Las baterías y el hidrógeno podrían reemplazar al diésel en el transporte de carga pesada

El operador de carga más grande de AUSTRALIA, Aurizon, y la Universidad de Queensland han llegado a la conclusión de que una combinación de baterías e hidrógeno podría reemplazar la energía diésel en las rutas de transporte pesado del país en la próxima década.

En un artículo publicado en el Journal of Energy Storage, la Dra. Ruth Knibbe y el profesor Paul Meehan de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Minera de la universidad colaboraron con Aurizon para analizar los corredores ferroviarios en Australia.

El documento demostró las limitaciones de las baterías de última generación utilizando datos del mundo real de varias locomotoras que operan en el transporte ferroviario australiano. Los investigadores desarrollaron un modelo de energía para evaluar la energía requerida de cada ruta y la energía potencial regenerada, con la energía, la masa y el costo de la batería de tracción y regeneración determinados utilizando datos del modelo de energía junto con las especificaciones de la batería.

Se examinó la viabilidad de implementar baterías de fosfato de hierro y litio (LFP), níquel manganeso cobalto (NMC) y óxido de titanio y litio (LTO) en aplicaciones de tracción de transporte pesado considerando el costo, la densidad de energía, la vida útil del ciclo y los datos de la locomotora, con LFP identificado como el más solución de batería actual adecuada.

Un examen más detallado de las demandas de energía y las restricciones de masa/volumen asociadas concluyó que se requieren tres plataformas para la descarbonización de los trenes de transporte pesado: una locomotora eléctrica a batería para demandas de baja energía, que se puede acoplar con una locomotora eléctrica a batería para demandas de energía media o una licitación eléctrica de pila de combustible de hidrógeno para mayores demandas de energía.

Una evaluación tecnoeconómica con visión de futuro de las plataformas de baterías y celdas de combustible de hidrógeno concluyó que la solución de menor costo para aplicaciones de baja energía es un sistema solo de batería y un sistema de batería e hidrógeno para tareas de alta energía.

"El transporte ferroviario representó alrededor del 3% de las emisiones globales de carbono en 2020, por lo que la descarbonización de los ferrocarriles desempeñará un papel importante en la transición de Australia a las energías renovables", dice Knibbe. "Pero es un desafío, con largas rutas ferroviarias en todo el país que requieren mucha energía y una capacidad limitada para establecer una infraestructura de recarga, lo que significa que toda la energía debe transportarse a bordo".

El estudio examinó los pesos de los trenes y cuánta energía se necesitaría para mover cargas completas entre minas y puertos, y opciones como el frenado dinámico que genera energía cuando se aplican los frenos.

"Si bien las baterías de trabajo pesado presentan grandes oportunidades al permitir capturar la energía de frenado, también es un gran desafío mantenerlas frescas", dice. "Las baterías a bordo pesan alrededor de 42 toneladas y deben mantenerse a temperaturas seguras y evitar que se degraden prematuramente.

"Evaluamos los requisitos de energía y refrigeración de cada ruta ferroviaria, así como los sistemas de almacenamiento de energía disponibles".

Los investigadores descubrieron que los trenes que funcionan con baterías podrían reemplazar a las locomotoras diésel en rutas más cortas y de bajo consumo, como el corredor de 200 km Gladstone - Moura en el centro de Queensland.

El gerente de descarbonización de la flota de Aurizon, el Sr. Roger Buckley, dijo que la investigación fue un trabajo crucial en el impulso de Aurizon para reducir las emisiones de carbono en toda la flota de locomotoras de la compañía.

"Estamos comprometidos con la construcción de un futuro más sostenible y nos enfocamos claramente en nuestro objetivo de reducir aún más la huella de carbono de Aurizon mientras trabajamos para lograr cero emisiones operativas para 2050", dijo.

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