc.com/news/science-environment-49349566

внешняя ссылка