交通脱碳——铁路够环保吗?

在Midlands Connect，我们希望就英格兰中部各种形式的交通方式脱碳的方法向英国政府提供建议。我们的第一个目标是让卡车和汽车脱碳，它们是最大的碳排放源。然而，英国政府最近宣布了从伦敦到谢菲尔德的米德兰干线的电气化。这一令人振奋的消息意味着我们所有的南北干线都将实现电气化。但是我们应该怎么处理本地服务、跨国服务和货运呢?

电池和氢技术能否在中部地区发挥作用，填补带电干线之间的空白，或者这只是一个推迟适当通电的借口?

考虑到英国铁路网络电气化的高成本，我们一直对电池和氢技术的发展很感兴趣，特别是德国石勒苏益格-荷尔斯泰因州的电池电力列车的建议，这些列车将使用现有的15kV电气化充电。这对我们中部地区来说可行吗，弥补带电干线之间的缺口，或者这只是一个推迟适当通电的借口?我们一直在研究目前最先进的技术，这是我们的发现。

电池动力的火车

对于电池电力列车，它可以在电线下运行并在移动中充电，在里程、充电速度和重量之间需要权衡。每节车厢的地板下都有4 - 5吨钛酸锂电池的空间，这将使列车重量增加约10%。这将提供大约60公里的距离，而不会对电池造成过度压力;这里的限制是至少需要30公里的电气化才能在移动中为电池充电。当然，充电可以在终点站进行，也可以在主要的车站停留一段时间，但这对于越野服务是不现实的。

很明显，电池供电可能会在大城市及其周边的短途本地服务中最有用。经济性看起来相当不错，与柴油相比节省了大量的运营成本，但英国的电气化非常昂贵，在终点站充电可能更便宜。为了实现这一目标，我们将寻找一种明智的电气化组合，以实现30公里的充电距离和可以有效完成的周转充电。

对于农村地区的服务来说，一个更实际的选择可能是纯电池列车，它将在终点站从直流电源充电。

电池供电的另一个限制是，列车最少要有三节车厢，以容纳25kV电气化的牵引设备和电池。这已经超出了农村服务的需要。如果你必须多运行50%的车厢，那么节省30%的运营成本就没有多大意义。

对于农村地区的服务来说，一个更实际的选择可能是纯电池列车，它将在终点站从直流电源充电。这就避免了对25kV牵引设备的需求，并提供了更好的范围，但对于林肯郡的农村服务来说仍然不够，该地区的线路长约130公里。在林肯郡实现这一目标的唯一方法之一是，每辆火车在林肯站10-15分钟左右充电。

使用氢

氢有不同的约束条件，即高压油箱。它们比传统的柴油罐占用更多的空间，而且将它们放置在地板下还存在安全问题。目前的设计将部分座位空间用于氢气罐，但我们准备牺牲的座位数量是有限的。也许可以在屋顶空间安装氢罐，但我们严格测量的英国网络使这成为一个相当大的挑战。

我们研究了一种配置，它的射程约为1000公里，损失了大约10%的座位。对于一天的工作来说，1000公里的航程大约是正确的，但依赖于每晚加油的能力。不幸的是，我们的农村服务经常依赖于在支线或车站稳定过夜，并在隔天晚上返回车站，所以我们要么需要双倍的行程，要么在白天让火车停运。即使我们可以重新安排运营，让所有列车每晚都返回加油中心，经济上看起来仍然相当困难。我们使用了新的政府碳成本来评估和电解产生的绿色氢，但加氢设备的回收期仍然是几十年之后。未来几十年的燃料价格有很多未知因素，所以这可能成为一些服务的最佳选择，尽管目前电池看起来是一个更安全的选择。

运费电气化

我们也一直在评估可能的经济状况运费电气化。货运所需的电力使得电池或氢技术很难应用，尽管在货运机车上安装电池是可行的，低速行驶时足够行驶15公里，但以干线速度行驶任何距离都是不切实际的。对于氢燃料来说，客运列车也存在类似的问题，因为需要牺牲相当多的列车长度来为燃料箱提供空间。不是完全不可能，但电气化是非常可取的。

与公路运输相比，铁路运输节省了大约四分之三的燃料，这意味着最大的脱碳效应来自于从公路转向铁路。

在过去几年中，英国的战略一直是为不断增长的多式联运货运市场开发二级航线。这使得货运避开了伦敦的网络限制，但却把它们放在了非电气化路线上，每小时提供一到两列货运列车。不幸的是，电气化的成本如此之高，以至于从费利克斯托到中部地区的主要货运线路的电气化回收期超过了一个世纪。

在某些方面，铁路货运的电气化是次要的，实现模式转换。与公路运输相比，铁路运输节省了大约四分之三的燃料，这意味着最大的脱碳效应来自于从公路转向铁路。然而，至少在目前，铁路电气化的成本似乎令人望而却步，这仍然令人失望。

铁路脱碳技术确实突飞猛进，看起来可能有几个可行的地方服务选择，不需要大规模的电气化。尽管如此，如果我们想要完全实现长途服务和货运的脱碳，我们仍然需要降低电气化成本。

随着2050年全英国交通脱碳的到来，铁路碳中和的竞赛开始了。在中部地区，我们很自豪能成为挑战的一部分。