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Zusammenarbeit mit Parallelsystemen quantifiziert Vorteile autonomer, batterieelektrischer Schienenfahrzeuge
Seit mehr als einem Jahrhundert werden amerikanische Güterzüge – die für den Transport eines Fünftels der Fracht des Landes verantwortlich sind – fast ausschließlich mit kohlenstoffbasierten Kraftstoffen betrieben. Doch das könnte sich im kommenden Jahrzehnt ändern, wie die Bahn feststellt ehrgeizige Bundesziele für saubere Energie die Investitionen in Elektrolokomotiven und Infrastruktur zur Unterstützung eines emissionsfreien Güterverkehrs fordern.
Eine Zusammenarbeit zwischen dem National Renewable Energy Laboratory (NREL) und Parallel Systems, einem in Los Angeles ansässigen autonomen Elektrotriebwagen-Startup, ist bereits bereit, die Dekarbonisierung des Güterverkehrs auf die Überholspur zu bringen.
Den Fortschritt vorantreiben
Die bahnbrechenden batterieelektrischen Schienenfahrzeuge von Parallel Systems stellen einen potenziellen Wandel für die Bahnindustrie dar.
Ähnlich wie die selbstfahrenden Elektroautos, die bereits auf den Straßen unterwegs sind, verwenden die Eisenbahnwaggons von Parallel batterieelektrische Motoren, Kameras, Wahrnehmungssensoren und fortschrittliche Bremssysteme, um sich auf herkömmlichen Schienen zurechtzufinden – es ist kein Bordingenieur oder Schaffner erforderlich. Doch im Gegensatz zu herkömmlichen Güterzügen, die fast ausschließlich von Dieselmotoren angetrieben werden, kombinieren die Fahrzeuge von Parallel Systems elektrische Antriebsstränge mit einer Technologie namens „Platooning“. Jeder selbstfahrende, batterieelektrische Triebwagen schiebt den vor ihm liegenden Wagen voran, wodurch der Luftwiderstand verringert und der Energiebedarf für den Antrieb des Zuges gesenkt wird.
Dieses Erklärvideo demonstriert die autonome, batterieelektrische Schienenfahrzeugtechnologie von Parallel Systems. Textversion
Und anstatt wie herkömmliche Güterzüge durch schwere Metallkupplungen verbunden zu sein, sind die autonomen Waggons von Parallel in der Lage, sich während der Fahrt nahtlos zu gruppieren und zu trennen. Dadurch können sie Bahnübergänge freihalten, indem sie automatisch trennen, damit Fahrzeuge ihre Wege kreuzen können. Durch die Kombination der hohen Frachteffizienz der Schiene mit der Flexibilität und Geschwindigkeit, die normalerweise mit Lkws verbunden ist, soll die Technologie einen schnelleren, kostengünstigeren und emissionsärmeren Gütertransport ermöglichen.
Die Schienenfahrzeuge von Parallel werden derzeit in der Praxis getestet, um ihre Gleistauglichkeit bei höheren Geschwindigkeiten und kürzeren Bremswegen im Vergleich zu herkömmlichen Zügen zu demonstrieren. Doch vor dem Einsatz benötigen diese Waggons – und die entsprechende Logistikinfrastruktur – leistungsstarke Software, um autonome Fahrzeugsteuerungen durchzuführen, Waggons abzufertigen, Flotten zu verwalten und den Terminalbetrieb abzuwickeln. Und bevor eine kostspielige physische Infrastruktur aufgebaut wird, kann Parallel wichtige Erkenntnisse zur Optimierung der Fahrzeug- und Netzwerksteuerung, der Infrastrukturplatzierung und des Rangierbahnhofbetriebs gewinnen, um sowohl Betriebskosten als auch CO2-Emissionen zu minimieren.
Dort ist NREL Kompetenz im Bereich Nutzfahrzeuge kommt ins Spiel. Mit Mitteln der Advanced Research Projects Agency–Energy (ARPA-E) und Unterstützung der University of Texas in Austin wenden NREL-Forscher die neu veröffentlichten Ergebnisse des Labors an Fortschrittliches System zur Optimierung von Lokomotivtechnologie und Schieneninfrastruktur (ALTRIOS)-Software zur Optimierung der Betriebsabläufe von Parallel. ALTRIOS, der die weltweit erste umfassende und Open-Source-Software zur Optimierung der Dekarbonisierung der Schienewird quantifizieren, wie Fahrzeuge von Parallel Systems im Vergleich zu bestehenden Lokomotiven den Energieverbrauch und die Treibhausgasemissionen senken.
„Wenn wir den Transportsektor schnell dekarbonisieren wollen, sollten wir mehr Güter auf der Schiene transportieren“, sagte Jason Lustbader von NREL, der die NREL-Forschung zu fortschrittlichen Fahrzeugen und Ladeinfrastruktur leitet und als Hauptforscher für das Projekt fungiert. „Aber es gibt viele Hindernisse, die wir überwinden müssen, um den Schienengüterverkehr zu dekarbonisieren, von der Logistik über die Terminplanung bis hin zum Aufbau der Infrastruktur.“
Zusammen werden diese beiden weltweit ersten Produkte – die Schienenoptimierungssoftware von NREL und die batterieelektrischen Schienenfahrzeuge von Parallel – dazu beitragen, einen Teil der derzeit von Straßen-Lkw beförderten Güter auf die Schiene zu verlagern und so die Dekarbonisierung im gesamten Transportwesen voranzutreiben Sektor.
Vom LKW bis zum Zug
Aber warum sollte man die Ladung vom LKW auf die Schiene verlagern? Denn der Transport von Gütern kann auf batterieelektrischen Schienenfahrzeugen erfolgen 75 % weniger Energie pro Meile als es mit einem Sattelschlepper zu transportieren. Außerdem werden dadurch Autobahnen frei, sodass Pkw leichter reisen können, was zu weniger Verkehrsstaus führt. Zusammengenommen können diese Effizienzsteigerungen zu enormen Kraftstoffeinsparungen führen und dazu beitragen, die verkehrsbedingten Treibhausgasemissionen deutlich zu reduzieren.
„Deshalb ist der Prototyp von Parallel Systems ein so spannendes, bahnbrechendes Konzept“, sagte Lustbader. „Das ist auch der Grund, warum wir ALTRIOS entwickelt haben: um dabei zu helfen, die Herausforderungen einer kosteneffizienten und schnellen Umstellung auf einen umweltfreundlicheren Bahnbetrieb zu meistern.“
Wichtig sei, so Matt Soule, Mitbegründer und CEO von Parallel Systems, dass die Verlagerung des Güterverkehrs von Straßen-Lkw auf Schienenfahrzeuge eine Chance darstelle, die umfassende Dekarbonisierung des Transportwesens zu beschleunigen.
„Die Bahnindustrie stellt einen der vielversprechendsten Wege zur Dekarbonisierung des gesamten Transportsektors dar“, sagte Soule. „Unser Ziel bei Parallel ist es, den Eisenbahnen die Werkzeuge an die Hand zu geben, die sie benötigen, um einen Teil der 940 Milliarden US-Dollar schweren US-Lkw-Branche auf die Schiene umzustellen.
„Die Partnerschaft, die wir mit NREL geschlossen haben, trägt dazu bei, dass die Technologie von Parallel Systems flexibler, reaktionsfähiger und optimierter wird – alles Vorteile, die den Eisenbahnen helfen werden, direkter mit den energieintensiveren Verkehrsträgern zu konkurrieren“, fügte er hinzu.
Auf der Suche nach einer sauberen Energiezukunft für alle bringen NREL-Forscher modernste Datenwissenschaft, fortschrittliche Analysen und technologische Durchbrüche in den Bereich der Dekarbonisierung des Güterverkehrs ein. Gemeinsam mit der Führung von Industriepartnern sieht die Zukunft des Güter- und Transportwesens immer umweltfreundlicher aus.
Erfahren Sie mehr über NRELs nachhaltige Transport- und Mobilitätsforschung und sein spezifischer Fokus auf Dekarbonisierung von Nutzfahrzeugen. Und abonnieren Sie den vierteljährlichen NREL-Newsletter für Transport- und Mobilitätsforschung. Nachhaltige Mobilität ist wichtigum über die neuesten Nachrichten auf dem Laufenden zu bleiben.
Mit freundlicher Genehmigung von NREL. Von Anna Squires
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