新エネルギー機関車が輸送分野のグリーン変革をリード
2024-08-10
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CRRC Corporation Limited が製造する新エネルギー機関車シリーズ。写真提供：取材班
◎記者 薛燕暁陽
広々とした運転台、インテリジェントな運転台、明るい観察窓…最近、「緑の服」を着た7シリーズの新エネルギー機関車が北京で正式に公開されました。
これらの機関車は、CRRC Corporation Limited（以下「CRRC」という）より初めて世界に発売されました。従来の燃料機関車と比較して環境性能に優れており、高燃費、高排出ガス、高騒音、快適性の低さといった既存の古い内燃機関車の問題点を効果的に解決します。
2023年12月、国家鉄道局は「老朽化した鉄道用ディーゼル機関車の廃止と更新に関する管理措置（意見募集草案）」を発表し、2035年から老朽化した鉄道用ディーゼル機関車を鉄道輸送市場から完全に撤退することを提案した。今回開発に成功した一連の新エネルギー機関車は、輸送分野における旧式設備の更新・反復をさらに促進し、高エネルギー消費・高排出型機関車のグリーン化・低炭素化を促進する上で極めて重要な意味を持つ。
排出削減と二酸化炭素削減は「すごい」
地球環境問題がますます顕著になるにつれ、グリーン開発の概念は徐々に今日の社会開発における主流のトレンドの一つになってきました。元の古いディーゼル機関車は汚染がひどく、エネルギー消費量が多く、騒音が大きいため、もはや環境に優しい低炭素鉄道開発のニーズを満たすことができません。このため近年、機関車分野ではクリーンソリューションが求められ、水素燃料電池機関車やハイブリッド機関車など、さまざまな新エネルギー機関車の製品化が相次いでいます。
CRRC が発売した一連の新エネルギー機関車は、このような背景のもとに誕生しました。
内燃機関＋動力電池、動力電池、水素燃料電池の3つの動力構成を採用し、1,000キロワットから2,000キロワットまでの幅広い出力をカバーし、国内外の鉄鋼冶金業界の鉄道輸送ニーズにフル対応します。 、鉱業、電力、石炭、港湾、その他の企業のニーズ。
従来のディーゼル機関車と比較して、これらの新エネルギー機関車シリーズは炭素削減において独自の利点を持っています。 「内燃機関 + 動力バッテリー機関車には、動力バッテリー、ディーゼル エンジン、ディーゼル電気ハイブリッドの 3 つの電力モードがあります。工業および鉱山企業が頻繁に始動と停止を必要とする動作環境では、これら 3 つのモードをインテリジェントに切り替えることで、発生する排出ガス汚染を削減できます。」 「CRRC大連会社の副総経理兼チーフエンジニアのZhao Gang氏は、動力電池と水素燃料電池機関車は汚染物質の排出ゼロを達成できると述べた。
具体的な指標から判断すると、従来の内燃機関車と比較して、内燃機関＋動力電池機関車は窒素酸化物の排出量を45%、炭化水素の排出量を73%、一酸化炭素の排出量を83%削減できます。汚染物質の排出量が 45% 削減されることに基づくと、1 台の機関車は有害物質の排出量を 4 トン削減でき、年間 374 トンの二酸化炭素排出量を削減できます。これは 34,000 本の木を植えることに相当します。
同時に、一連の新エネルギー機関車は、動力構成が異なるため、動力源を切り替えて騒音を低減することでディーゼルエンジンの稼働時間を短縮することもできます。 Zhao Gang 氏は、パワーバッテリーによる牽引条件下では、機関車の騒音時間を 80% 以上削減できると紹介しました。運転室内の騒音は 70 デシベル未満に低減でき、車外への放射騒音はカフェでの音楽のデシベル レベルに相当する 58 デシベルまで低減できます。
とても賢い使い方
現在、我が国の古いディーゼル機関車は、開発が早かったため、一般に知能が低いです。このような背景から、一連の新エネルギー機関車は、機関車の知能レベルを向上させるために、数多くのデジタル化およびインテリジェント化が行われています。
「一連の新エネルギー機関車には、高精細ビデオ機器とライダーが装備されており、360 度の環境視覚データを収集し、アプリケーション シナリオのステータスをリアルタイムで監視できます。自動認識、インテリジェントな意思決定、およびスマートな運転により、機関車の安全かつ安定した運行が全方位的に保証されます」と車紫陽会社の副総経理兼チーフエンジニアのリー・シンニン氏は述べています。
人間とコンピュータの対話システムにより、機関車の操作の利便性も大幅に向上しました。運転士はヒューマンコンピュータインタラクションインターフェースを通じて、列車の運行状況をリアルタイムに観察することができます。シンプルな音声コマンドで、ドライバーはエアコン、サンシェード、ワイパーなどの機器を簡単に制御できるため、運転プロセスがより効率的かつ快適になります。
新エネルギー機関車シリーズの故障監視に関して、チームは故障予測および健全性管理 (PHM) 技術システムも開発しました。 「このシステムは、新エネルギー機関車のライフサイクル全体を管理できます」と Li Xining 氏は述べています。発生した障害に対して、システムは障害点に関するタイムリーなフィードバックを提供し、保守作業に関するガイダンスを提供します。同時に、システムは収集したデータに基づいて機関車の状態を予測し、変化する傾向を判断し、メンテナンスに関する推奨事項を提供することもできます。
さらに、ドライバーと乗客の安全を最大限に高めるために、研究開発チームはパワーバッテリーと水素燃料システムにデジタル安全保護対策を設定しました。 「機関車の電源の監視データは、車載マイコン制御システムにリアルタイムで送信されます。電源データに異常があれば、システムは早期に警告を発し、対応する措置を講じます。」言った。
省エネと消費量削減で費用対効果が高い
二酸化炭素削減に加えて、ユーザーにとって経済性が最も懸念されます。古いディーゼル機関車は、使用中に始動、停止、アイドル状態になることがよくあります。 「ハイブリッド最適制御技術を採用することにより、内燃機関 + 動力バッテリー機関車は、内燃機関が常に最適な経済速度で動作することを保証できます。」と CRRC Qishuyan Company の副総経理兼チーフエンジニアの Zhong Huaiqing 氏は述べています。
例えば、同量の油を充填して3,000トンの貨物を直線道路で牽引した場合、ディーゼル機関車＋電池機関車の航続距離は1,100km以上となり、通常の内燃機関車の1.7倍となります。 、燃料節約率は45％を超えています。
さらに、一連の新エネルギー機関車は、高効率主力コンバータシステム、永久磁石モーター、ハイブリッド電力容量管理、ブレーキエネルギー回生などの新技術も採用して、伝達効率を向上させ、エネルギー消費を削減し、発生するエネルギーの無駄を効果的に解決します。従来の機関車のアイドリングにより、エネルギー効率が向上します。
Zhong Huaiqing氏は記者団に対し、これらの新エネルギー機関車に永久磁石主電動機が装備されている場合、モーター効率は97%に達し、オプションの非同期モーターと比較して5%向上できると語った。通常の運転条件下では、1 台の機関車で年間 18,000 キロワット時の電力を節約できます。
日常的な使用コストの点でも、直列化された新エネルギー機関車の方が手頃な価格です。鉄鋼、冶金、その他の産業の古いディーゼル機関車を例にとると、年間のディーゼル消費量は約 155 トン、燃料費は約 140 万元です。同じ作業負荷の完了に従って計算すると、動力バッテリー機関車によって消費される電力は約 530,000 キロワット時になります。産業用電力の平均価格を 1 キロワット時あたり 1 元とすると、相当するコストは 53 万元以上となります。 「これにより同社は年間87万元以上、1日あたり約2,300元を節約できる」とZhong Huaiqing氏は語った。
「それだけでなく、簡素化され統一された設計により、これらの機関車の保守コストも削減できます。」 Zhong Huaiqing 氏は、たとえば、すべての機関車が同じタイプのスペア部品を使用している場合、「簡素化および統一」により、スペア部品の数を効果的に削減できると述べました。エアコンの場合、必要なスペアパーツは 1 種類だけです。この設計により、主要コンポーネントの簡素化率が 80% を超え、複数のモデル間の部品の互換性が実現し、ユーザーの現地でのメンテナンスが容易になり、機関車のメンテナンスコストが効果的に削減されます。
現在、我が国には約9,700両の古いディーゼル機関車があり、古い機関車を置き換え、インテリジェントな改造とアップグレードを促進することが急務です。鍾淮清氏は、一連の新エネルギー機関車が新エネルギー製品に対する大規模かつ多様な需要をもたらし、バッテリー、電気、モーター、その他の関連産業の活発な発展を促進すると述べた。
出典：科学技術日報
