Motorii de trenuri de marfă se bazează aproape exclusiv pe motoare diesel. Primele motoare diesel de marfă pe șosea au intrat în serviciu în anii 1930, iar numărul trenurilor cu motoare diesel din SUA a depășit 1.000 în 1940 – majoritatea pentru serviciul de pasageri.
Potrivit celor mai recente date disponibile de la Biroul de Statistică a Transporturilor din SUA (BTS), la sfârșitul anului 2018, puțin peste 26.000 de locomotive de marfă erau în funcțiune în SUA, iar 431 de locomotive pentru transportul feroviar de pasageri AMTRAK. Alte agenții de tranzit de stat operau servicii feroviare regionale alimentate predominant cu motoare diesel. Cu excepția câtorva linii feroviare de pasageri care sunt electrificate (coridorul de nord-est al Amtrak și linia Harrisburg, PA), restul căilor ferate de pasageri și toate căile ferate de marfă din SUA sunt alimentate cu motorină, consumând 65 de milioane de galoane de motorină în 2018.
În timp ce motorul mediu al unui autoturism are astăzi aproximativ 200 CP, motoarele de locomotivă pornesc de obicei de la o putere de zece ori mai mare. Operatorii feroviari se bazează pe energia diesel în întreaga gamă de aplicații ale energiei feroviare:
- Cele mai mici motoare de locomotivă (până la 2.000 de cai putere) sunt utilizate în operațiunile de schimbare a macazului în triajele de marfă pentru a asambla și dezasambla trenurile sau sunt utilizate în cursele scurte de trenuri mici.
- Cele mai puternice motoare de locomotivă (până la 4.500 de cai putere) sunt utilizate în principal pentru operațiunile trenurilor de marfă pe distanțe lungi de către cele cinci căi ferate americane de clasa I, operatorii de shortahul și locomotivele pentru transportul feroviar de călători AMTRAK.
Motoarele diesel au avantaje economice substanțiale față de alte surse de energie pentru locomotive. În plus, locomotivele diesel accelerează rapid și rulează la viteze mari, cu deteriorări minime ale căii ferate. Ele funcționează cu o eficiență similară cu cea a locomotivelor electrice, dar nu necesită investiții de capital în substații și rețele de distribuție electrică.
Reglementări și standarde
Industria diesel și producătorii feroviari continuă să investească resurse și să facă pași înainte pentru a produce cea mai curată tehnologie feroviară posibilă. Tehnologia motoarelor diesel din locomotivele feroviare a avansat dramatic în ultimii ani. Eficiența combustibilului a crescut cu 61% din 1980.
În 2004, Agenția de Protecție a Mediului din SUA (EPA) a publicat Regula finală Nonroad Diesel care va impune ca motoarele de tren să respecte standarde stricte de calitate a aerului. Ca parte a acestui standard, trenurile vor trebui să funcționeze folosind combustibil diesel cu conținut scăzut de sulf care să reducă emisiile de sulf cu 99 la sută. Aceste îmbunătățiri ale combustibilului vor crea beneficii imediate și semnificative pentru mediu și sănătatea publică.
În același timp, standardele feroviare nepoluante vor impune, de asemenea, utilizarea unor tehnologii avansate de control al emisiilor, similare cu cele deja existente pentru camioanele și autobuzele diesel de mare tonaj. Disponibilitatea combustibilului diesel nepoluant non-road înseamnă că tehnologia avansată de control al emisiilor diesel nepoluant va reduce cu 90 la sută emisiile de NOx și PM de la noile motoare feroviare.
În prezent, transformarea către emisii aproape zero la motoarele de locomotivă pentru fiecare aplicație este completă, noile motoare fabricate începând cu 2015 atingând în prezent reglementările EPA Tier 4 ale SUA privind emisiile, atât pentru pulberi în suspensie, cât și pentru oxizi de azot. Înlocuirea unei singure locomotive de schimbare de macaz mai vechi cu un nou motor diesel Tier 4 cu emisii aproape zero poate genera aceleași beneficii de reducere a emisiilor ca și cum ar retrage 8.000 de mașini de pe șosele timp de un an.
Tehnologia feroviară avansată oferă beneficii pentru aer curat și climă
În timp ce noile soluții diesel Tier 4 cu emisii aproape zero pentru transportul feroviar de călători și de marfă sunt aici, introducerea lor în flota de locomotive poate dura ceva timp. Cercetările confirmă faptul că motoarele de locomotivă sunt în serviciu în medie mai mult de 50 de ani. Acest lucru înseamnă că există o populație mare de motoare mult mai vechi, proiectate înainte de impunerea standardelor de emisii, care sunt încă în funcțiune. Înlocuirea acestor locomotive mult mai vechi cu noi motoare diesel cu emisii aproape zero poate contribui foarte mult la reducerea imediată a emisiilor în comunitățile pe care le deservesc.
Producătorul global de locomotive Siemens a încheiat un parteneriat cu producătorul de motoare, Cummins, pentru a dezvolta o locomotivă cu emisii aproape zero pentru flota îmbătrânită a AMTRAK. Șaptezeci și cinci de locomotive noi AMTRAK Charger sunt așteptate să intre în serviciu în 2021, alimentate cu motoare diesel puternice Cummins QSK90 de 4.000 CP, pentru a reduce emisiile cu 90% și a economisi, de asemenea, combustibil. Se așteaptă ca aceste noi motoare diesel mai eficiente să reducă emisiile de C02 cu 10 procente.
Motoarele diesel sunt capabile să integreze sisteme hibride și nu există niciun motiv pentru care locomotivele să nu poată beneficia de aceste progrese. Motoarele diesel cu emisii aproape zero sunt cuplate cu tehnologii de economisire și stocare a energiei pentru a oferi performanțe de mediu superioare. Producătorul de motoare MTU a dezvoltat un sistem hibrid PowerPak care poate fi personalizat pentru orice aplicație feroviară pentru a oferi o reducere cu 25% a emisiilor de CO2, alături de beneficiile de mediu Tier 4.
Învățarea mașinilor poate face ca mașinile mari să fie mai eficiente. ProgressRail, o divizie a producătorului de echipamente Caterpillar, a integrat controale electronice avansate în cele mai recente modele de locomotive care cuplează beneficiile reducerii emisiilor aproape de zero Tier 4 cu performanțele de economisire a combustibilului. Dacă ați văzut vreodată o locomotivă în acțiune, este posibil să fi observat mai multe locomotive care funcționează în compunere pentru a deplasa vagoane de pasageri sau vagoane. Cele mai recente inovații electronice permit acestor locomotive să funcționeze cât mai eficient posibil și să elimine mersul la ralanti pentru a oferi performanțe superioare de economisire a combustibilului.
Motorul diesel original patentat de Rudolph Diesel în urmă cu peste 100 de ani a fost proiectat să funcționeze cu biocombustibili. Același lucru este valabil și astăzi, deoarece motoarele diesel vechi și noi pot funcționa cu motorină regenerabilă și cu amestecuri de înaltă calitate de biodiesel pentru a obține reduceri semnificative ale emisiilor de gaze cu efect de seră. VirginAtlantic, care operează serviciul feroviar de pasageri de mare viteză Brightline în Florida, s-a angajat să utilizeze biodiesel pentru a reduce amprenta de carbon a călătoriei cu 20 %.