Baterias e hidrogênio podem substituir o diesel para cargas pesadas

A maior operadora de frete da AUSTRÁLIA, Aurizon, e a Universidade de Queensland concluíram que uma combinação de baterias e hidrogênio poderia substituir a energia a diesel nas rotas de transporte pesado do país na próxima década.

Em um artigo publicado no Journal of Energy Storage, a Dra. Ruth Knibbe e o professor Paul Meehan, da Escola de Engenharia Mecânica e de Mineração da universidade, colaboraram com a Aurizon para analisar corredores ferroviários em toda a Austrália.

O artigo demonstrou as limitações das baterias de última geração usando dados do mundo real de várias locomotivas operando no frete ferroviário australiano. Os pesquisadores desenvolveram um modelo de energia para avaliar a energia necessária de cada rota e a energia regenerada potencial, com a energia, massa e custo da bateria de tração e regeneração determinados usando dados do modelo de energia juntamente com as especificações da bateria.

A viabilidade de implantar baterias de fosfato de ferro e lítio (LFP), cobalto de níquel manganês (NMC) e óxido de titânio e lítio (LTO) em aplicações de tração pesada foi examinada considerando custo, densidade de energia, vida útil do ciclo e dados da locomotiva, com o LFP identificado como o mais importante solução de bateria atual adequada.

Um exame mais aprofundado das demandas de energia e das restrições de massa/volume associadas concluiu que três plataformas são necessárias para a descarbonização de trilhos de transporte pesado: uma locomotiva elétrica a bateria para demandas de baixa energia, que pode ser acoplada a uma bateria elétrica para demandas médias de energia ou um concurso elétrico de célula de combustível de hidrogênio para demandas de energia mais altas.

Uma avaliação tecnoeconômica voltada para o futuro de plataformas de bateria e célula de combustível de hidrogênio concluiu que a solução de menor custo para aplicações de baixo consumo de energia é um sistema apenas de bateria e um sistema de bateria de hidrogênio para tarefas de alta energia.

“O transporte ferroviário representou cerca de 3% das emissões globais de carbono em 2020, portanto, a descarbonização das ferrovias desempenhará um papel importante na transição da Austrália para energias renováveis”, diz Knibbe. "Mas é desafiador, com longas rotas ferroviárias em todo o país que exigem muita energia e capacidade limitada para configurar infraestrutura de recarga, o que significa que toda a energia precisa ser transportada a bordo."

O estudo examinou os pesos dos trens e quanta energia seria necessária para mover cargas completas entre minas e portos, além de opções como frenagem dinâmica, que gera energia quando os freios são aplicados.

"Embora as baterias pesadas apresentem grandes oportunidades ao permitir que a energia de frenagem seja capturada, também é um grande desafio mantê-las resfriadas", diz ela. "As baterias a bordo pesam cerca de 42 toneladas e precisam ser mantidas em temperaturas seguras e evitadas de se degradarem prematuramente.

"Avaliamos os requisitos de energia e resfriamento de cada rota ferroviária, bem como os sistemas de armazenamento de energia disponíveis."

Os pesquisadores descobriram que os trens movidos a bateria poderiam substituir as locomotivas a diesel em rotas mais curtas e de baixo consumo de energia, como o corredor Gladstone - Moura de 200 km no centro de Queensland.

O gerente de descarbonização da frota da Aurizon, Roger Buckley, disse que a pesquisa foi um trabalho crucial no esforço da Aurizon para reduzir as emissões de carbono em toda a frota de locomotivas da empresa.

“Estamos comprometidos em construir um futuro mais sustentável e temos um foco nítido em nosso objetivo de reduzir ainda mais a pegada de carbono da Aurizon enquanto trabalhamos para zero emissões operacionais até 2050”, disse ele.

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