รถไฟฟ้า Caltrain มีประสิทธิภาพสูงกว่าที่คาด
(caltrain.com)- รถไฟฟ้าขบวนใหม่ของ Caltrain กู้คืนพลังงานไฟฟ้าคิดเป็นประมาณ 23% ของพลังงานที่ระบบใช้ผ่าน regenerative braking แล้วส่งกลับไปยังโครงข่ายไฟฟ้า แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่สูงกว่าที่คาด
- ปริมาณการใช้ไฟฟ้าจริงอยู่ที่เฉลี่ย 207MWh ในวันธรรมดา และ 175MWh ในวันสุดสัปดาห์ ทำให้ประมาณการค่าไฟฟ้ารายปีลดลงจาก 19.5 ล้านดอลลาร์เป็น 16.5 ล้านดอลลาร์
- คาดว่าจะได้รับเครดิตพลังงานราว 6 ล้านดอลลาร์ต่อปีจาก Low Carbon Fuel Standard Program ของ California Air Resources Board ทำให้ต้นทุนเชื้อเพลิงในปีแรกของบริการรถไฟฟ้ามีแนวโน้มต่ำกว่าบริการดีเซลเดิม
- พลังงานความร้อนที่เคยสูญเสียไปขณะเบรกถูกกู้คืนเป็นไฟฟ้า และรถของ Caltrain ถูกออกแบบให้ส่งพลังงานนี้ผ่าน Overhead Contact System ไปยังรถไฟขบวนอื่นหรือกลับสู่โครงข่ายไฟฟ้า
- Caltrain ให้บริการด้วย พลังงานหมุนเวียน 100% แต่ปัจจุบันไฟฟ้าที่กู้คืนได้ถูกส่งให้โครงข่ายไฟฟ้าโดยไม่คิดค่าใช้จ่าย และไม่มีข้อผูกพันทางกฎหมายที่ต้องเรียกร้องค่าชดเชยสำหรับพลังงานดังกล่าว
ประสิทธิภาพของรถไฟฟ้าสูงกว่าที่คาด
- รถไฟฟ้าขบวนใหม่ของ Caltrain กู้คืนพลังงานไฟฟ้าคิดเป็นประมาณ 23% ของพลังงานที่ระบบใช้ผ่าน regenerative braking แล้วส่งกลับไปยังโครงข่ายไฟฟ้า
- ด้วยประสิทธิภาพที่สูงกว่าที่คาดไว้เดิม จึงสอดคล้องกับเป้าหมายการดำเนินงานของ Caltrain ที่ชูเรื่องการขนส่งอย่างยั่งยืน
การใช้ไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงประมาณการต้นทุน
- เดิมทีคาดว่าค่าใช้จ่ายด้านไฟฟ้าจะอยู่ที่ราว 19.5 ล้านดอลลาร์ ต่อปี
- หลังเริ่มให้บริการรถไฟฟ้า ปริมาณการใช้ไฟฟ้าจริงอยู่ในระดับดังนี้
- วันธรรมดาเฉลี่ย 207MWh
- วันสุดสัปดาห์เฉลี่ย 175MWh
- จากปริมาณการใช้งานนี้ ประมาณการค่าไฟฟ้ารายปีจึงลดลงเหลือ 16.5 ล้านดอลลาร์
เครดิตพลังงานและต้นทุนเมื่อเทียบกับดีเซล
- Caltrain คาดว่าจะได้รับเครดิตพลังงานราว 6 ล้านดอลลาร์ ต่อปีจาก Low Carbon Fuel Standard Program ของ California Air Resources Board
- เมื่อรวมเครดิตนี้แล้ว ต้นทุนเชื้อเพลิงในปีแรกของบริการรถไฟฟ้าคาดว่าจะต่ำกว่าบริการ ดีเซล เดิม
- ปัจจุบันไฟฟ้าที่กู้คืนได้ถูก ส่งให้โครงข่ายไฟฟ้าโดยไม่คิดค่าใช้จ่าย
- ไม่มีข้อกำหนดทางกฎหมายว่า Caltrain ต้องได้รับค่าชดเชยสำหรับพลังงานดังกล่าว
วิธีทำงานของ regenerative braking
- regenerative braking เป็นเทคโนโลยีที่นำมาใช้กับรถไฟฟ้าครั้งแรกในปี 1886
- แทนที่จะสูญเสียพลังงานเป็นความร้อนระหว่างการเบรก ระบบจะขับมอเตอร์ไฟฟ้าในทิศทางย้อนกลับเพื่อกู้คืนพลังงาน
- รถของ Caltrain ถูกออกแบบให้ส่งไฟฟ้าที่กู้คืนได้กลับไปยัง Overhead Contact System(OCS)
- OCS จะส่งไฟฟ้าไปยัง traction power facility ที่ใกล้ที่สุด
- จากนั้นไฟฟ้าดังกล่าวอาจถูกใช้ขับเคลื่อนรถไฟขบวนอื่นในระบบ หรือส่งคืนสู่โครงข่ายไฟฟ้า
การให้บริการด้วยพลังงานหมุนเวียนและเป้าหมายบริการ
- Caltrain ให้บริการด้วย พลังงานหมุนเวียน 100% และส่งพลังงานในสัดส่วนเกือบหนึ่งในสี่กลับคืนสู่โครงข่ายไฟฟ้า
- รถไฟฟ้ารุ่นใหม่สอดคล้องกับเป้าหมายของ Caltrain ในฐานะองค์กรด้านการให้บริการสมัยใหม่และการขนส่งที่ยั่งยืน
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นจาก Hacker News
Caltrain ไฟฟ้าดีมากจริง ๆ
เงียบกว่ามาก ภายในขบวนก็นั่งสบายขึ้น และวิ่งเร็วขึ้นกับถี่ขึ้นกว่าเดิม
นอกจากนี้ ขบวน BART รุ่นใหม่ ก็เงียบขึ้นมาก และ Muni ก็กำลังทำสถิติด้านความน่าเชื่อถือกับความพึงพอใจ เลยรู้สึกเหมือนยุคฟื้นฟูของขนส่งสาธารณะกำลังมาถึง Bay Area
ต่างจาก Caltrain หรือ Muni ผู้บริหาร BART ดูไร้ความสามารถ และดูสนใจเอาเงินไปใช้ผิดที่ผิดทางมากกว่าปรับปรุงการให้บริการจริง
ตำรวจ BART มีรถ SUV จำนวนมาก และมีสัดส่วนรถต่อเจ้าหน้าที่ตำรวจสูงที่สุดใน Bay Area
ถ้าเทียบสภาพตอนเช้าของรถบัสหรือรถรางเบาของ Muni กับขบวน BART แม้กระทั่งขบวนใหม่ จะเห็นความแตกต่างด้านความสะอาดชัดเจน
พื้นที่หลักของ San Francisco ควรใกล้เคียง Manhattan มากกว่าที่เป็นอยู่ตอนนี้
การที่วันสุดสัปดาห์มีรถทุก 30 นาที แทนที่จะเป็นทุก 2 ชั่วโมง คือความแตกต่างระหว่างการนั่งรถไฟไปกินมื้อเที่ยงกับเพื่อนที่ Redwood City แล้วกลับมา กับการที่ใครสักคนต้องขับรถ
ถ้าเดินระบบไฟฟ้าต่อไปถึงช่วง San Jose–Gilroy ได้ก็จะดียิ่งขึ้น
เป็นเรื่องยอดเยี่ยม แต่กว่าจะมาถึงตรงนี้ต้องใช้เวลากว่า 20 ปีเพราะ การทบทวนผลกระทบสิ่งแวดล้อม และเงินทุนที่ไม่มั่นคง
แถมยังเป็นเพียงการดัดแปลงช่วงรางเดิมที่ค่อนข้างสั้นเท่านั้น
California จำเป็นต้องลดขั้นตอนราชการและจัดหาเงินทุนให้เหมาะสมสำหรับโครงการโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ที่ต้องทำต่อไป
ที่ Canada ก็มีโครงการคล้ายกันกำลังดำเนินอยู่ และกังวลว่าจะติดหล่มการบริหารแบบที่ CHSR เจอ
เข้าใจว่า Crown corporation ใหม่ชื่อ VIA HFR เป็นผู้รับผิดชอบ และยังอยู่ในขั้นรับประมูลงานวิศวกรรม
รถไฟราคาถูก รวดเร็ว และเชื่อถือได้ระหว่าง Toronto-Montreal น่าจะเป็นเหมือนฝันของชาว Canada จำนวนมาก เลยสงสัยว่าควรทำอย่างไรให้เกิดขึ้นจริง
https://tc.canada.ca/en/rail-transportation/railway-lines/hi...
ชาว California จ่ายภาษีสูงที่สุดในสหรัฐฯ อยู่แล้ว ดังนั้นประชาชนก็ทำส่วนของตัวเองแล้ว
คนที่ควรถูกเอาผิดคือฝ่ายบริหาร ต้องกดดันระบบราชการ และสภานิติบัญญัติของรัฐก็ต้องถูกยกเครื่องครั้งใหญ่ด้วย
ตัวคำวิจารณ์เองก็สมเหตุสมผล แต่หลายกรณีกลายเป็นการทิ้งทั้งหมดไปเพราะ กลัวหนอนจนไม่กล้าดองถั่ว
ส่วนที่ยากคือการตัดสินว่าโครงการไหนควรลดกฎระเบียบ และกฎระเบียบใดควรคงไว้
เป็นปัญหาแบบรั้วของ Chesterton
แนวทางที่อยู่ในบทความความเห็นของ WSJ ค่อนข้างน่าสนใจ
“คำสั่งทางกฎหมายส่วนใหญ่ไม่ใช่กฎหมายที่ Congress ตรา แต่เป็น ‘กฎและข้อบังคับ’ หลายหมื่นฉบับต่อปีที่ข้าราชการที่ไม่ได้มาจากการเลือกตั้งประกาศใช้”
“President Trump สามารถใช้มาตรการฝ่ายบริหารเพื่อระงับการบังคับใช้ข้อบังคับเหล่านั้นได้ทันที และเริ่มกระบวนการทบทวนกับยกเลิก”
“เมื่อประธานาธิบดีทำให้ข้อบังคับเหล่านั้นหลายพันฉบับเป็นโมฆะ นักวิจารณ์จะบอกว่าเป็นการใช้อำนาจเกินขอบเขตของฝ่ายบริหาร แต่ความจริงคือการแก้ไขการใช้อำนาจเกินขอบเขตของฝ่ายบริหารที่เกิดจากกฎระเบียบแบบคำสั่งฝ่ายบริหารหลายพันฉบับซึ่ง Congress ไม่ได้อนุมัติ”
ลิงก์ WSJ ที่เกี่ยวข้อง: https://archive.is/nFNp4
เป็นข่าวดี
โดยเฉพาะรถไฟไฟฟ้าเร่งความเร็วได้เร็วกว่า Diesel มาก
ถ้าอยู่ข้าง ๆ ตอนออกตัว จะเห็นว่าก่อนจะเคลื่อนไปไกลเท่าความยาวขบวนหนึ่งก็ขึ้นไปถึงราว 40 ไมล์ต่อชั่วโมงแล้ว
ดูเหมือนข้อจำกัดจะมาจากผู้โดยสารที่ยืนอยู่มากกว่ากำลังขับ และพลังงานส่วนใหญ่ที่ใช้เร่งก็ถูกกู้คืนตอนจอดครั้งถัดไป ดังนั้นการเร่งเร็วไม่ได้ใช้พลังงานมาก
ตามบทความ ระบบเบรกแบบจ่ายพลังงานคืน ของขบวนใหม่ผลิตพลังงานได้ประมาณ 23% ของพลังงานที่ระบบใช้ และส่งกลับเข้ากริด
ถ้ามีแรงเสียดทาน อัตราเร่งที่สูงกว่ากลับอาจทำให้ใช้พลังงานน้อยลงด้วยซ้ำ
จุดเจ๋งในบทความที่ส่วนตัวไม่เคยรู้คือ Caltrain ใช้ไฟฟ้าจาก พลังงานหมุนเวียน 100% ในการเดินรถ
Germany ทำแบบนั้นจนปิดโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั้งหมด แต่ก็ยังต้องเผาถ่านหินต่อไปและซื้อเชื้อเพลิงจาก Russia
Caltrain อ้างว่า “เดินรถด้วยพลังงานหมุนเวียน 100%” แต่สุดท้ายก็เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าเดียวกับทุกคน
การบอกว่าไฟฟ้าครึ่งหนึ่งเป็นไฟฟ้าสะอาด ดังนั้นลูกค้า X ใช้ไฟฟ้าหมุนเวียน ส่วนลูกค้า Y ไม่ใช่ ในเชิงฟิสิกส์แล้วไม่ค่อยสมเหตุสมผลนัก
ถ้าผู้จัดหาหรือกลุ่มผู้จัดหาบางรายจัดหามาจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนเท่านั้น ไม่ขายไฟฟ้าที่ไม่หมุนเวียนต่อ ไม่ขายไฟฟ้าเดียวกันซ้ำซ้อน และสามารถรองรับความต้องการของฉันได้ทุกช่วงเวลา ก็เท่ากับว่าฉันซื้อไฟฟ้าสะอาดจาก pool นั้น
อิเล็กตรอนจริง ๆ จะมาจากก๊าซธรรมชาติหรือถ่านหินหรือไม่ไม่สำคัญ
เพราะฉันซื้อไฟฟ้าหมุนเวียนมาใส่ใน pool เพียงพอแล้ว และระหว่างที่ฉันใช้อิเล็กตรอนจากก๊าซธรรมชาติ อิเล็กตรอนที่ฉันใส่เข้าไปก็ถูกคนอื่นใช้แทน
ไม่แน่ใจว่า Caltrain ดำเนินการแบบนี้พอดีหรือไม่ แต่แค่ข้อเท็จจริงที่ว่าทุกคนใช้ pool เดียวกันทางกายภาพ ไม่ได้ทำให้การซื้อไฟฟ้าหมุนเวียน 100% เป็นไปไม่ได้
การผลิตไฟฟ้าไม่ใช่ของฟรี ดังนั้นไม่ว่าจะหมุนเวียนหรือไม่หมุนเวียน โรงไฟฟ้าจะผลิตต่อไปก็ต่อเมื่อมีคนซื้อไฟฟ้าเท่านั้น
เช่น ฉันใช้แผนค่าไฟที่เป็นพลังงานหมุนเวียน 100%
แต่ลูกค้า X จ่ายเงินให้แหล่งพลังงานหมุนเวียน ส่วนลูกค้า Y จ่ายเงินให้แหล่งพลังงานไม่หมุนเวียน ดังนั้นลูกค้า X จึงพูดได้ว่าตนใช้ไฟฟ้าหมุนเวียน
นี่ไม่ใช่ประเด็นหลักอย่างแท้จริง
การใช้พลังงานของรถไฟเป็นเรื่องเล็กน้อยเมื่อเทียบกับผลของการแทนที่การใช้รถยนต์
ถ้าสามารถแปลงการประหยัดนี้ให้เป็นความเร็วที่สูงขึ้น ผู้โดยสารมากขึ้น และความถี่ในการให้บริการสูงขึ้นได้ นั่นมีค่ามากกว่า
ถ้าไม่มีวิธีแปลงแบบนั้นก็ถือว่าเป็นกำไรฟรีซึ่งก็ดี แต่จุดโฟกัสผิดไป
รถไฟ Diesel รุ่นเก่ารบกวนพอสมควร ถึงขั้นได้กลิ่นและรับรสได้เลย
เสียงรบกวนและมลพิษก็ลดลงมาก จึงเป็นการปรับปรุงครั้งใหญ่โดยรวม
เห็นสหรัฐฯ เพิ่งมาเรียนรู้สิ่งที่หน่วยงานต่างประเทศรู้กันอยู่แล้วก็น่าขำปนขมขื่น
อีกตัวอย่างที่เห็นวันนี้คือ ค่าธรรมเนียมการจราจรแออัดของ NYC “อย่างน่าประหลาดใจ” ช่วยลดอุบัติเหตุรถยนต์และการบาดเจ็บใน Manhattan ลงได้มาก
เป็นผลลัพธ์ที่ชัดเจนเกินไป
เรากลับไปสู่อดีตไม่ได้ แต่ปรับปรุงสถานการณ์ข้างหน้าได้
เมื่อดัชนีชี้วัดขยับไปในทิศทางที่ถูกต้อง ก็ต้องบอกให้สาธารณะรับรู้
แบบนั้นภายหลังถ้ามีใครพยายามย้อนกลับ ตัดงบ หรือหยุดกระแส ก็จะทำได้ยากขึ้น
ถ้าฝังข้อมูลไว้อย่างเงียบ ๆ การดึงปลั๊กก็จะง่ายขึ้น
จริง ๆ แล้วมีคนจำนวนมากเชื่ออย่างจริงใจว่าจะไม่มีอะไรเปลี่ยน
เพราะถ้ารถใน Manhattan น้อยลง ความเร็วเฉลี่ยของรถที่เหลืออาจสูงขึ้นและทำให้โอกาสเกิดอุบัติเหตุเพิ่มขึ้นก็ได้
ไม่น่าเชื่อว่า New York City subway ไม่มีเทคโนโลยีนี้
ตอนนี้ก็ยังหายใจเอาฝุ่นผงจากเบรกในรถไฟใต้ดินเข้าไปอยู่
ตัวเลขที่ว่าระบบเบรกแบบป้อนพลังงานกลับของรถไฟใหม่ผลิตพลังงานได้ราว 23% ของพลังงานที่ระบบใช้และส่งกลับเข้าโครงข่ายไฟฟ้า ทำให้เข้าใจยาก
ต่อให้ปัด 23% เป็น 25% และสมมติว่าการกู้คืนพลังงานจากการเบรกมีประสิทธิภาพ 100% ก็หมายความว่าพลังงานหนึ่งในสี่ที่ใส่เข้าไปในระบบถูกส่งกลับออกมา
ในการขับรถในเมืองอาจมีเวลาที่เหยียบเบรกถึง 25% แต่รถไฟวิ่งเป็นเวลานานและใช้เวลาเบรกค่อนข้างสั้น
ตอนแยกหัวรถจักรออก รถไฟก็ดูไม่น่าจะไหลไปเองได้ไกลมากนัก และแม้จะมีพลังงานให้กู้คืนจากโมเมนตัม แต่ 25% ของทั้งหมดก็ดูสูง
สงสัยว่าตัวเลขนี้เป็นไปได้อย่างไร
ไม่ใช่หัวรถจักรคันเดียวลากทั้งขบวน แต่แต่ละโบกี้มีระบบขับเคลื่อน จึงเป็นข้อได้เปรียบใหญ่ที่ทำให้รถไฟฟ้าเร่งถึงความเร็วได้เร็วกว่าอย่างมาก
ถ้าตอบคำถามหลัก ความต้านทานการกลิ้งของรถไฟที่กำลังเคลื่อนที่นั้นต่ำมาก ต้นทุนพลังงานส่วนใหญ่จึงอยู่ที่การเร่งความเร็ว และระหว่างวิ่งคงความเร็วคงใช้กำลังเพียงราว 5–10%
นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่มีประสิทธิภาพกว่ารถยนต์ที่ใช้ยางล้อเป็นอย่างมาก
ถ้าแรงเสียดทานระหว่างเคลื่อนที่ต่ำมาก ก็สมเหตุสมผลที่เมื่อเร่งจนได้ความเร็วแล้ว การทำให้รถไฟเคลื่อนที่ต่อไม่ต้องใช้พลังงานมาก
เมื่อชะลอความเร็ว พลังงานส่วนนั้นบางส่วนก็กลับคืนมา และส่วนที่เหลือสูญเสียเป็นความร้อน
ดูได้จากพื้นที่สัมผัสโลหะที่มีแค่ประมาณ 1cm²: https://www.reddit.com/r/Damnthatsinteresting/comments/17ysd...
แรงเสียดทานต่ำมาก
บนทางราบ แค่ดันเบา ๆ เป็นครั้งคราวก็ไปต่อได้เรื่อย ๆ
ถ้าไฟฟ้าหมุนเวียนถูกซื้อจากเขื่อนผลิตไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่ ราคาไฟฟ้าสำหรับการเดินรถอาจเปลี่ยนตามระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำ
ในปีที่แห้งแล้งกว่า ค่าไฟอาจสูงขึ้นก็ได้