Могат ли влаковете на батерии да заменят дизеловите?

Скоро влакове, захранвани от батерии, може да се задават към гарите около вас, пише BBC.

Тъй като паркът от дизелови двигатели в Обединеното кралство наближава своя момент на пенсиониране, производителите търсят начини да ги заменят с екологични алтернативи.

Понастоящем влаковете черпят енергия от надземни електрифицирани проводници или, по линиите без тези проводници, от дизелови генератори, намиращи се в самите влакове. Много от тях могат да работят и от двата източника на енергия и да превключват между тях.

Влаковете, захранвани с батерии, ще спестят на железопътните оператори разходите за инсталиране на надземни проводници върху неелектрифицирани релси, които се намират в Обединеното кралство.

Във фабриката на Hitachi в Нютън Ейклиф, Североизточна Англия, току-що приключиха тестовете на нов „трирежимен“ влак, в който един дизелов генератор е заменен с литиеви батерии. Това му позволява да използва до 50% по-малко гориво, когато работи по линии без надземни проводници.

На база този тест компанията също така планира модел на влак без дизелови генератори, който се надява да може да измине до 90 км на неелектрифицирани участъци от коловози – с цел превръщането на цялата железопътна мрежа в такава без дизел.

Siemens също разработва свои собствени влакове, работещи само с батерии, във фабриката си в Гул, Йоркшир. Компанията казва, че очаква поръчки за повече от 600 влака от оператори, включително ScotRail, Great Western Railway (GWR) и Transport for Wales. GWR също тества своя собствена батерия по-рано тази година.

Влакове, захранвани само с батерии, вече се движат в Япония и Германия, но експерти от Обединеното кралство казват, че те могат да бъдат уникални предизвикателства за пожарната безопасност.

Инженерите на Hitachi обаче обясняват пред BBC, че са направили задълбочени тестове на батериите, за да гарантират, че пътниците ще бъдат в безопасност при извънредни ситуации.

Защо сега?

Първият влак, който разчита единствено на батерии, влезе в експлоатация през в Япония още през 2016 г. – тогава защо те биват разработвани едва сега в Обединеното кралство?

Коджи Агацума, технически директор на Hitachi Rail, ръководител на проекта на компанията за батерийни влакове, казва, че сега има интерес в Обединеното кралство благодарение на комбинация от технологичен напредък и промяна в политическия климат.

Той допълва, че

визията на новото правителство е влаковете да бъдат „по-евтини, по-екологични, по-надеждни“, докато батериите стават по-малки и по-мощни.

Но дори и сега има ограничения.

Hitachi изобрети модела влак с три източника, тъй като батериите му все още не бяха способни да издържат достатъчно дълго, за да покрият всички участъци - неелектрифицирани релси в Обединеното кралство.

Повече райони на железниците могат да бъдат електрифицирани, но това струва скъпо: през 2020 г. Network Rail изчислява, че електрифицирането ще струва до 2.5 млн. паунда на километър релси.

От Siemens изтъкват, че за да пуснат своите захранвани с батерии влакове по железопътната мрежа на Обединеното кралство, малки участъци от релсите ще трябва да бъдат електрифицирани и точки за бързо зареждане да бъдат разположени по влаковите маршрути.

Тестовият влак на Hitachi успя да измине 70 км, използвайки само батериите си. Това ще сработи за гарите между Лондон и Оксфорд или Хъл, поради количеството електрифицирани железопътни линии по тези маршрути, но няма да може да е полезно за цялата дължина на линията между Крю и Холихед, например.

И въпреки че успя да измине 135 км, използвайки дизел, както и батерии, това беше на сравнително равна тестова писта. Други маршрути имат наклони, които изискват повече енергия, скъсявайки общото разстояние, което може да измине без чужда помощ.

Джим Бруин, шеф на Hitachi Rail за Обединеното кралство и Ирландия, коментира, че целта на правителството да намали емисиите на въглероден двуокис в страната до нулата до 2050 г. означава, че изцяло захранваните с батерии влакове са посоката, в която се движи индустрията, а хибридните влакове са просто трамплин.

Според него, тъй като клетките стават по-леки и по-мощни, компанията може да ги замени с по-нови модели, за да подобри производителността. Неотдавнашни тестове показаха, че съществуващите влакове също могат да бъдат модифицирани, за да преминат изцяло или частично на батерии.

Има ли рискове за безопасността?

Експертите по литиеви батерии казват, че когато се използват в пътни превозни средства, при тях има най-малко 20 пъти по-малко вероятност да се запалят, отколкото при дизеловите или бензиновите автомобили.

Влакът на Hitachi използва клетки Nissan Leaf, които са били замесени в 16 пожара през 14-те години, откакто са използвани в пътни превозни средства, според EV Fire Safe, който събира данни за пожари от батерии по света.

Управлявани правилно, литиевите батерии са много безопасни“, коментира Джон Симпсън, бивш пожарникар, станал консултант по пожарна безопасност.

Но когато литиевите батерии са повредени, те могат да претърпят т. нар. "термично бягство" – при него клетката претърпява неконтролируеми покачвания на температурата, което прави огъня труден за контролиране и гасене.

Типът „катастрофално събитие“, което може да предизвика подобно нещо, би било катастрофа или дерайлиране, при което клетката се поврежда", обясни Джон Хюз, управляващ директор в противопожарното обучение в Кралството.

Еуан Мактърк, консултант и батериен електрохимик, обаче смята, че клетките на Nissan Leaf са „много по-здрави, отколкото хората мислят“. "За да се запалят, ще е необходимо известно грандиозно пробиване на самите клетки, което би означавало преминаване през много силна външна структура", добавя Мактърк.

Според Крис Даутел, старши електроинженер в японски гигант, част от тестовете върху клетките включвали тяхното дестабилизиране, включително пробиване и прегряване. Той добавя, че Hitachi е поставил топлинен щит около всяка клетка, за да предотврати разпространението на проблема към други клетки, което означава, че „няма опасност за пътниците в случай на топлинно бягство“.

Влакът е снабден и с охладители на покрива за регулиране на температурата на батериите, а компанията е разработила софтуер, който наблюдава и регулира клетките.

Спешната реакция при пожар на литиева батерия е да се наводни клетката с възможно най-много вода, за да се охлади“, съветва консултантът по пожарна безопасност Симпсън, като добавя, че има значение къде възниква пожарът.

„Тунелите са може би най-рисковата зона в железопътната среда“, казва Греъм Кениън, консултант по електроинженерство. „Ако има пожар, вероятно най-неприятните неща, с които трябва да се справите, когато евакуирате хора, са дим и изпарения, газове, които са токсични“.

В някои случаи е по-безопасно пожарната да остави акумулатора да изгори. Но оставянето на влак на пистата може да доведе до големи смущения. Според Даутел вагон с горяша батерия все още може да бъде преместен от пътя, дори докато гори. „В случай на инциденти ще евакуираме пътниците, но те няма да видят нищо“, казва той.

Тъй като всяка единица работи независимо, добавя експертът, влакът все още ще може да се движи сам с помощта на батерии на други вагони - или да бъде теглен от друг влак.