众所周知，电力机车可以有效地减少温室气体和有毒污染物的排放。

 

       目前，电池电力在汽车和卡车上非常常见，而且，飞机、直升机和集装箱船也在进行测试。现在，电池电力将用于火车，取代一个多世纪以来为机车提供动力的柴油发电机。

 

       上周，美国联合太平洋铁路公司同意从西屋（Wabtec）和Progress Rail购买20台电池电动货运机车。这笔交易甚至赢得了拜登总统的赞扬，价值超过1亿美元。这种电池电力机车最初用于在加利福尼亚州和内布拉斯加州的铁路站场对火车车厢进行分拣。

 

       电池电力机车已经开始在加州的轨道上运行。作为与太平洋海港线（Pacific Harbor Line）合作示范的一部分，卡特彼勒旗下的Progress Rail公司，去年年底开始在洛杉矶和长滩的港口运营电池电力机车。

 

       同样在去年，Wabtec在加州空气资源委员会（California Air Resources Board）提供的2200万美元拨款下，在加州巴斯托和斯托克顿之间的18次旅行中测试了其FLXdrive机车。这辆电池电力机车坐在两辆传统的内燃机车之间，牵引重量高达43万磅。Wabtec首席技术官埃里克·格布哈特（Eric Gebhardt）表示，这种组合平均节省了11%的燃料和排放。Wabtec表示，其下一代电池机车的储能能力将增加近两倍，达到7兆瓦时，几乎是特斯拉Model3的100倍。格布哈特说，这将减少高达30%的排放。

 

       改用电池供电将减少温室气体排放，可以改善当地空气质量。柴油机车排放的颗粒物和其他有毒污染物，在美国每年造成约1000人过早死亡和65亿美元的医疗费用。加州空气资源委员会的一位发言人说，更换柴油机车“无疑会对附近社区的健康产生积极的影响”，也代表着“在我们州铁路站场附近的社区长期以来对环境正义的关注上，向前迈进了一步。”

 

       去年秋天，劳伦斯·伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和加州大学洛杉矶分校（UCLA）环境与可持续发展研究所的研究人员预测，为传统内燃机车改装电池，可以在未来20年内为铁路节省940亿美元的燃料成本，并将使大量污染物远离空气。美国的火车特别适合改装电池供电，因为大多数机车使用柴油发电机，但有电动机。

 

       研究重型电动汽车和网格规模电池储存的专家阿莫尔·法德克表示：“这就是便利之处。因为它们已经是电动车了，如果有人决定这样做，他们可以在一个月内完成。你所要做的就是增加一节装有大量电池的火车车厢。”

 

       考虑到电池、柴油和电价，研究人员估计，在有四辆内燃机车的火车上增加一辆配备14兆瓦时电池的机车，可以将燃料成本降低一半。 阿莫尔·法德克说，让电池电力机车快速投入使用是一件大事，因为传统的内燃机车可以运行20多年。

 

       上个月，一家从秘密运营中脱颖而出的初创公司有了另一个想法：Parallel Systems公司希望使用自动驾驶、电池供电的自动轨道车辆来运输货物。列车将自动组装，在没有列车员、没有火车头、没有火车鸣笛的情况下行驶。如果Parallel Systems能获得成功，完全自动驾驶的车辆将先于公路出现在铁路上。

 

       Parallel Systems是由一群前SpaceX高管于2020年1月创立的，在很大程度上仍然是一个概念。Parallel Systems首席执行官马特·索尔（Matt Soule）设想了一排排类似巨型自动吸尘器（Roombas）的轨道车辆，能运载10到50个集装箱。但这是基于建模和模拟，因为该公司迄今只制造了两辆轨道车辆。第二代轨道车辆将于今年晚些时候推出。

 

       马特·索尔表示，Parallel正在努力开发一种软件，它将与现有的铁路合作，并纳入必要的安全功能。 他表示，“我们不会取代火车。只是希望将更多的卡车里程转移到铁路上。”

 

       这些电池电动方法中的每一种，都会带来更清洁的环境、更低的铁路燃料成本以及更少的空气污染导致的过早死亡，但它们都缺乏阻碍电动车辆普及的一样东西：充电站。

 

       作为去年试运行的一部分，Wabtech 和 BNSF 铁路公司在斯托克顿的一个火车站建造了第一个电池电力机车充电站。 它使用了一个400千瓦的插头，但 Wabtec 的 FLXdrive 的后期型号将使用受电弓技术充电，用充电臂向下触摸机车顶部的触点。

 

       联合太平洋公司表示，其电池电力机车最初将只在铁路站场运行，以测试在极端寒冷和高温下的性能。该铁路公司将与美国铁路协会（American Association of Railways）合作开发充电站。美国铁路协会正在与铁路和机车制造商的代表一起开发标准。该组织的一名发言人表示，该标准不会支持特定的收费方法。

 

       Wabtec的一位发言人说，该公司可以提供插电式充电，但从机车顶部充电会更容易。Parallel Systems公司正在开发一种充电板，它可以连接轨道车辆下方和铁轨之间。

 

       加州大学洛杉矶分校劳伦斯伯克利实验室的研究表明，建设充电站将占初始成本的很大一部分。货运列车通常要行驶1000英里或更多，但每行驶150英里左右，列车就会停下来更换乘员，这为电池充电提供了机会。为机车建造充电站的一个优势是：它们不必建在城市里，这有助于降低成本。这些充电设施可以在任何地方。

 

       另一个可能的优势是：当沉重的、长达数英里的货运火车轰隆轰隆地下山时，可以捕获回收能量。去年，Wabtec公司的试验车在不充电的情况下穿过了加州中心地带，行驶了350英里，得益于再生制动在下坡时给电池充电了大约20%。

 

       该系统类似于为混合动力汽车的电池充电的制动系统，而且，火车背后牵引的重量要大得多，再生制动可能会减少电池电力机车所需的充电站数量。

 

       美国能源部高级研究计划局（Advanced Research Projects Agency-Energy）去年发起了一项机车倡议，该倡议正在为主要铁路运营的替代能源机车收集预测成本、性能和温室气体排放的模型。该项目负责人鲍勃·罗德克斯（Bob Lodeux）表示，软件可以帮助减少传统火车头的燃料消耗和排放。他说，随着时间的推移，在船舶、卡车和火车之间协调更多的活动将对整个供应链的脱碳至关重要。