[ad_1]
Alors que les États-Unis abandonnent les voitures et les camions à combustibles fossiles, des scientifiques du Département américain de l’énergie (BICHE) Laboratoire national d’Argonne et Laboratoire national d’Oak Ridge (ORNL) explorent des options pour un autre moyen de transport : le train. La recherche se concentre sur l’hydrogène zéro carbone et d’autres carburants à faible teneur en carbone comme alternatives viables au diesel pour l’industrie ferroviaire.
Des chercheurs de l’ORNL et du Laboratoire national d’Argonne travailleront avec Wabtec, l’un des principaux fabricants de locomotives de fret, pour développer le matériel et les stratégies de contrôle d’un moteur monocylindre bicarburant afin de démontrer la viabilité de l’utilisation de carburants alternatifs pour les locomotives. L’objectif de l’équipe est de réduire les émissions de carbone des quelque 25 000 locomotives déjà utilisées en Amérique du Nord. Crédit : ORNL, Département américain de l’énergie
Les deux laboratoires ont conclu des accords de recherche et développement coopératifs avec Wabtec, l’un des principaux fabricants de locomotives de fret. L’accord Argonne et Wabtec inclut également Convergent Science, un développeur de logiciels. Le projet durera quatre ans.
Les chercheurs de l’équipe multidisciplinaire ont lancé le projet et célébré l’installation du moteur de locomotive monocylindre bicarburant de la société de technologie ferroviaire Wabtec au National Transportation Research Center, une installation utilisateur désignée par le DOE située à ORNLlors d’un événement le 9 novembre.
« Bien que l’hydrogène ait été utilisé dans les moteurs à combustion légers, il s’agit encore d’un tout nouveau domaine de recherche dans les applications ferroviaires. — Muhsin Ameen, chercheur principal à Argonne
L’hydrogène comme carburant présente de nombreux avantages, mais les moteurs des locomotives doivent être modifiés pour assurer un fonctionnement sûr, efficace et propre. L’équipe développera du matériel et des stratégies de contrôle pour le moteur, qui fonctionnera à l’hydrogène et au diesel pour démontrer la viabilité de l’utilisation de carburants alternatifs.
« Nous sommes ravis de faire partie de cette collaboration car elle répond au besoin de décarboniser l’industrie ferroviaire en faisant progresser la technologie des moteurs à hydrogène pour les locomotives actuelles et futures », a déclaré Josh Pihl, un ORNL chercheur distingué et chef de groupe pour la recherche appliquée sur la catalyse et les émissions.« C’est également un exemple parfait de la façon dont une collaboration financée par le DOE entre l’industrie et les laboratoires nationaux peut accélérer le développement et la commercialisation de technologies pour aider à réduire les émissions de carbone provenant des transports.
Pihl a déclaré que le projet s’aligne sur les objectifs de BICHE‘s Vehicle Technologies Office d’utiliser des carburants à faible émission de carbone dans les secteurs de transport difficiles à électrifier. Bien que l’électrification des véhicules soit une stratégie efficace pour réduire les émissions de carbone de certaines parties du secteur des transports, les chemins de fer sont considérés comme plus difficiles en raison du coût élevé de la construction d’un seul système ferroviaire électrifié coordonné à travers l’Amérique du Nord. Chaque année, le parc ferroviaire nord-américain émet environ 87,6 milliards de livres de dioxyde de carbone, l’un des principaux moteurs du changement climatique.
Les chercheurs explorent le potentiel de la technologie des moteurs à combustion à hydrogène dans l’industrie ferroviaire, a déclaré Muhsin Ameen, chercheur principal à Argonne. L’hydrogène est un vecteur énergétique qui peut être produit à partir de sources d’énergie propres telles que l’énergie solaire et éolienne. Les scientifiques étudient les véhicules à hydrogène depuis des décennies.
« Pour réduire les émissions de dioxyde de carbone à zéro net d’ici 2050, nous devons apporter des améliorations spectaculaires à l’efficacité énergétique et aux émissions dans l’ensemble du système de transport, y compris les chemins de fer », a déclaré Ameen.« L’hydrogène a été utilisé dans les moteurs à combustion légers. Cependant, l’hydrogène est un domaine de recherche plus récent dans les applications ferroviaires.
L’équipe de recherche développe une technologie de combustion pour alimenter la prochaine génération de trains avec jusqu’à 100 % d’hydrogène et d’autres carburants à faible teneur en carbone. L’objectif de l’équipe est de concevoir des moteurs de train qui fourniront la même puissance, la même autonomie et la même rentabilité que la technologie diesel actuelle.
« Cette collaboration avec les laboratoires nationaux d’Argonne et d’Oak Ridge avec BICHE ce soutien fera progresser le développement de la technologie de l’hydrogène au sein des plates-formes de pointe existantes de Wabtec pour les moteurs à vitesse moyenne. Les chemins de fer seront en mesure de réduire considérablement les émissions et les coûts d’exploitation tout en maintenant les points communs au sein de leur flotte actuelle de trains », a déclaré James Gamble, vice-président d’Engine & Technologie des solutions d’alimentation chez Wabtec.
Dans la première phase du projet, le ORNL l’équipe travaillera sur les modifications matérielles pour la modernisation des locomotives. Leur objectif est de réduire CO2 émissions des quelque 25 000 locomotives déjà utilisées en Amérique du Nord. Les locomotives ont une durée de vie de plus de 30 ans, le remplacement de l’ensemble de la flotte prendrait donc des décennies.
Au cours de la deuxième phase du projet, Argonne s’appuiera sur plus d’une décennie d’expérience dans la modélisation de l’injection et de la combustion d’hydrogène pour créer un cadre de modélisation pour étudier les technologies de combustion et de contrôle des émissions utilisées dans les moteurs à combustion à hydrogène. Des experts en injection de carburant, en modélisation de la cinétique et de la combustion, en optimisation de la conception, en calcul haute performance et en apprentissage automatique prendront en charge le projet du début à la fin.
À la fois, ORNL et Wabtec continuera à modifier le matériel du moteur pour augmenter la quantité d’hydrogène pouvant être utilisée. L’équipe vise à remplacer complètement le diesel par de l’hydrogène ou des carburants à faible teneur en carbone dans les nouvelles locomotives.
Les scientifiques utilisent les ordinateurs hautes performances d’Argonne pour développer des logiciels de simulation. Cet outil aidera à prédire le comportement des moteurs à combustion lorsque les conditions de fonctionnement changent et que le matériel est modifié. Les simulations aident les chercheurs à comprendre le processus de combustion, qui stimule l’efficacité du moteur et réduit les émissions.
Chaque locomotive à moteur diesel convertie en une source d’énergie à zéro ou à faible émission de carbone devrait économiser jusqu’à 5,6 millions de livres de dioxyde de carbone par an.
Aux côtés d’Ameen, l’équipe d’Argonne comprend le chef de groupe et chercheur principal Riccardo Scarcelli, le boursier postdoctoral Samuel Kamouz et le chercheur principal sur les moteurs Christopher Powell.
En plus de Pihl, le ORNL L’équipe comprend les ingénieurs de recherche Dean Edwards et Eric Nafziger et le mécanicien de recherche Steve Whitted.
Le projet est financé par le Vehicle Technologies Office sous BICHEOffice de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables et Wabtec. Les contributions en nature sont fournies par Wabtec et Convergent Science. La Federal Railroad Administration du Département des transports des États-Unis finance également des recherches connexes sur l’utilisation sécuritaire de l’hydrogène dans les moteurs de locomotives.
Société Wabtec (NYSE: WAB) se concentre sur la création de solutions de transport qui déplacent et améliorent le monde. La société est l’un des principaux fournisseurs mondiaux d’équipements, de systèmes, de solutions numériques et de services à valeur ajoutée pour les industries ferroviaires de fret et de transit, ainsi que pour les marchés minier, maritime et industriel. Wabtec est un leader de l’industrie ferroviaire depuis plus de 150 ans et a pour vision de parvenir à un système ferroviaire à zéro émission aux États-Unis et dans le monde. Visitez le site Web de Wabtec à : www.wabteccorp.com.
UT-Battelle gère ORNL pour le Bureau des sciences du Département de l’énergie, le plus grand soutien de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis. L’Office of Science s’efforce de relever certains des défis les plus urgents de notre époque. Pour plus d’informations, rendez-vous sur energy.gov/science.
Laboratoire National d’Argonne cherche des solutions aux problèmes nationaux pressants en science et technologie. Premier laboratoire national du pays, Argonne mène des recherches scientifiques fondamentales et appliquées de pointe dans pratiquement toutes les disciplines scientifiques. Les chercheurs d’Argonne travaillent en étroite collaboration avec des chercheurs de centaines d’entreprises, d’universités et d’agences fédérales, étatiques et municipales pour les aider à résoudre leurs problèmes spécifiques, faire progresser le leadership scientifique américain et préparer la nation à un avenir meilleur. Avec des employés de plus de 60 nations, Argonne est gérée par UChicago Argonne, SARL pour l’Office of Science du Département américain de l’énergie.
Bureau des sciences du département américain de l’énergie est le plus grand soutien de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis et s’efforce de relever certains des défis les plus urgents de notre époque. Pour plus d’informations, visitez https://energy.gov/science.
Avec l’aimable autorisation du Laboratoire national d’Argonne
Histoires liées :
Vous appréciez l’originalité et la couverture de l’actualité des technologies propres de CleanTechnica ? Envisagez de devenir membre, supporteur, technicien ou ambassadeur de CleanTechnica – ou un mécène sur Patreon.
Vous ne voulez pas manquer une histoire de technologies propres ? Inscrivez-vous pour recevoir les mises à jour quotidiennes de CleanTechnica par e-mail. Ou suivez-nous sur Google Actualités !
Vous avez un conseil pour CleanTechnica, souhaitez faire de la publicité ou suggérer un invité pour notre podcast CleanTech Talk ? Contactez-nous ici.
[ad_2]
Source link -13