Les batteries et l'hydrogène pourraient remplacer le diesel pour le fret lourd
Le plus grand opérateur de fret d'AUSTRALIE, Aurizon, et l'Université du Queensland ont conclu qu'une combinaison de batteries et d'hydrogène pourrait remplacer l'énergie diesel sur les routes de transport lourd du pays au cours de la prochaine décennie.
Dans un article publié dans le Journal of Energy Storage, le Dr Ruth Knibbe et le professeur Paul Meehan de l'École de génie mécanique et minier de l'université ont collaboré avec Aurizon pour analyser les corridors ferroviaires à travers l'Australie.
L'article a démontré les limites des batteries de pointe en utilisant des données réelles provenant de plusieurs locomotives opérant dans le fret ferroviaire australien. Les chercheurs ont développé un modèle énergétique pour évaluer l'énergie requise et l'énergie régénérée potentielle de chaque itinéraire, l'énergie, la masse et le coût des batteries de traction et de régénération étant déterminés à l'aide des données du modèle énergétique couplées aux spécifications de la batterie.
La faisabilité du déploiement de batteries lithium fer phosphate (LFP), nickel manganèse cobalt (NMC) et lithium oxyde de titane (LTO) dans les applications de traction de transport lourd a été examinée en tenant compte du coût, de la densité d'énergie, de la durée de vie du cycle et des données de la locomotive, le LFP étant identifié comme le plus solution de batterie actuelle appropriée.
Un examen plus approfondi des demandes d'énergie et des contraintes de masse/volume associées a conclu que trois plates-formes sont nécessaires pour la décarbonisation du transport ferroviaire lourd : une locomotive électrique à batterie pour les demandes à faible énergie, qui peut être couplée à un tender électrique à batterie pour les demandes à énergie moyenne ou un appel d'offres électrique à pile à combustible à hydrogène pour des besoins énergétiques plus élevés.
Une évaluation technico-économique prospective des plates-formes de batteries et de piles à combustible à hydrogène a conclu que la solution la moins coûteuse pour les applications à faible consommation d'énergie est un système à batterie uniquement et un système à batterie à hydrogène pour les tâches à haute énergie.
"Le transport ferroviaire représentait environ 3% des émissions mondiales de carbone en 2020, donc la décarbonisation des chemins de fer jouera un rôle majeur dans la transition de l'Australie vers les énergies renouvelables", a déclaré Knibbe. "Mais c'est difficile, avec de longs trajets ferroviaires à travers le pays qui nécessitent beaucoup d'énergie et une capacité limitée pour mettre en place une infrastructure de recharge, ce qui signifie que toute l'énergie doit être transportée à bord."
L'étude a examiné le poids des trains et la quantité d'énergie nécessaire pour déplacer des charges complètes entre les mines et les ports, ainsi que des options telles que le freinage dynamique qui génère de l'énergie lorsque les freins sont appliqués.
"Alors que les batteries à usage intensif présentent d'énormes opportunités en permettant de capter l'énergie de freinage, c'est aussi un défi majeur de les garder au frais", dit-elle. "Les batteries à bord pèsent environ 42 tonnes et doivent être maintenues à des températures sûres et empêchées de se dégrader prématurément.
"Nous avons évalué à la fois les besoins en énergie et en refroidissement de chaque itinéraire ferroviaire, ainsi que les systèmes de stockage d'énergie disponibles."
Les chercheurs ont découvert que les trains alimentés par batterie pourraient remplacer les locomotives diesel sur des itinéraires plus courts et à faible consommation d'énergie tels que le corridor Gladstone - Moura de 200 km dans le centre du Queensland.
Le responsable de la décarbonisation de la flotte d'Aurizon, M. Roger Buckley, a déclaré que la recherche était un travail crucial dans la volonté d'Aurizon de réduire les émissions de carbone de la flotte de locomotives de l'entreprise.
"Nous nous engageons à construire un avenir plus durable et nous nous concentrons sur notre objectif de réduire davantage l'empreinte carbone d'Aurizon alors que nous nous efforçons d'atteindre zéro émission opérationnelle d'ici 2050", a-t-il déclaré.
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