從減重到製氫 軌道節能心法大公開

為抑制運輸部門成長未歇的排碳狀況，鼓勵民眾搭乘大眾運輸、尤其是軌道系統，成為各國政府的必備作法。不過，筆者曾在之前文章提到，軌道系統必須有一定程度的班次和載客量，才能真正發揮節能效益。這次就讓我們來了解，已經應用超過40年的軌道運輸體系，如何運用技術榨取更多能源、提升更多效率？

起手勢：先從「減重」開始吧！

第一個節能手段不難猜，就是先從「減重」開始。

傳統鐵路常行駛在與路面交織的複雜環境，所以列車結構須具備一定強度，才能在發生事故時保障車內乘客安全。不過，捷運、或完全立體化的鐵路，因為軌道路線已完全和其他交通系統隔離，也以更先進的號誌系統保持間距，有效降低列車間發生衝撞的機率。加上材料技術的進步，自1970年代開始導入鋁合金後，大幅降低列車的重量；近年，更輕量化的複合材料也成為列車製造材料，諸如此類的減重方式，都能幫助列車減少耗電。

心法二：「回收」電力、而且存起來

再來，由於軌道是量體很大的運輸系統，從啟動、加速、到減速、煞停，都必須進行大規模的能量轉換，有人想到，可否從列車減速的過程中，將原本要抵銷的動能轉換為電能，並將之回收再利用，因而發展出所謂的「再生式電力煞車」（Regenerative Braking），將煞車動能轉為電能，回收電能產生後，列車再將電力送回電網、提供給運轉中的列車使用。依據先進國家實施經驗，電力煞車約可回收30～40％的電能，是目前相當重要的軌道節能技術。

不過，上述方式受到同時間用電的列車密度影響，一旦列車行走密度較低，縱使回收電力回饋到電網，能被再利用的比例就比較不穩定。因此發展至今，許多國家不只要求列車導入再生式電力煞車，也呼籲電網做更多的改善，如將再生電力蒐集至儲能設備、或導入場站供電系統，避免浪費。

新招式：太陽能＋燃料電池

演進到1990年代，軌道系統還多了「交流電動機變壓變頻」（VVVF）技術，可讓列車更有效率地加速，並且配合再生式電力煞車回收電力，更為提升整個系統的能源使用效率。

經過車廂輕量化、再生式電力煞車、搭配VVVF技術、配合空調與燈光系統的改善，新一代的軌道列車已經不可同日而語。以鋼輪鋼軌的捷運系統（或通勤鐵路系統）為例，平均每一車廂行駛一公里的耗電量，幾乎都可控制在2～2.5度之間，常被當成標竿的東京地鐵，每車廂跑一公里僅需1.9度電。

談了這麼多節能手法，更有人把腦筋動到如何「開源」？

一般說來，高架化的車站，都有屋頂搭建太陽能板自行發電。但是，曾遭遇311大地震而陷入缺電危機的日本，目前多以太陽能系統配合「燃料電池」進行儲能，把太陽能在白天發的電，用來將水電解成氫氣與氧氣，再把氫氣存起來，而燃料電池發電時產生的「溫水」，供應給車站內的長椅暖座、加熱，一旦發生在緊急情況，燃料電池內的「氫氣」，也能產生電力給緊急照明與通訊裝備。

總之，經過多年的實戰演練，今日軌道列車不只可以節能，還能自產電力，甚至提供熱能、氫氣等多種環境友善能源，希望這些技術往後都能在台灣的運輸系統上慢慢看見。

※ 本文轉載自低碳生活部落格