Hybridy na kolejích: více síly, méně emisí

ge-evolution-hybrid-locomotive

ge-evolution-hybrid-locomotiveVývoj nových baterií dává příslib vzniku železniční dopravy, která nejenže bude ohleduplnější k životnímu prostředí, ale také ušetří provozovatelům lokomotiv 425 milionů dolarů za naftu ročně v případě, že by všechny americké dieslové lokomotivy byly vybaveny technologií hybridního pohonu. Použití baterií v dieselelektrických lokomotivách bude mít vedle environmentálnálních přínosů a zlepšení jejich výkonu i ekonomický význam.

O výhodnoti hybridních pohonů, které kombinují spalovací motor a elektromotor, pro často opakované rozjezdy a brzdění, není pochyb. Je to dáno odlišností momentových a výkonových charakteristik spalovacího a elektrického motoru. Spalovací motory mají nejvyšší kroutící moment (záběr) jen při určitých, optimálních  otáčkách. U elektromotorů lze pomocí elektronické regulace zajistit, že motor zabírá s maximálním momentem, a je schopen odevdzávat svůj maximální výkon vždy bez závislosti na otáčkách.

Na první pohled se může zdát, že použití hybridního motoru ve spojení s bateriemi k pohonu nákladní železniční dopravy nebude mít velký efekt. Vlakové soupravy vozící náklad se nijak často nerozjíždějí a je-li to možné, obvykle jedou delší úseky stálou rychlostí. Na druhou stranu, nákladní vlaky mají obrovskou hmotnost a brzdění v jejich případě trvá několik minut.

Na elektrifikovaných tratích jezdí soupravy, které během brzdění přeměňují pohybovou energii rozjetého vlaku zpět na energii elektrickou a tu vracejí přes troleje zpět do napájecí sítě. Při brzdění začnou pracovat elektromotry jako generátory a proces vracení energie do sítě se nazývá rekuperace.

V dieselelektrické lokomotivě pohání spalovací motor generátor a ten vyrábí elektrickou energii pro elektromotry. Ty pohánějí nápravy (kola) lokomotivy. Elektromotry dieselektrických lokomotiv se také využívají při brzdění (tz. dynamické brzdění) a energie, kterou elektromotry v režimu generátoru vyrobí, je mařena odporových článcích, kde se bez užitku přemění na teplo.

Myšlenka uschovat elektrickou energii vyrobenou při brzdění soupravy do baterií a opětovně ji využít při rozjezdech soupravy není nová. První taková úprava sériově vyráběné dieselelektrické lokomotivy byla představena už před 3 roky. Co je nyní nové jsou baterie a způsob jejich vývoje.

Od nové baterie je požadována velká energetická hustota (poměr uložené energie v kWh na kg váhy) a jelikož články sodík-metalchloridové baterie budou v sériovém zapojení pro dosažení vysokého napětí, nesmí porucha jednoho článku vyřadit z provozu celou baterii. Návrh geometrie vnitřního uspořádání článků i jejich chování je simulováno speciálním softwarem, takže již nyní lze říci, že nová baterie dokáže přidat elektromotorům dodatečný výkon 2000 HP tedy zhruna 1,49 MW.

Díky využití energie, která byla dříve při brzdění ztracena a přeměněna na teplo, bude mít hybridní lokomotiva o 15 procent nižší spotřebu nafty než původní dieselelektrická lokomotiva. Patnáctiprocentní pokles spotřeby může znamenat úsporu až 100-120 tisíc litrů nafty na jednu lokomotivu za rok (čísla GE) a snížení emisí CO2 o 300 tun za rok.

Zdroj: GE / Comsol / Infojet.cz / rn

Napsat komentář