眾所周知，電力機車可以有效地減少溫室氣體和有毒污染物的排放。

 

       目前，電池電力在汽車和卡車上非常常見，而且，飛機、直升機和集裝箱船也在進行測試。現在，電池電力將用于火車，取代一個多世紀以來為機車提供動力的柴油發電機。

 

       上周，美國聯合太平洋鐵路公司同意從西屋（Wabtec）和Progress Rail購買20臺電池電動貨運機車。這筆交易甚至贏得了拜登總統的贊揚，價值超過1億美元。這種電池電力機車最初用于在加利福尼亞州和內布拉斯加州的鐵路站場對火車車廂進行分揀。

 

       電池電力機車已經開始在加州的軌道上運行。作為與太平洋海港線（Pacific Harbor Line）合作示范的一部分，卡特彼勒旗下的Progress Rail公司，去年年底開始在洛杉磯和長灘的港口運營電池電力機車。

 

       同樣在去年，Wabtec在加州空氣資源委員會（California Air Resources Board）提供的2200萬美元撥款下，在加州巴斯托和斯托克頓之間的18次旅行中測試了其FLXdrive機車。這輛電池電力機車坐在兩輛傳統的內燃機車之間，牽引重量高達43萬磅。Wabtec首席技術官埃里克·格布哈特（Eric Gebhardt）表示，這種組合平均節省了11%的燃料和排放。Wabtec表示，其下一代電池機車的儲能能力將增加近兩倍，達到7兆瓦時，幾乎是特斯拉Model3的100倍。格布哈特說，這將減少高達30%的排放。

 

       改用電池供電將減少溫室氣體排放，可以改善當地空氣質量。柴油機車排放的顆粒物和其他有毒污染物，在美國每年造成約1000人過早死亡和65億美元的醫療費用。加州空氣資源委員會的一位發言人說，更換柴油機車“無疑會對附近社區的健康產生積極的影響”，也代表著“在我們州鐵路站場附近的社區長期以來對環境正義的關注上，向前邁進了一步。”

 

       去年秋天，勞倫斯·伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和加州大學洛杉磯分校（UCLA）環境與可持續發展研究所的研究人員預測，為傳統內燃機車改裝電池，可以在未來20年內為鐵路節省940億美元的燃料成本，并將使大量污染物遠離空氣。美國的火車特別適合改裝電池供電，因為大多數機車使用柴油發電機，但有電動機。

 

       研究重型電動汽車和網格規模電池儲存的專家阿莫爾·法德克表示：“這就是便利之處。因為它們已經是電動車了，如果有人決定這樣做，他們可以在一個月內完成。你所要做的就是增加一節裝有大量電池的火車車廂。”

 

       考慮到電池、柴油和電價，研究人員估計，在有四輛內燃機車的火車上增加一輛配備14兆瓦時電池的機車，可以將燃料成本降低一半。 阿莫爾·法德克說，讓電池電力機車快速投入使用是一件大事，因為傳統的內燃機車可以運行20多年。

 

       上個月，一家從秘密運營中脫穎而出的初創公司有了另一個想法：Parallel Systems公司希望使用自動駕駛、電池供電的自動軌道車輛來運輸貨物。列車將自動組裝，在沒有列車員、沒有火車頭、沒有火車鳴笛的情況下行駛。如果Parallel Systems能獲得成功，完全自動駕駛的車輛將先于公路出現在鐵路上。

 

       Parallel Systems是由一群前SpaceX高管于2020年1月創立的，在很大程度上仍然是一個概念。Parallel Systems首席執行官馬特·索爾（Matt Soule）設想了一排排類似巨型自動吸塵器（Roombas）的軌道車輛，能運載10到50個集裝箱。但這是基于建模和模擬，因為該公司迄今只制造了兩輛軌道車輛。第二代軌道車輛將于今年晚些時候推出。

 

       馬特·索爾表示，Parallel正在努力開發一種軟件，它將與現有的鐵路合作，并納入必要的安全功能。 他表示，“我們不會取代火車。只是希望將更多的卡車里程轉移到鐵路上。”

 

       這些電池電動方法中的每一種，都會帶來更清潔的環境、更低的鐵路燃料成本以及更少的空氣污染導致的過早死亡，但它們都缺乏阻礙電動車輛普及的一樣東西：充電站。

 

       作為去年試運行的一部分，Wabtech 和 BNSF 鐵路公司在斯托克頓的一個火車站建造了第一個電池電力機車充電站。 它使用了一個400千瓦的插頭，但 Wabtec 的 FLXdrive 的后期型號將使用受電弓技術充電，用充電臂向下觸摸機車頂部的觸點。

 

       聯合太平洋公司表示，其電池電力機車最初將只在鐵路站場運行，以測試在極端寒冷和高溫下的性能。該鐵路公司將與美國鐵路協會（American Association of Railways）合作開發充電站。美國鐵路協會正在與鐵路和機車制造商的代表一起開發標準。該組織的一名發言人表示，該標準不會支持特定的收費方法。

 

       Wabtec的一位發言人說，該公司可以提供插電式充電，但從機車頂部充電會更容易。Parallel Systems公司正在開發一種充電板，它可以連接軌道車輛下方和鐵軌之間。

 

       加州大學洛杉磯分校勞倫斯伯克利實驗室的研究表明，建設充電站將占初始成本的很大一部分。貨運列車通常要行駛1000英里或更多，但每行駛150英里左右，列車就會停下來更換乘員，這為電池充電提供了機會。為機車建造充電站的一個優勢是：它們不必建在城市里，這有助于降低成本。這些充電設施可以在任何地方。

 

       另一個可能的優勢是：當沉重的、長達數英里的貨運火車轟隆轟隆地下山時，可以捕獲回收能量。去年，Wabtec公司的試驗車在不充電的情況下穿過了加州中心地帶，行駛了350英里，得益于再生制動在下坡時給電池充電了大約20%。

 

       該系統類似于為混合動力汽車的電池充電的制動系統，而且，火車背后牽引的重量要大得多，再生制動可能會減少電池電力機車所需的充電站數量。

 

       美國能源部高級研究計劃局（Advanced Research Projects Agency-Energy）去年發起了一項機車倡議，該倡議正在為主要鐵路運營的替代能源機車收集預測成本、性能和溫室氣體排放的模型。該項目負責人鮑勃·羅德克斯（Bob Lodeux）表示，軟件可以幫助減少傳統火車頭的燃料消耗和排放。他說，隨著時間的推移，在船舶、卡車和火車之間協調更多的活動將對整個供應鏈的脫碳至關重要。