Bir çalışmada, Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), emisyonsuz tahriklere sahip manevra lokomotiflerinin uygulama potansiyelini inceledi. Çalışma, dizel motorlara göre hangi iklim dostu alternatiflerin mevcut olduğunu ve bunların en iyi nerede kullanılabileceğini gösteriyor. Şarj edilebilir pillere veya yakıt hücrelerine dayalı sürücüler özellikle manevra işlemleri için uygundur. Ağır trenleri uzun mesafelerde sürerken, alternatif teknolojiler hala sınırlarına ulaşıyor.
Emisyonsuz manevra lokomotifleri ve dizel lokomotiflerin karşılaştırması
DLR Araç Kavramları Enstitüsü, sıfır emisyonlu manevra lokomotifleri ile dizel lokomotiflerin olası kullanımlarını karşılaştırdı. İncelenen tahrik teknolojileri, pil ve yakıt hücreli tahriklerden hidrojen için yanmalı motorlara ve sözde çift modlu tahriklere kadar uzanır. Bunlar, örneğin yakıt hücrelerine veya dizel motorlara dayanan ikinci bir tahrike sahip elektrikli lokomotiflerdir. Elektrikli güzergahlarda, lokomotifler güçlerini havai hattan alırlar. İkincil sürücü, havai hatları olmayan rotalarda kullanılır.
Çalışma, dizel tahrikli manevra lokomotiflerinin alternatif tahrikli lokomotiflere göre daha çok yönlü olduğunu ve daha uzun süre kullanılabileceğini göstermektedir. Bu, daha önce dizel lokomotiflerin daha geniş yelpazesinden kaynaklanmaktadır. Dizel yakıt, hidrojen ve pillerden daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir. DLR bilim adamları bunu yaparken bir yandan araçlar için teknolojik ve operasyonel gereklilikleri, diğer yandan gerekli yakıt ikmali ve şarj altyapısını dikkate aldı.
Özellikle manevra operasyonları için uygun elektrikli tahrikler
“Tamamen elektrikli tahrikler ve hidrojen tahrikler şu anda esas olarak fabrika demiryolları gibi salt manevra hizmetlerinde kullanım için uygundur. Uzun mesafeli yolculuklar eklenirse, özellikle ağır yük trenleri daha yüksek sürekli performans gerektirir. Bu, menzili sınırlıyor,” diye açıklıyor çalışmanın başkanı DLR Araç Konseptleri Enstitüsü’nden Johannes Pagenkopf.
Karşılaştırılabilir performans ve menzile sahip sıfır emisyonlu tahrik sistemleri, şanzımanlı bir dizel motordan daha büyük ve daha ağırdır. Yeterli güce sahip yakıt hücreleri, soğutma sistemleri veya voltaj dönüştürücüler gibi ek bileşenler de vardır. Öte yandan, manevra lokomotiflerinde bulunan alan ve izin verilen ağırlıkları sınırlıdır. Bu nedenle düşük emisyonlu tahrikler, lokomotif yapımında daha fazla alan veya yeni konseptler gerektirir.
Bilgisayarda simüle edilen manevra trafiği ve sürüş hizmetleri
“Bilgisayar simülasyonları yardımıyla, manevra lokomotiflerinin farklı uygulama senaryoları için güç ve enerji gereksinimlerini hesapladık. Bu, alternatif tahrik sistemlerini tasarlamamızı sağladı. Buna enerji depolama ve konvertörler de dahildir. Ayrıca bileşenlerin nasıl düzenlenebileceğini de düşündük. Yerden ve ağırlıktan tasarruf etmek için lokomotiflerde,” diye vurguluyor Pagenkopf.
“Zorluk, simülasyonlar için gerçekçi girdi değerleri bulmaktı. Manevra lokomotiflerinin kullanım alanı çok geniş ve zahmetlidir. İş demiryollarında hafif manevra operasyonlarından ağır inşaat ve yük trenlerinde devir teslim işlemlerine kadar uzanır. Bununla ilgili kapsamlı bir istatistik yok,” diye açıklıyor Pagenkopf.
Anket, tipik uygulama senaryoları sağlar
Bu nedenle DLR bilim adamları, manevra yapan lokomotif operatörleri ve demiryolu şirketleri arasında bir anket yaptı. Kullanım süresini, kilometreyi, römork yüklerini ve gerekli çekiş performansını belirlediler.
Bundan üç karakteristik kullanım profili çıkarabildiler: Sürücüler için sabit yön değişiklikleri ve kısa süreli yüksek pik yükleri olan saf bir manevra servisi. İkincisi, bölgesel yük trafiğinde bireysel yolculuklarla karışık manevra trafiği. Üçüncü senaryoda, uzun mesafeli trafikte hafif teslimat seferleri de var.
Ayrıca kısa yakıt ikmali ve şarj süreleri ile yüksek kullanılabilirlik ve güvenilirlik operatör için özellikle önemlidir.
Ortalama olarak 40 yaşın üzerindeki manevra lokomotifleri
Almanya’da yaklaşık 2.800 manevra lokomotifi yollarda – neredeyse tamamı dizel. Çoğu oldukça eskidir. Örneğin, DB Kargo filosunun ortalama yaşı 40’ın üzerindedir. Bu kadar uzun hizmet ömürleri ile iklim dostu tahrikler, CO’yu azaltmak için özellikle önemlidir.2– Emisyonları azaltın.
Çalışmaya göre, önümüzdeki on yıl içinde manevra lokomotifleri için dizelden sıfır emisyonlu tahriklere hızlı bir geçiş beklenmiyor. Ancak, artan yakıt maliyetleri ve düzenleyici gereklilikler geçişi hızlandırabilir.
Dizel hibrite doğru eğilim
Şu anda manevra lokomotiflerinde dizel hibritlere doğru bir eğilim var. Bunlar bir dizel jeneratöre ve bir elektrik motoruna güç sağlayan bir bataryaya sahiptir.
Havai hatları olmayan bölümler için ek bataryaya sahip bazı elektrikli manevra lokomotifleri, diğer Avrupa ülkelerinde halihazırda kullanılmaktadır. Bu tür lokomotiflerin önümüzdeki yıllarda Almanya’da da düzenli olarak kullanılması planlanıyor. Hidrojen bazlı tahriklere sahip ilk manevra lokomotifleri şimdiden test aşamasında.
DLR Araç Konseptleri Enstitüsü, çalışmayı NOW GmbH adına gerçekleştirdi.
Emisyonsuz manevra lokomotifleri ve dizel lokomotiflerin karşılaştırması
DLR Araç Kavramları Enstitüsü, sıfır emisyonlu manevra lokomotifleri ile dizel lokomotiflerin olası kullanımlarını karşılaştırdı. İncelenen tahrik teknolojileri, pil ve yakıt hücreli tahriklerden hidrojen için yanmalı motorlara ve sözde çift modlu tahriklere kadar uzanır. Bunlar, örneğin yakıt hücrelerine veya dizel motorlara dayanan ikinci bir tahrike sahip elektrikli lokomotiflerdir. Elektrikli güzergahlarda, lokomotifler güçlerini havai hattan alırlar. İkincil sürücü, havai hatları olmayan rotalarda kullanılır.
Çalışma, dizel tahrikli manevra lokomotiflerinin alternatif tahrikli lokomotiflere göre daha çok yönlü olduğunu ve daha uzun süre kullanılabileceğini göstermektedir. Bu, daha önce dizel lokomotiflerin daha geniş yelpazesinden kaynaklanmaktadır. Dizel yakıt, hidrojen ve pillerden daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir. DLR bilim adamları bunu yaparken bir yandan araçlar için teknolojik ve operasyonel gereklilikleri, diğer yandan gerekli yakıt ikmali ve şarj altyapısını dikkate aldı.
Özellikle manevra operasyonları için uygun elektrikli tahrikler
“Tamamen elektrikli tahrikler ve hidrojen tahrikler şu anda esas olarak fabrika demiryolları gibi salt manevra hizmetlerinde kullanım için uygundur. Uzun mesafeli yolculuklar eklenirse, özellikle ağır yük trenleri daha yüksek sürekli performans gerektirir. Bu, menzili sınırlıyor,” diye açıklıyor çalışmanın başkanı DLR Araç Konseptleri Enstitüsü’nden Johannes Pagenkopf.
Karşılaştırılabilir performans ve menzile sahip sıfır emisyonlu tahrik sistemleri, şanzımanlı bir dizel motordan daha büyük ve daha ağırdır. Yeterli güce sahip yakıt hücreleri, soğutma sistemleri veya voltaj dönüştürücüler gibi ek bileşenler de vardır. Öte yandan, manevra lokomotiflerinde bulunan alan ve izin verilen ağırlıkları sınırlıdır. Bu nedenle düşük emisyonlu tahrikler, lokomotif yapımında daha fazla alan veya yeni konseptler gerektirir.
Bilgisayarda simüle edilen manevra trafiği ve sürüş hizmetleri
“Bilgisayar simülasyonları yardımıyla, manevra lokomotiflerinin farklı uygulama senaryoları için güç ve enerji gereksinimlerini hesapladık. Bu, alternatif tahrik sistemlerini tasarlamamızı sağladı. Buna enerji depolama ve konvertörler de dahildir. Ayrıca bileşenlerin nasıl düzenlenebileceğini de düşündük. Yerden ve ağırlıktan tasarruf etmek için lokomotiflerde,” diye vurguluyor Pagenkopf.
“Zorluk, simülasyonlar için gerçekçi girdi değerleri bulmaktı. Manevra lokomotiflerinin kullanım alanı çok geniş ve zahmetlidir. İş demiryollarında hafif manevra operasyonlarından ağır inşaat ve yük trenlerinde devir teslim işlemlerine kadar uzanır. Bununla ilgili kapsamlı bir istatistik yok,” diye açıklıyor Pagenkopf.
Anket, tipik uygulama senaryoları sağlar
Bu nedenle DLR bilim adamları, manevra yapan lokomotif operatörleri ve demiryolu şirketleri arasında bir anket yaptı. Kullanım süresini, kilometreyi, römork yüklerini ve gerekli çekiş performansını belirlediler.
Bundan üç karakteristik kullanım profili çıkarabildiler: Sürücüler için sabit yön değişiklikleri ve kısa süreli yüksek pik yükleri olan saf bir manevra servisi. İkincisi, bölgesel yük trafiğinde bireysel yolculuklarla karışık manevra trafiği. Üçüncü senaryoda, uzun mesafeli trafikte hafif teslimat seferleri de var.
Ayrıca kısa yakıt ikmali ve şarj süreleri ile yüksek kullanılabilirlik ve güvenilirlik operatör için özellikle önemlidir.
Ortalama olarak 40 yaşın üzerindeki manevra lokomotifleri
Almanya’da yaklaşık 2.800 manevra lokomotifi yollarda – neredeyse tamamı dizel. Çoğu oldukça eskidir. Örneğin, DB Kargo filosunun ortalama yaşı 40’ın üzerindedir. Bu kadar uzun hizmet ömürleri ile iklim dostu tahrikler, CO’yu azaltmak için özellikle önemlidir.2– Emisyonları azaltın.
Çalışmaya göre, önümüzdeki on yıl içinde manevra lokomotifleri için dizelden sıfır emisyonlu tahriklere hızlı bir geçiş beklenmiyor. Ancak, artan yakıt maliyetleri ve düzenleyici gereklilikler geçişi hızlandırabilir.
Dizel hibrite doğru eğilim
Şu anda manevra lokomotiflerinde dizel hibritlere doğru bir eğilim var. Bunlar bir dizel jeneratöre ve bir elektrik motoruna güç sağlayan bir bataryaya sahiptir.
Havai hatları olmayan bölümler için ek bataryaya sahip bazı elektrikli manevra lokomotifleri, diğer Avrupa ülkelerinde halihazırda kullanılmaktadır. Bu tür lokomotiflerin önümüzdeki yıllarda Almanya’da da düzenli olarak kullanılması planlanıyor. Hidrojen bazlı tahriklere sahip ilk manevra lokomotifleri şimdiden test aşamasında.
DLR Araç Konseptleri Enstitüsü, çalışmayı NOW GmbH adına gerçekleştirdi.