バッテリーと水素は重量物輸送のディーゼルに代わる可能性がある

オーストラリア最大の貨物輸送会社であるオーリゾン社とクイーンズランド大学は、バッテリーと水素の組み合わせにより、今後10年間に国内の重量物輸送路線でディーゼル動力に代わる可能性があると結論付けた。

Journal of Energy Storage に掲載された論文では、同大学機械鉱山工学部のルース・クニベ博士とポール・ミーハン教授がオーリゾン社と協力して、オーストラリア全土の鉄道回廊を分析しました。

この論文では、オーストラリアの鉄道貨物で運行されているいくつかの機関車から得られた実際のデータを使用して、最先端のバッテリーの限界を実証しました。 研究者らは、各ルートの必要エネルギーと潜在的な回生エネルギーを評価するためのエネルギー モデルを開発しました。エネルギー モデルとバッテリーの仕様を組み合わせたデータを使用して、走行用および回生用バッテリーのエネルギー、質量、コストを決定しました。

リン酸鉄リチウム (LFP)、ニッケル マンガン コバルト (NMC)、酸化チタン リチウム (LTO) 電池を重量物輸送用途に導入する実現可能性が、コスト、エネルギー密度、サイクル寿命、機関車データを考慮して検討され、LFP が最も適切であると特定されました。適切な現在のバッテリーソリューション。

エネルギー需要とそれに関連する質量/体積の制約をさらに検討した結果、重量輸送鉄道の脱炭素化には 3 つのプラットフォームが必要であるという結論に達しました。1 つは低エネルギー需要用のバッテリー電気機関車で、中エネルギー需要用のバッテリー電気機関車と組み合わせることができます。より高いエネルギー需要に対応する水素燃料電池電気入札。

バッテリーおよび水素燃料電池プラットフォームの将来を見据えた技術経済的評価では、低エネルギー用途向けの最も低コストのソリューションはバッテリーのみのシステムであり、高エネルギー用途向けにはバッテリーと水素を組み合わせたシステムであると結論付けられました。

「鉄道輸送は2020年の世界の炭素排出量の約3%を占めていたため、鉄道の脱炭素化はオーストラリアの再生可能エネルギーへの移行において大きな役割を果たすことになるでしょう」とクニベ氏は言う。 「しかし、それは困難です。国を横断する長い鉄道路線では多量のエネルギーが必要であり、充電インフラを設置するための容量も限られているため、すべてのエネルギーを車内で輸送する必要があります。」

この研究では、列車の重量と、鉱山と港の間で満載の荷物を移動させるのにどのくらいのエネルギーが必要になるか、また、ブレーキがかかったときにエネルギーを生成するダイナミックブレーキなどのオプションが検討されました。

「耐久性の高いバッテリーは、ブレーキエネルギーを捕捉できるため大きなチャンスをもたらしますが、バッテリーを冷却しておくことが大きな課題でもあります」と彼女は言います。 「搭載されているバッテリーの重量は約42トンで、安全な温度に保管し、早期劣化を防ぐ必要があります。

「私たちは各鉄道路線のエネルギーと冷却の両方の要件と、利用可能なエネルギー貯蔵システムを評価しました。」

研究者らは、クイーンズランド州中央部のグラッドストーン－モウラ間の200キロメートルの回廊など、より短く低エネルギーの路線では、バッテリー駆動の列車がディーゼル機関車に取って代わる可能性があることを発見した。

オーリゾン社の車両脱炭素化マネージャー、ロジャー・バックリー氏は、この研究はオーリゾン社の機関車車両全体で炭素排出量を削減する取り組みにおいて重要な作業であると述べた。

「私たちはより持続可能な未来の構築に全力で取り組んでおり、2050年までに事業排出量ゼロを目指してオーリゾンの二酸化炭素排出量をさらに削減するという目標に重点を置いています」と同氏は述べた。

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