Unidade múltipla elétrica de bateria - Battery electric multiple unit
Uma unidade múltipla elétrica a bateria (BEMU) , vagão elétrico a bateria ou vagão acumulador é uma unidade múltipla eletricamente acionada ou vagão ferroviário cuja energia é derivada de baterias recarregáveis que acionam os motores de tração .
As principais vantagens desses veículos é que eles não usam combustíveis fósseis como carvão ou óleo diesel , não emitem gases de escapamento e não exigem que a ferrovia tenha infraestrutura cara, como trilhos elétricos ou catenária aérea . No lado negativo está o peso das baterias, que aumenta o peso do veículo, e seu alcance antes de recarregar entre 300 e 600 quilômetros (186 e 373 mi). Atualmente, as unidades elétricas a bateria têm um preço de compra e custo operacional mais elevados do que os vagões a gasolina ou a diesel. Uma ou mais estações de carregamento são necessárias ao longo das rotas em que operam, a menos que a operação seja em uma mistura de via eletrificada e não eletrificada, com as baterias sendo carregadas a partir da via eletrificada.
A tecnologia de bateria melhorou muito nos últimos 20 anos, ampliando o escopo de uso de trens de bateria, afastando-se de aplicações de nicho limitado. A Vivarail, no Reino Unido, afirma que seus trens têm um alcance de 160 quilômetros apenas com a energia da bateria, com um tempo de carregamento de 10 minutos. Esses tipos de intervalos e tempos de recarga da bateria ampliam muito o escopo de uso da bateria ou de trens elétricos a bateria. Apesar do aumento da compra, em certas linhas ferroviárias, os trens de bateria são economicamente viáveis, pois o custo e a manutenção muito elevados da eletrificação da linha completa são eliminados. Anteriormente, incorporar linhas não eletrificadas pouco usadas em uma rede eletrificada significava estender a infraestrutura elétrica cara, tornando muitas extensões inviáveis. Os trens elétricos a bateria modernos têm a capacidade de operar em ambos os tipos de trilhos. Uma série de redes de metrô em todo o mundo estenderam linhas de metrô eletrificadas usando a tecnologia de bateria elétrica, com várias redes considerando a opção.
Desde março de 2014, os trens de bateria de passageiros estão em operação no Japão em várias linhas. A Áustria tem trens aéreos / bateria que se tornaram operacionais em 2019. A Grã-Bretanha testou com sucesso a tarifa de pagamento de passageiros híbridos cabos aéreos / trens de bateria de lítio em janeiro e fevereiro de 2015.
História
.jpg)
Os experimentos com vagões acumuladores, como eram originalmente chamados, foram realizados por volta de 1890 na Bélgica, França, Alemanha e Itália. A implementação total de trens de bateria foi realizada com vários graus de sucesso. Nos EUA, vagões do tipo Edison-Beach , com baterias de níquel-ferro foram usados a partir de 1911. Na Nova Zelândia, um vagão elétrico Edison com autonomia de 160 km operou de 1926 a 1934 no Little River de 34 km Linha de ramal . A bateria de níquel-zinco Drumm foi usada em quatro conjuntos de 2 carros entre 1932 e 1946 na Harcourt Street Line na Irlanda . A British Railways usou baterias de chumbo-ácido em um British Rail BEMU de 1958 a 1966 na linha de 38 milhas de Aberdeen a Ballater , na Escócia . O BEMU foi um sucesso, porém foi desativado quando a linha foi fechada. Um BEMU foi restaurado operando como um trem de manobra até que as instalações de carregamento de bateria adequadas sejam construídas. Na Alemanha, entre 1955 e 1995, as ferrovias da Deutsche Bahn operaram com sucesso 232 vagões DB Classe ETA 150 utilizando baterias de chumbo-ácido .
Supercapacitores
Vários fabricantes de bondes estão oferecendo bondes com bateria que combinam a bateria de tração com um supercapacitor que será carregado a cada parada. A principal motivação para o uso de bondes movidos a bateria é evitar a instalação de sistema de eletrificação ferroviária . Usar o carregamento de reforço em cada parada permite diminuir o tamanho da bateria de tração necessária. Espera-se que essa tecnologia seja transferida para trens completos.
Os eléctricos CAF Urbos 3 foram encomendados para o MetroCentro de Sevilha com o sistema Acumulador de Carga Rápida que utiliza fios aéreos curtos em cada paragem para carregamento. Os bondes de Sevilha estão em operação desde a Páscoa de 2011.
Três carros elétricos da Siemens serão usados pela Education City em Doha , capital do Catar . A rede foi inaugurada em 2010. Não foram instalados cabos aéreos , pois os 10 bondes Avenio serão movidos pelo sistema Siemens Sitras HES ( Hybrid Energy Storage ), uma combinação de um supercapacitor e bateria de tração que são carregados a cada parada por meio de um overhead trilho condutor .
Desde Novembro de 2008, está em serviço regular um eléctrico Combino com quatro carros eléctricos equipados com o sistema Sitras HES, de Almada ao Seixal, Portugal. É capaz de percorrer distâncias de 2.500 metros sem fios aéreos.
Uma série de bondes sem catenária foram abertos na China e recarregam em paradas e terminais de bonde. A linha de bonde Huai'an de 20,3 km na China, inaugurada em fevereiro de 2016. A linha é totalmente livre de catenária, utilizando bondes movidos a bateria fornecidos pela CRRC Zhuzhou que recarregam nas paradas de bonde.
Por país
Austrália
O serviço Byron Bay Train em Byron Bay , New South Wales opera um vagão histórico da classe 600 . O vagão era anteriormente movido a diesel que funcionou de 1949 a 1994. O vagão teve o equipamento diesel retirado com motores elétricos de tração instalados, sendo convertido em energia solar por meio de um conjunto de baterias para armazenar a energia solar gerada nos painéis do teto dos vagões. O trem solar entrou em uso operacional em uma seção anteriormente desativada da linha através de Byron Bay em 2017. Acredita-se que seja o primeiro trem movido a energia solar do mundo.
Os bondes CAF Urbos 3 movidos a supercapacitor operam na rede de Newcastle Light Rail com os bondes sendo recarregados a cada parada. As redes de metrô de superfície Canberra e Parramatta também estão planejando introduzir veículos CAF Urbos 3 movidos a bateria em suas redes. Eles funcionarão com bateria em partes selecionadas de suas redes.
Áustria
A Ferrovia Federal Austríaca adquiriu 189 trens Siemens Desiro ML de 2013 a 2020. Um desses trens foi convertido em uma unidade múltipla elétrica de bateria e com a marca cityjet eco . A versão elétrica a bateria do trem da Siemens está equipada para operar com baterias e cabos aéreos, com autonomia de bateria de apenas 80km e velocidade máxima de 100 km / h em modo bateria. Os trens serão testados em linhas ferroviárias regionais e suburbanas em trilhos eletrificados e não elétricos. Os serviços de teste começaram em setembro de 2019 na linha Kamp Valley entre Horn e St. Pölten .
Dinamarca
A partir do final de 2020, os trens de bateria Stadler FLIRT Akku serão testados em duas linhas, a linha de 25 km de Helsingør a Hillerød na Zelândia do Norte e a linha de 18 km de Lemvig no norte da Jutlândia Ocidental. Se for bem-sucedido, os trens estarão totalmente operacionais, substituindo os trens a diesel existentes em 2025.
França
Em janeiro de 2021, a Bombardier assinou um novo contrato para reformar e introduzir uma pré-série de cinco trens AGC movidos a bateria até 2023, em colaboração com a SNCF e cinco regiões francesas, incluindo Auvergne-Rhône-Alpes , Hauts-de-France , Nouvelle- Aquitânia , Occitânia e Provença-Alpes-Côte d'Azur . Os 5 trens AGC serão modificados para funcionar com bateria para ajudar a descarbonizar o transporte ferroviário francês. A ideia é converter trens autopropelidos de alta capacidade de modo duplo ( catenária e diesel) em AGCs de modo duplo movidos a bateria. Este projeto oferece uma prova de conceito e um caminho a seguir para eliminar os trens a diesel até 2035, uma meta definida pelo governo francês e pela SNCF .
Alemanha
Em 1887, os primeiros vagões acumuladores alemães foram colocados em serviço pela Royal Bavarian State Railways .
DB Class ETA
Classes pré- Segunda Guerra Mundial ETA 177 a 180. O pós-guerra DB Class ETA 176 (mais tarde 517) e finalmente terminou com DB Class ETA 150 (mais tarde 515) . Estes últimos foram usados até 1995, tendo sido desde então modernizados no Nokia ETA , pintados em cinza claro e verde e implantados na chamada Nokia Railway (número de horário RB 46), hoje o Glückauf-Bahn de Gelsenkirchen via Wanne-Eickel para Bochum .
Stadler Flirt Akku
Em julho de 2019, a autoridade ferroviária de Schleswig-Holstein NAH.SH concedeu à Stadler um pedido de € 600 milhões para 55 trens de unidades múltiplas Flirt Akku alimentados por bateria, juntamente com manutenção por 30 anos. Os trens, que oferecem 150 km de autonomia de bateria, começarão a entrar em serviço em 2022, substituindo as DMUs em rotas não eletrificadas.
Siemens Mireo Plus B
As cinco rotas de: Offenburg a Freudenstadt / Hornberg, Offenburg a Bad Griesbach, Offenburg a Achern, Achern a Ottenhöfen e Biberach (Baden) a Oberharmersbach-Riersbach operarão a partir de dezembro de 2023 na via eletrificada e não eletrificada, o Seimens Mireo Plus B de 120 assentos trens de linha de energia alimentados por bateria / suspensos. Em operação apenas com bateria, os trens têm um alcance de 80 quilômetros.
Georgia
A New Athos Cave Railway na Abkhazia, no país da Geórgia, tem três unidades elétricas de bateria de bitola estreita construídas pela Railroad Machinery Plants de Riga, na Letônia . Dois trens Ep «Tourist» foram construídos em 1975 e posteriormente modernizados em 2005 e 2009, e o novo trem Ep-563 foi construído em 2014. Desde 2014, este foi o único trem em uso. O primeiro trem Ep é baseado na estação de Anakopea para dobrar o trem Ep 563 em caso de avaria. Outro trem Ep está baseado no depósito. Cada trem consiste em 6 vagões, incluindo 1 vagão de controle com motores e equipamento de força e 5 vagões para passageiros. Ambos os modelos podem funcionar em um terceiro trilho com 300 V DC ou baterias com 240 V DC sendo usadas para seções curtas não eletrificadas em comutadores sem um terceiro trilho, e também em estações de passageiros onde o terceiro trilho não tem tensão por razões de segurança.
Hungria
Cinquenta trens elétricos a bateria serão entregues gradualmente de 2023 a 2029 para uso nas ferrovias da Hungria. Os trens terão uma autonomia de 80-120 km com velocidade de 100 km / h. A linha 29 receberá o primeiro lote de trens e, em seguida, outros trens operacionais na linha reconstruída Budapeste-Lajosmizsei. Os novos trens elétricos a bateria também estarão operacionais nas linhas: Győr para Szombathely, Miskolc para Ózd, Esztergom para Komárom, Győr para Keszthely para Kaposvár para Pécs e Szolnok para Hatvan para Somoskőújfalu.
Os trens elétricos a bateria serão capazes de operar tanto em linhas aéreas eletrificadas de 25kV 50Hz quanto em linhas não eletrificadas usando a energia da bateria.
Irlanda
Entre 1932 e 1949, dois trens elétricos a bateria funcionaram com sucesso entre Dublin e Bray. Dois trens adicionais foram construídos e colocados em serviço em 1939, também operando até 1949. As baterias do trem foram carregadas em cada terminal por meio de uma picape suspensa. O trem podia atingir 60 mph / 105 km / h, embora as velocidades de serviço fossem tipicamente limitadas a 40 mph / 66 km / h.
Em 2019, Iarnród Éireann anunciou que compraria 250 novos vagões, com opção de até 600, em um período de 10 anos, para uso na rede DART . O pedido consistirá em unidades múltiplas elétricas e unidades múltiplas elétricas de bateria.
Japão
Trem-bala N700S
O trem N700s teve o backup de bateria introduzido em junho de 2020. As baterias fornecem energia ao trem em velocidade reduzida para a estação mais próxima quando ocorrem quedas de energia. O trem opera na linha Tokaido Shinkansen entre Tóquio e Shin-Osaka, e na linha Sanyo Shinkansen entre Shin-Osaka e Hakata.
NE Train Smart Denchi-kun
No Japão, a JR East testou um vagão elétrico com bateria " NE Train Smart Denchi-kun " a partir de 2009. Este veículo é capaz de operar sob cabos aéreos de 1.500 V DC ou apenas com energia da bateria por uma distância de até 50 km de uma sobrecarga fonte de energia. As baterias são carregadas através do pantógrafo quando operando sob uma fonte elétrica suspensa ou em uma instalação de recarga especialmente construída.
EV-E301 series
A partir de março de 2014, uma unidade múltipla elétrica com bateria de dois carros, a série EV-E301 com fio aéreo de 1.500 V DC e capacidade de energia da bateria, entrou em serviço lucrativo na Linha Karasuyama não eletrificada de 20 km (12 mi) .
Desde 4 de março de 2017, trens elétricos com bateria substituíram completamente várias unidades a diesel nesta rota. Existem quatro conjuntos para dois carros em operação, cada um equipado com uma bateria de íon-lítio de 190 kWh.
Os trens recarregam suas baterias na Estação Karasuyama (fim da linha) por meio de seus pantógrafos , usando uma barra condutora rígida colocada onde estariam os fios aéreos, conectados à rede elétrica local. Na outra extremidade, em Hōshakuji , a linha Karasuyama encontra a eletrificada linha principal Tohoku . Os trens então continuam pela linha principal eletrificada de Tohoku até Utsunomiya , onde os passageiros podem mudar para trens de alta velocidade Shinkansen .
BEC819 series
A partir de abril de 2016, JR Kyushu iniciou a operação experimental de um trem BEMU da série BEC819 de dois carros , apelidado de "DENCHA", em parte da Linha Principal de Chikuhō , com serviço lucrativo programado para outubro do mesmo ano, e mais seis trens planejados a ser introduzido na linha na primavera de 2017. Também pode ser alimentado por linha de alimentação CA suspensa. Os trens elétricos a bateria da série BEC819 tornaram-se operacionais nos serviços diretos da Linha Fukuhoku Yutaka em outubro de 2016, que é eletrificada a 20 kV 60 Hz AC e a linha principal não eletrificada Chikuhō, conhecida como "Linha Wakamatsu", entre Orio e Wakamatsu.
A capacidade da bateria é de 360 kWh.
Em 2019, um total de 11 novos trens BEC819 foram introduzidos na Linha Kashii , substituindo todas as unidades múltiplas a diesel anteriormente operadas naquela linha. Isso elevou o número total de composições BEC819 em serviço de receita para 18.
EV-E801 series
Um novo trem BEMU de dois carros da série EV-E801 foi introduzido na Linha Oga não eletrificada de 26,6 km (16,5 mi) na Prefeitura de Akita em março de 2017. Ele compartilha algumas características com os trens BEC819: usa uma bateria de 360 kWh e é recarregado a partir de uma fonte aérea de 20 kV 50 Hz AC em vez de uma fonte aérea de 1.500 V DC usada pelos trens EV-E301 anteriores.
Reino Unido
Historicamente, vários trens elétricos a bateria têm sido usados nas ferrovias britânicas. O British Rail BEMU foi retirado de serviço porque a linha de Aberdeen para Ballater, na Escócia, foi fechada em 1966. Os trens foram reformados e estão prontos para serem reutilizados na Royal Deeside Railway . A British Rail Class 419 , van com motor de bagagem, operou de 1959 a 2004, podendo funcionar com baterias ou com um terceiro trilho , sendo usado para curtos trechos não eletrificados em cais.
O Reino Unido tem quase dois terços, 58%, da rede ferroviária de 20.000 milhas em trilhos não eletrificados, que consome 469 milhões de litros de diesel a cada ano. Mark Carne da Network Rail , responsável pelos trilhos da rede ferroviária britânica, afirmou em março de 2017: "A ideia de que é preciso eletrificar uma rota inteira não é mais necessariamente o caso. Acho que onde temos trens híbridos , que abre muitas oportunidades interessantes para eletrificação parcial. " Carne também afirmou: "a tecnologia estava avançando em um ritmo tal que uma melhor confiabilidade poderia ser alcançada sem a construção de cabos aéreos feios". Ele acrescentou que os desenvolvimentos em baterias são tais que em breve poderá ser econômico trocar os motores diesel por baterias ou dispositivos híbridos, economizando assim o grande custo de instalação de linhas de força acima de cada seção da via.
Empresas como a Hitachi , Vivarail e Bombardier , sediadas no Reino Unido , se comprometeram ou estão produzindo trens elétricos a bateria. Esses trens serão novas unidades ou conversão de unidades existentes, para cumprir os objetivos da introdução da Network Rail de trens movidos a bateria.
Em 2015, um único Electrostar Classe 379 , após a instalação de baterias elétricas de lítio, iniciou as operações de passageiros na Mayflower Line em Essex. O trem pode viajar até 60 milhas (97 km) com a energia armazenada nas baterias e também recarregando as baterias por meio dos fios aéreos quando em seções eletrificadas da linha, nas estações e via regeneração de freio . O julgamento durou um mês, de janeiro a fevereiro. Network Rail refere-se a este modelo de protótipo e seus possíveis descendentes futuros como Independently Powered Electric Multiple Units (IPEMU).
Um mês após o teste em março de 2015, a introdução de trens movidos a bateria foi proposta pela Network Rail para consideração para as quinze estações de 27 milhas operadas a diesel de Wrexham para Bidston , Borderlands Line . [1] O objetivo é fundir a linha no terceiro trilho elétrico Merseyrail Wirral Line que se estende até a seção subterrânea do centro da cidade de Liverpool , tornando Wrexham um dos terminais da linha. A linha é operada por trem a diesel, incapaz de progredir para o terceiro trilho elétrico subterrâneo de Birkenhead e túneis e estações Liverpool Merseyrail. Se os trens de bateria forem introduzidos nos túneis, a linha Borderlands será incorporada à Linha Wirral, tornando-se uma linha de metrô urbana entre Liverpool e Wrexham.
Os trens operados a diesel na lenta linha Borderlands terminam na estação ferroviária de Bidston em Birkenhead, com os passageiros tendo que trocar de trem para a rede elétrica Merseyrail para seguir para o centro de Liverpool. A Network Rail propôs o uso de material circulante alimentado por bateria dupla / terceiro trilho sem eletrificação completa da linha, proporcionando um método mais barato de incorporar a linha na Linha Wirral. Os trens só vão terminar em Wrexham, enquanto no final da linha de Liverpool os trens continuarão ao redor do circuito dos túneis subterrâneos eletrificados do centro da cidade de Liverpool com treze paradas. Conforme o trem prossegue na linha eletrificada em loop de Bidston e de volta, as baterias do trem são carregadas.
Classe 777
A Autoridade Combinada da Região da Cidade de Liverpool anunciou em julho de 2021 que os testes de uma versão BEMU de sua nova Classe 777 na rede Merseyrail mostraram que eles eram capazes de viajar até 20 milhas (32 km) sem cobrança. A versão elétrica a bateria do Classe 777 permitiria a possibilidade de serviços Merseyrail de Liverpool a Skelmersdale , Wrexham , Warrington e Runcorn , sem eletrificação de linha completa.
Classe 230
A Vivarail produziu o trem Classe 230, que é convertido a partir de trens D-Stock redundantes do metrô de Londres . A segunda unidade demonstradora, o 230002 para dois carros, foi equipada com bateria, em contraste com a energia diesel-elétrica da unidade demonstradora 230001 anterior. A Vivarail desenvolveu um carregador rápido com alcance de 160 quilômetros com um tempo de recarga de 10 minutos. A energia é fornecida por duas baterias de íon-lítio por carro, dando quatro por trem, fornecendo 106 kWh, com uma vida útil esperada de sete anos para as baterias.
Em 2017, os trens de bateria Vivarail estavam sendo considerados para uso na rede Valley Lines em South Wales. Os trens seriam movidos a bateria, podendo ser recarregados via 25 kV OHLE .
Estados Unidos
O vagão de bateria Edison-Beach foi desenvolvido por Thomas Edison e Ralph H. Beach. Este último dirigiu a Ferroviária Storage Battery Car Company e do Electric Car & Locomotive Corp . O vagão 105 da Alaska Railroad era um vagão de Edison-Beach, e alguns exemplares operavam na Central Vermont Railway entre Millers Falls, Northfield e West Townshend. Uma característica notável dos carros Edison-Beach era o sistema de tração Beach. Cada roda foi montada sobre rolamentos de esferas em um eixo morto e foi acionada por um motor de tração individual por meio de engrenagens .
Veja também
- Unidade múltipla elétrica
- Unidade múltipla a diesel
- Locomotiva a bateria
- Bateria de veículo elétrico
- Armazenamento de energia do volante