Environmentální design v železniční dopravě - Environmental design in rail transportation

Environmentální design je nově vznikající téma v železnice technologie. Za posledních dvacet pět let vzrostla palivová účinnost u dieselových lokomotiv o 85%,[1] umožňující těmto vlakům jít dále a přepravovat více nákladu při nižší spotřebě paliva. Nový nízký dopad elektrický a hybridní vlaky snížit celkové emise uhlíku. Začali využívat také výrobci vlaků vodíková technologie pro pohon, přičemž emise uhlíku pocházejí pouze z výroby samotného vodíku.

Zvyšování účinnosti při snižování emisí

Dieselové vlaky

Diesel Train

Dieselové vlaky nahradil parní stroj na konci 20. let jako čistší a efektivnější způsob pohybu lidí a zboží. Od roku 1980 se množství nákladu přepravovaného dieselovými vlaky téměř zdvojnásobilo, avšak spotřeba paliva ve vlacích zůstala prakticky stejná.[1] Odhady ukázaly, že asi 170 000 000 metrů krychlových (45×10^9 US gal) paliva byly ušetřeny zvýšením účinnosti v dieselových vlacích. Americké ministerstvo energetiky oznámilo, že energetická náročnost komerčních leteckých společností byla 2 352 kilojoulů na kilometr (3 587 BTU / mi), u automobilů to bylo 2 327 kilojoulů na kilometr (3 549 BTU / mi), zatímco energetická náročnost příměstské železnice byla pouze 1 804 kilojoulů na kilometr (2751 BTU / mil. mi), což naznačuje, že železniční doprava je ze všech tří energeticky nejúčinnější. Union Pacific Rail Road implementovala na své vznětové motory filtr pevných částic. Bloky karbidu křemíku zachycují částice z výfuku, když opouštějí motor, což výrazně snižuje emise.[2]

Elektrické vlaky

Elektrické vlaky nikdy neměly žádné přímé emise uhlíku, protože jsou zcela poháněny vnitřními elektromotory. Prostředky na výrobu elektřiny používané k pohonu těchto motorů však byly převážně spalováním fosilních paliv nebo uhlí, které obě produkují velké množství emisí uhlíku. Se vznikem „čisté energie“ elektrické vlaky ve skutečnosti jezdí s velmi malým dopadem na životní prostředí. Například návrh na vysokorychlostní železniční trať mezi San Francisco a Los Angeles v Kalifornie má potenciál nulových emisí skleníkových plynů, přičemž 3 350 GWh každý rok generuje rozsáhlá kalifornská infrastruktura obnovitelných zdrojů energie.[3]

Hybridní vlaky

RailPower GG20B Zelená koza dieselová hybridní lokomotiva.

Od roku 1986 vyvíjejí inženýři elektrický naftový motor „hybridní“ vlaky. Jeden typ hybridního vlaku využívá energii baterie, když vlak běží na volnoběh a při nízkých rychlostech, a naftový motor při vyšších rychlostech. Chcete-li dobít baterie, energii z dieselového motoru, nabijte s využitím rekuperační brzdění, nebo je použita kombinace obou. Podle Institute of Electrical and Electronics Engineers hybridní vlaky snižují emise uhlíku u dieselových vlaků o 19%.[4] Další typ hybridního vlaku, například Technologie RailPower Zelená koza, používá k napájení velkou baterii a malou sadu generátorů („genset“). Generátor pracuje s konstantní rychlostí a je připojen k generátoru, který doplňuje baterii.

Hydrail

Vodíkový pohon je rozvíjející se technologie a v současné době se implementuje do lokomotiv. Vodíkové vlaky přezdívané „Hydrail „emitují pouze vodu jako vedlejší produkt spalování a mají nulové přímé emise skleníkových plynů. Proces používaný k výrobě vodíku ve formě vhodné pro pohon vlaků však produkuje malé množství skleníkových plynů. Použitím větrné energie a elektrolýzy , 6,85 gramu skleníkových plynů na MJ z LHV jsou vyráběny, což je zanedbatelné množství ve srovnání s 22 liber emisí skleníkových plynů z jednoho galonu benzínu.[5] Vlaky jsou hlavním cílem vodíkového pohonu díky své schopnosti ukládat obrovské nádrže s vodíkem.[6]

Porovnání emisí

Železniční doprava emituje přibližně 0,2 libry skleníkových plynů na jednu míli cestujícího (55 g / km), když je každý vůz naplněn 50 cestujícími. Toto číslo se zvyšuje na asi 0,5 libry na míli cestujícího (140 g / km), pokud je naplněno pouze polovinou této částky. Tato čísla jsou stále mnohem nižší než u letecké dopravy Jet, přibližně 1 libra na míli pro cestující (280 g / km), a u sólového řidiče automobilu, přibližně 1,15 libry na míli pro cestující (325 g / km). Dokonce i úsporný Prius emituje více skleníkových plynů na jednu míli cestujícího.[7]

Odhady ukázaly, že pokud by se místo dieselových vlaků mělo místo toho přepravovat pouze 10% nákladu na dálku, který se v současné době pohybuje nákladními automobily, výsledné snížení emisí uhlíku by se rovnalo ekvivalentu sjezdu 2 milionů automobilů ze silnice.[8] Výsledky jsou dramatičtější, když jsou údaje o dieselových vlacích nahrazeny údaji o hybridních a elektrických vlacích.

Většina odhadů nebere v úvahu zdroje potřebné pro výrobu vlaků, potřebnou infrastrukturu (jako jsou železniční tratě a vlaková nádraží), jejich údržbu a ve srovnání s automobily - doprava mezi vlakovým nádražím a cílem cestujících. Když se předpokládá, že vlaky rostou na stromech a zapomněly na veškerou potřebnou infrastrukturu, jsou vlaky opravdu šetrné k životnímu prostředí. Pokud je nutná správná analýza ne jediné cesty, ale celého živého cyklu vlaku a infrastruktury potřebné k tomu, pak je to úplně jiný příběh.[9] Jeden vozík může vážit mezi 10 až 40 tunami a většina z toho je ocel - na výrobu jednoho vozu je potřeba hodně uhlí, protože ocelářský průmysl je silně závislý na uhlí.[10] Celkově smutným trendem je, že mnoho nových vozů je ještě těžších než ty starší, zejména kvůli požadavkům na bezpečnost a pohodlí (klimatizace, pohodlnější toalety, počítačové sítě, další vrstvy pro snížení hluku a lepší jízdní komfort atd.). Železniční průmysl je také méně flexibilní, pokud jde o správu spojů podle potřeb cestujících - což znamená mnoho prázdných vlaků cestujících po celém světě (v mnoha případech jsou silně utlumeny místními vládami, aby měli voliči v některých venkovských oblastech radost).[11][kruhový odkaz ] Mnohokrát se předpokládá, že všechny elektrické vlaky jsou poháněny zelenou energií, když ve většině zemí jsou vlaky poháněny hlavně energií na bázi uhlí, tj. 4,4 kg oxidu uhličitého na cestujícího v Paříži a vlaku Bordeaux proti 61,8 kg (14krát více) v Gdaňsku do katovického vlaku.[12]

Viz také

Reference

  1. ^ A b „AAR: Environment“. Asociace amerických železnic. Archivovány od originál 27. ledna 2010. Citováno 27. června 2009.
  2. ^ „UP: Environmentální management“. Union Pacific Rail Road. Citováno 28. června 2009.
  3. ^ „Vysokorychlostní vlak Californias-220-MPH“. CleanTechnica.com. Citováno 27. června 2009.
  4. ^ „Thermo-Economic Analysis of Dual Mode Hybrid Trains: Abstract“. Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi:10.1109 / ICCEP.2007.384191. Chybějící nebo prázdný | url = (Pomoc)
  5. ^ „Nedávné kanadské pokroky v produkci vodíku a jaderné vodíku“ (PDF). Hydrail. Citováno 27. června 2009.
  6. ^ „Hydrail: Vodíkové vlaky nasávají páru?“. Hydrail. Citováno 27. června 2009.
  7. ^ „Jak nízkouhlíkové uhlí můžete použít: hodnocení zeleného cestování“. Sightline Institute. Citováno 9. prosince 2014.
  8. ^ „Zelená od začátku“ (PDF). Asociace amerických železnic. Archivovány od originál (PDF) 28. ledna 2016. Citováno 9. prosince 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. ^ Železniční subvence
  12. ^ https://www.bbc.com/news/science-environment-49349566

externí odkazy