اختبار استخدام كابلات كهربائية علوية على الطرق السريعة لتشغيل شاحنات النقل الثقيل

تم تعليق الكابلات الكهربائية فوق مسارات الترام والعربات لأكثر من 140 عامًا في الكثير من الدول ومنها الولايات المتحدة الأمريكية، وتم تزويد قطارات الرصاصة بالكهرباء في اليابان وسكك حديد أمتراك التي تربط واشنطن العاصمة وبوسطن.

الآن تختبر الولايات المتحدة وألمانيا والسويد التكنولوجيا على الطرق السريعة، على أمل القضاء على الانبعاثات من المقطورات.

تبحث دراسة جديدة من كلية الهندسة بجامعة جورجيا للتكنولوجيا عن كثب في استخدام تقنية خط الكابلات العلوية (OCL) لتشغيل الشاحنات ، وتقييم ما إذا كانت اختيارات بيئية واقتصادية حكيمة.

بالنسبة لبعض البلدان، بما في ذلك الولايات المتحدة ككل والسويد وألمانيا، يقترح الفريق أن تقنية OCL مثالية، كما أنها مفيدة على مستوى الولاية لنيويورك وواشنطن وجورجيا، لكن بالنسبة للمناطق الأخرى، بما في ذلك الهند والصين وفيرجينيا الغربية وكنتاكي، لا ينبغي تنفيذها حتى تصبح الشبكة الكهربائية في المنطقة أنظف.

توصلت الدراسة إلى أن وضع شاحنات مكهربة على الطرق في مواقع بها شبكات كهربائية أكثر اتساخًا ( وقود أحفوري) سيكون في الواقع أكثر ضررًا على البيئة من الاستمرار في قيادة مقطورات الديزل.

مقارنة الانبعاثات بين الديزل والكهرباء

نُشر تقييم دورة حياة فريق أبحاث Georgia Tech من البداية إلى النهاية لشاحنات OCL الكهربائية طويلة المدى في مجلة Environmental Research: Infrastructure and Sustainability .

تقارن الدراسة شاحنات OCL بشاحنات المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية (BEV) والمقطورات الجرارة بمحرك الديزل.

توصلت الدراسة إلى أن شاحنات الديزل تطلق انبعاثات غازات الاحتباس الحراري (GHG) أكثر بمقدار 2.5 مرة من انبعاثات الخطوط الهوائية والمركبات التي تعمل بالبطاريات.

ويشير أيضًا إلى أنه بمجرد تحقيق شاحنات OCL معدل اعتماد بنسبة 10٪ (لتحل محل 10٪ من الأسطول الحالي على الطرق السريعة) ، تكون التكنولوجيا مفيدة بيئيًا واقتصاديًا على الخيارين الآخرين ، على الرغم من التكاليف المرتفعة لتركيب المعدات على طول الطرق السريعة.

تحذير

قال جو بوزمان ، الأستاذ المساعد في كلية الهندسة المدنية والبيئية والمؤلف المسئول في الدراسة: “من الضروري أن تتحول البلدان والمناطق بعيدًا عن الفحم والنفط إلى شبكة كهرباء أنظف لتقليل انبعاثات غازات الدفيئة الإجمالية، بدلاً من مجرد نشر بدائل للمركبات الكهربائية”.

وأضاف بالنسبة لدول مثل الهند وبولندا وجنوب إفريقيا التي تعتمد بشكل كبير على الوقود الأحفوري، فإن وضع الشاحنات الكهربائية على الطرق يعني ببساطة استبدال الانبعاثات بدلاً من القضاء عليها، وفقًا للدراسة.

وأوضح مؤلف الدراسة أن استبدال الشاحنات التقليدية بآلات OCL يحل مشكلة حرق الديزل على الطرق. ومع ذلك ، فإن مصادر الطاقة اللازمة في محطات الطاقة لدعم الكهربة ستطلق انبعاثات أكثر من الشاحنات الحالية في بعض البلدان.

ضغوط اقتصادية

لقد كان اكتشافًا فاجأ المؤلف المشارك أرجون رامشانكار، المتخصص في الهندسة البيئية: “إن تجميع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الشبكات القذرة له نفس التأثير، وغالبًا ما يكون أكثر تأثيرًا، من حرق الديزل على الطريق”، “بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود شبكة متسخة يضع مزيدًا من الضغط على الأشخاص الذين يعيشون بالقرب من محطات الطاقة، تميل هذه المجتمعات إلى أن تكون أكثر ضغوطًا من الناحية الاقتصادية، وغالبًا مع سكان من خلفيات ممثلة تمثيلا ناقصًا.”

كان رامشانكار هو الذي تابع في البداية فكرة الدراسة بعد التعرف على تقنية OCL من زميله في جورجيا للتكنولوجيا في دورة الهندسة المستدامة، لم يكن على دراية بنظام الكابلات، وهو أكثر شيوعًا في الخارج منه في الولايات المتحدة.

أراد رامشانكار معرفة فوائد OCL مقارنة بمحركات الديزل، وشاحنات BEV، بعد عدم العثور على الكثير من البيانات المرتبطة بدراسات OCL، اتصل بشركة Siemens، قدمت الشركة بيانات من التشغيل التجريبي للتكنولوجيا في ألمانيا والسويد وجنوب كاليفورنيا.

دورة الحياة الكاملة للشاحنات

قام رامشانكار وبوزمان أيضًا بتجميع البيانات الدولية والوطنية حول استخدام الكهرباء وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، من هناك، أكملوا تقييم دورة الحياة لكل نوع من الشاحنات، مع الأخذ في الاعتبار كل شيء من استخراج المواد والتصنيع إلى الكهرباء المستهلكة لكل كيلومتر والتخلص النهائي من المركبات.

قال بوزمان ، الذي شغل منصبًا مشتركًا في كلية جورجيا للسياسة العامة: “لكل تقنية مزاياها وعيوبها”، “الديزل هو الوضع الراهن، على الرغم من أن مصادر طاقته ليست مستدامة والانبعاثات عالية، لا تطلق شاحنات BEV أي انبعاثات من أنابيب العادم، لكن بطارياتها يمكن أن تزن ما يصل إلى 11000 رطل، والمواد المستخدمة لهذه البطاريات ستصبح شحيحة قريبًا”.

وتابع بوزمان: “تتطلب تقنية OCL بنية تحتية جديدة مكلفة، لكن هذه التكلفة كانت تفوقها الفوائد البيئية عند تنفيذها في المناطق التي تعتمد في الغالب على الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ومصادر الطاقة النظيفة الأخرى.”

السويد الأنسب

من بين الدول التي قام الفريق بتقييمها، كانت السويد هي الأنسب لتقنية OCL، حيث أن 99٪ من إنتاجها من الكهرباء من مصادر متجددة. تستعد ألمانيا والبرازيل وفرنسا وبلجيكا أيضًا لـ OCL.

تشير الدراسة إلى أن الهند والصين وبولندا وجنوب إفريقيا وإستونيا ليست مستعدة لتوليد الطاقة من الغاز الطبيعي المضغوط – أو كهربة النقل بشكل عام – نظرًا لاعتمادها على الفحم وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى لتوليد الطاقة.

الولايات المتحدة، ككل، مناسبة تمامًا للتكنولوجيا الجديدة، الولايات التي لديها أنظف شبكات، وبالتالي أكثر فائدة محتملة من اعتماد OCL، هي فيرمونت وواشنطن وأوريجون، قد يؤدي تنفيذ النظام إلى نتائج عكسية في وست فرجينيا ووايومنج وكنتاكي ويوتا وميسوري، حيث تكون الشبكات أقذر.

25  % من انبعاثات النقل لنقل البضائع

قال بوزمان: “وفقًا لوكالة الطاقة الدولية، تم إنشاء 25٪ من الانبعاثات المتعلقة بالنقل في جميع أنحاء العالم عن طريق النقل البري للبضائع في عام 2019″، “دراستنا تسلط الضوء على مدى أهمية أن يهتم صناع القرار بجميع مكونات النظام قبل اعتماد تكنولوجيا النقل الجديدة.”