Godstogsmotorer er næsten udelukkende baseret på diesel. De første over-the-road-dieselgodsmotorer blev taget i brug i 1930’erne, og antallet af dieseldrevne tog i USA oversteg 1.000 i 1940 – de fleste til passagertrafik.
I henhold til de seneste tilgængelige data fra det amerikanske Bureau of Transportation Statistics (BTS) var der ved udgangen af 2018 lidt over 26.000 godslokomotiver i drift i USA og 431 AMTRAK-lokomotiver til passagertog i USA. Andre statslige transitagenturer drev regionale jernbanetjenester, der overvejende blev drevet af dieselmotorer. Med undtagelse af nogle få passagerjernbanestrækninger, der er elektrificerede (Amtraks nordøstlige korridor og Harrisburg, PA-strækningen), er resten af passagerjernbanerne og alle godstog i USA dieseldrevne, og der blev forbrugt 65 millioner galloner dieselbrændstof i 2018.
Mens den gennemsnitlige bilmotor i dag har omkring 200 hk, starter lokomotivmotorer typisk med ti gange så meget. Togoperatører er afhængige af dieseldrift i hele spektret af jernbanedriftsanvendelser:
- De mindste lokomotivmotorer (op til 2 000 hestekræfter) bruges i sporskifteoperationer på godsbanegårde til at samle og adskille tog eller bruges i korte træk af små tog.
- De kraftigste lokomotivmotorer (op til 4 500 hestekræfter) anvendes primært til langdistancegodstogdrift af USA’s fem klasse I-jernbaner, shortahul-operatører og AMTRAK-passagerlokomotiver.
Dieselmotorer har betydelige økonomiske fordele i forhold til andre energikilder til lokomotiver. Desuden accelererer diesellokomotiver hurtigt og kører ved høje hastigheder med minimale sporskader. De fungerer med samme effektivitet som elektriske lokomotiver, men kræver ikke de samme kapitalinvesteringer i understationer og elektriske distributionsnet.
Reguleringer og standarder
Dieselindustrien og jernbaneproducenterne fortsætter med at investere ressourcer og gøre fremskridt i retning af at producere den reneste togteknologi muligt. Dieselmotorteknologien i jernbanelokomotiver har gjort store fremskridt i de seneste år. Brændstofeffektiviteten er steget med 61 % siden 1980.
I 2004 offentliggjorde det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur (EPA) sin endelige Nonroad Diesel Rule, som kræver, at togmotorer skal opfylde strenge luftkvalitetsstandarder. Som en del af denne standard skal togene køre med dieselbrændstof med lavt svovlindhold, der reducerer svovlemissionerne med 99 %. Disse brændstofforbedringer vil skabe øjeblikkelige og betydelige fordele for miljøet og folkesundheden.
Samtidig vil standarderne for rene jernbaner også kræve, at der anvendes avancerede emissionskontrolteknologier svarende til dem, der allerede findes for tunge dieselbiler og -busser. Tilgængeligheden af rent ikke-vejgående dieselbrændstof betyder, at avanceret ren dieselemissionskontrolteknologi vil reducere NOx- og PM-emissionerne med 90 procent fra nye jernbanemotorer.
I dag er omdannelsen til næsten nul-emissioner i lokomotivmotorer til alle anvendelsesformål fuldført, idet nye motorer, der blev fremstillet fra 2015, nu opfylder U.S. EPA’s Tier 4-emissionsregler for både partikler og nitrogenoxider. Udskiftning af et enkelt ældre sporskifte-lokomotiv med en ny Tier 4-dieselmotor med næsten nul-emissioner kan give samme emissionsreduktion som at tage 8.000 biler af vejen i et år.
Advanced Rail Technology Deliverers Clean Air and Climate Benefits
Mens de nye Tier 4-dieselløsninger med næsten nul-emissioner til passager- og godstog er her, kan det tage noget tid at indføre dem i lokomotivparken. Forskning bekræfter, at lokomotivmotorer i gennemsnit er i drift i mere end 50 år. Det betyder, at der stadig er en stor bestand af meget ældre motorer, der er konstrueret, før der blev stillet krav om emissionsstandarder, i drift. Udskiftning af disse meget ældre lokomotiver med nye dieselmotorer med næsten ingen emissioner kan gøre meget for straks at reducere emissionerne i de lokalsamfund, hvor de anvendes.
Den globale lokomotivproducent Siemens har indgået et samarbejde med motorproducenten Cummins om at udvikle et lokomotiv med næsten ingen emissioner til AMTRAK’s aldrende flåde. Femoghalvfjerds nye AMTRAK Charger-lokomotiver forventes at blive taget i brug i 2021 med kraftige Cummins QSK90-dieselmotorer med 4.000 hk, der reducerer emissionerne med 90 % og samtidig sparer brændstof. Disse nye mere effektive dieselmotorer forventes at reducere C02-emissionerne med 10 procent.
Dieselmotorer kan integrere hybridsystemer, og der er ingen grund til, at lokomotiver ikke kan drage fordel af disse fremskridt. Dieselmotorer med næsten nul emissioner er kombineret med energibesparelser og lagringsteknologi for at levere overlegne miljøpræstationer. Motorproducenten MTU har udviklet et hybrid PowerPak-system, der kan tilpasses til enhver jernbaneapplikation for at levere en 25 procents reduktion af CO2-emissionerne sammen med Tier 4-miljøfordele.
Machine learning kan gøre store maskiner mere effektive. ProgressRail, en afdeling af udstyrsproducenten Caterpillar, integrerede avanceret elektronisk styring i de nyeste lokomotivdesigns, der kobler Tier 4-fordelene ved reduktion af emissioner tæt på nul med brændstofbesparende ydeevne. Hvis du nogensinde har set et lokomotiv i aktion, har du måske bemærket flere lokomotiver, der kører sammen for at flytte passager- eller jernbanevogne. De seneste elektroniske innovationer gør det muligt for disse motorer at køre så effektivt som muligt og eliminere tomgangskørsel for at levere overlegen brændstofbesparelse.
Den oprindelige dieselmotor, der blev patenteret af Rudolph Diesel for over 100 år siden, var designet til at køre på biobrændstoffer. I dag gælder det samme, da gamle og nye dieselmotorer kan køre på vedvarende dieselbrændstof og biodieselblandinger af høj kvalitet for at opnå betydelige reduktioner i drivhusgasemissionerne. VirginAtlantic, der driver Brightline højhastighedstogstjenesten for passagerer i Florida, har forpligtet sig til at anvende biodiesel for at reducere turens CO2-fodaftryk med 20 %.