伯克利实验室的研究表明电池电动火车如何为美国带来环境正义、成本节约和弹性

伯克利实验室的研究表明电池电动火车如何为美国带来环境正义、成本节约和弹性
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在美国，火车长期以来一直处于电气化努力的边缘，因为它们仅占交通部门排放量的 2%，但柴油货运火车每年排放 3500 万吨二氧化碳，并产生空气污染，导致 65 亿美元的损失医疗成本，估计每年有 1,000 人过早死亡。更重要的是，这些死亡和不利的健康影响不成比例地影响弱势群体和低收入社区，这些社区更有可能位于货运铁路场和铁路附近。

近期电池价格的大幅下跌为货运列车电气化创造了新的可能性。美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的研究人员与加州大学洛杉矶分校和加州大学伯克利分校的研究人员合作，证明美国可以用电池改造柴电列车，其成本与柴油相比具有竞争力。这样做可以避免这些不必要的死亡和健康影响，并在 20 年内通过减少空气污染和二氧化碳排放为美国货运铁路部门节省 940 亿美元。他们的研究最近发表在《自然能源》杂志上。

“货运铁路部门的快速转型不仅在技术上可行且具有成本效益，还将为低收入社区带来直接和持久的健康和经济利益，”伯克利实验室科学家和该研究的主要作者 Natalie Popovich 说。“这将推动我们国家遏制气候变化的努力，特别是考虑到美国货运铁路运力预计到 2050 年将翻一番。”

火车在全美运输货物方面发挥着重要作用，尤其是煤炭、木材和矿石等重型货物。根据联邦铁路管理局的数据，美国 28% 的货运通过铁路在全国范围内运输，预计这一比例在未来几十年内将大幅增长。在最近的 2021 年联合国气候变化大会上，美国与其他十几个国家签署了减少航运排放的新协议，货运铁路运输的零排放解决方案将成为该承诺的一部分。

柴油电动，但不是电池电动

与世界上其他几个地区不同，美国的所有货运列车仍然是柴油电动的，这主要是因为在距离遥远的美国，在轨道上建设电气化线路的典型电气化战略更难实施。在柴电火车中，柴油发动机连接到交流发电机，然后交流发电机为连接到机车车轴的电动机供电。因此，将列车改装为由电池供电是可行的，因为柴电列车已经配备了电动机。

伯克利实验室科学家 Amol Phadke 说：“电池技术的显着改进，加上美国主要柴油电动货运列车中现有的电动传动系统，为快速转换为电池电动货运铁路铺平了道路，并节省了大量成本。” ，该研究的通讯作者。“此外，与电动汽车或卡车相比，电池的重量限制更少。我们可以在用电池建造的货运列车上增加一节车厢，而且电池车厢的重量对于火车来说不是问题。”

柴油电动火车自 1920 年代就已问世，并在 1930 年代开始取代蒸汽火车，因为它们性能更好且污染更少。当时，由于电力成本高，使用柴油发动机为火车上的电机提供动力比尝试开发全电动火车便宜。现在，一个世纪过去了，我们正处于电力价格与柴油竞争的地步，继续依赖柴油为货运列车提供动力的环境和健康成本是毁灭性的，不容忽视。

“我们的分析表明，转向电池电力货运将使该行业每年的二氧化碳排放量减少一半以上，在 20 年内消除超过 4 亿公吨的二氧化碳，”波波维奇说。