As locomotivas colossais de carga são um acessório da paisagem americana, mas seus motores de 4.400 cavalos queimam coletivamente 3,5 bilhões de galões de diesel anualmente, em um momento em que as ferrovias e outros usuários de combustíveis fósseis enfrentam pressão para reduzir a poluição e as emissões de gases de efeito estufa.
Com pouco alarde, no entanto, a indústria começou a operar locomotivas que funcionam com energia elétrica armazenada, caminhando para um futuro em que as lojas de brinquedos não sejam a única fonte de trens de bateria. As linhas de passageiros americanas também podem ser transformadas pela tecnologia, embora as autoridades ferroviárias da Califórnia digam que não funcionará para o trem-bala do estado.

Em um teste recém-concluído, a BNSF dirigiu um trem de carga de Barstow a Stockton com uma locomotiva experimental a bateria, acoplada a duas locomotivas a diesel, e obteve uma redução de 11% no consumo de combustível, além de reduções semelhantes nas emissões de óxidos de nitrogênio, pequenas partículas e gases de efeito estufa. Espera-se que uma versão operacional futura atualizada melhore a eficiência de combustível em 30%.

O teste foi um "momento decisivo para o transporte ferroviário de mercadorias", acelerando a indústria para eventuais locomotivas de emissão zero, disse Eric Gebhardt, diretor de tecnologia da Wabtec, que desenvolveu o sistema em seu centro de pesquisa perto do Lago Erie, no norte da Pensilvânia.

Os trens movidos a bateria e célula de combustível de hidrogênio estão entre as únicas opções viáveis ​​da indústria ferroviária para reduzir os gases de efeito estufa. Cada locomotiva a bateria que substitui um diesel reduzirá as emissões de dióxido de carbono em 3.000 toneladas por ano, estima a Wabtec.

Mas é improvável que eles possam substituir rapidamente os trens movidos a diesel. As ferrovias de carga dos EUA estão inundadas de locomotivas excedentes e ninguém pode prever quanto custará os sistemas operados por bateria, em comparação com os atuais motores a diesel de US$ 3 milhões.

"Locomotivas de bateria são viáveis", disse Michael Iden, consultor que foi diretor de engenharia de locomotivas da Union Pacific por muito tempo. Iden compara a conquista da Wabtec com o primeiro voo motorizado dos irmãos Wright:uma prova de conceito pronta para desenvolvimento. Eles serão testados em breve nos portos e pátios ferroviários da Califórnia, observou ele.

Dito isto, “Estimar o custo de locomotivas comercialmente disponíveis em baterias de produção é, na minha opinião, como prever o preço de várias casas de garagem de quatro quartos e três carros totalmente paisagísticas com piscinas no solo em Marte”, disse Iden. "Algum dia, essas casas podem existir em Marte, mas isso está muito longe."

Muito dependerá do grau em que os reguladores estaduais e federais pressionarem as ferrovias para limpar suas emissões. Aqui na Califórnia, o Conselho Estadual de Recursos Aéreos quer que as ferrovias reduzam ou até eliminem os diesels nos próximos 14 anos.

O setor de transporte é responsável por 29% das emissões de gases de efeito estufa dos EUA. Dentro dessa categoria, a indústria ferroviária, que movimenta 40% do frete de longa distância, responde por apenas 2%, segundo dados da Agência de Proteção Ambiental dos EUA. Mas trens de carga e caminhões expõem muitos corredores urbanos populosos, principalmente bairros próximos aos portos de Long Beach e Los Angeles, à fuligem e à poluição.

"Podemos fazer mais", disse Ian Jefferies, presidente da Assn. da American Railroads, citando o potencial dos trens movidos a bateria. "É um bom negócio reduzir as emissões e o consumo de combustível e reflete os objetivos da sociedade." Ao mesmo tempo, Jefferies e sua organização estão contrariando os regulamentos propostos para eliminar os motores a diesel, dizendo:"Não faz sentido".

Severin Borenstein, especialista em energia e professor da Haas School of Business da UC Berkeley, disse que as ferrovias provavelmente não terão passe livre nas questões das mudanças climáticas.

"O fato de as ferrovias já serem o meio de transporte mais eficiente é ótimo, mas todos nós precisamos reduzir os gases de efeito estufa", disse. "As ferrovias são uma importante fonte de gases de efeito estufa."

Além do frete, os trens movidos a bateria e célula de combustível prometem atualizar os trilhos de passageiros dos EUA, que geralmente circulam em trilhos pertencentes a ferrovias de carga, como BNSF e Union Pacific. Essas empresas se opõem às linhas elétricas aéreas – como aquelas que alimentam os trens urbanos leves – por causa da potencial interferência nas operações de frete. Baterias e locomotivas de células de combustível eliminam esse conflito potencial.

Em San Bernardino, a autoridade de transporte do condado está aguardando a entrega de um trem de passageiros movido a célula de combustível de hidrogênio, que entrará em serviço até 2024 no sistema ferroviário metropolitano Metrolink. O trem está em desenvolvimento na Suíça pela Stadler, que também fabrica uma linha de trens de alta velocidade que circulam em fios.

Além de reduzir a poluição, o trem Stadler pode acelerar e desacelerar mais rápido que um diesel, reduzindo os tempos de viagem – muito parecido com os veículos elétricos que imitam os muscle cars da década de 1960 – e provavelmente atrairá passageiros com fortes crenças ambientais.

"Estamos no início de um período de transição e há muito movimento na tecnologia", disse Guido Vogel, chefe de engenharia da Stadler. "Há um impulso político para se livrar da propulsão a diesel."

A indústria ferroviária dos EUA fez transformações importantes no passado, passando da madeira para o carvão e do carvão para o petróleo, antes de sua atual dependência do diesel. Hoje opera o que é considerado o sistema de frete mais eficiente do mundo.

Cerca de 23.000 locomotivas circulam pela rede ferroviária do país todos os dias. Metade deles opera na Califórnia. Apesar de serem cerca de quatro vezes mais eficientes em termos de combustível do que os grandes caminhões de plataforma – em termos de toneladas-milhas transportadas – eles queimam cerca de um galão de diesel a cada 2.000 pés.

Adicione tudo isso e esse uso anual de 3,5 bilhões de galões de diesel encheria um rio de 10 pés de profundidade e 25 pés de largura de Los Angeles a Phoenix.

O Conselho de Recursos Aéreos da Califórnia, que ajudou a financiar o teste Wabtec, acredita que os trens são uma fonte muito grande de gases de efeito estufa para escapar de outras regulamentações.

Os reguladores do ar começaram a reprimir as ferrovias de carga, especificamente a BNSF e a Union Pacific, em 1998, quando assinaram um pacto voluntário que exigia o uso de motores a diesel mais novos que produziam menos poluição. Mas o acordo comprometeu as ferrovias a usar gerações ainda mais novas de motores a diesel. Hoje, as duas ferrovias operam apenas 472 dos sistemas mais modernos, conhecidos como diesel Tier 4, dos 11.217 que operam na Califórnia a qualquer momento, de acordo com um relatório anual do conselho aéreo.

"Não há nada que os obrigue a se livrar de suas locomotivas de nível 0", disse Ajay Mangat, supervisor da seção de sistemas de frete do conselho aéreo.

A equipe do conselho aéreo está preparando regulamentos complexos para eliminar as emissões da ferrovia até 2035, embora dependa da viabilidade técnica, disse ele. A proposta irá para o conselho de ar para votação no ano que vem.

Jefferies, o chefe da associação ferroviária, disse que os regulamentos propostos ignoram uma redução voluntária de 70% nas emissões da Califórnia desde 2005. Mais especificamente, a associação afirma que o conselho aéreo não tem jurisdição legal porque as ferrovias estão sujeitas apenas à regulamentação federal, um direito de longa data .

Mesmo que o conselho de aviação não consiga impor regulamentações rígidas, as ferrovias, como em outras indústrias, estão enfrentando pressão de várias direções:acionistas, clientes, funcionários e grupos de defesa.

No Japão, Alemanha, Reino Unido e Estados Unidos, cerca de meia dúzia de fabricantes de equipamentos ferroviários estão desenvolvendo sistemas que operariam trens com baterias ou células de combustível de hidrogênio, de acordo com um relatório de pesquisa do setor.

Gebhardt, da Wabtec, disse que o custo inicial de uma locomotiva movida a bateria será maior do que um diesel tradicional, mas os custos de combustível com carregamento elétrico serão menores. Como as locomotivas existentes usam motores a diesel para gerar energia que aciona os motores elétricos de tração, apenas a geração da eletricidade precisa ser resolvida.

"Faz sentido econômico com as baterias ficando exponencialmente melhores", disse Gebhardt.

No teste da Califórnia, as baterias recarregam toda vez que o trem desacelera até parar, o que é frequente nas rotas de carga. O trem Wabtec recarregou suas baterias, por meio de frenagem regenerativa, na descida íngreme de 4.000 pés da passagem de Tehachapi até o vale de San Joaquin, por exemplo.

Outra locomotiva movida a bateria ancorará um projeto de demonstração da Pacific Harbour Line nos portos de Los Angeles e Long Beach. A locomotiva de 3.200 cavalos, fabricada pela Progress Rail, uma unidade da Caterpillar, pode transportar vagões pelo porto por 24 horas com uma carga. A Union Pacific acaba de comprar uma locomotiva operada por bateria para uso em um de seus pátios de manobra na Califórnia.

Carrie Schindler, diretora de programas de trânsito e ferroviário da Autoridade de Transporte do Condado de San Bernardino, disse que seu conjunto de trens de dois vagões Stadler será colocado em serviço em uma linha recém-construída de 14 quilômetros entre San Bernardino e Redlands, fazendo 16 viagens de ida e volta por dia a 79 km/h.

Um trem elétrico é mais eficiente em termos energéticos do que um carro elétrico, por passageiro, disse Vogel, chefe de engenharia da Stadler.

Schindler disse que o programa de US$ 23 milhões para o desenvolvimento de tecnologia e conjuntos de trens permitirá reduções significativas de emissões sem o enorme custo de construção de linhas aéreas de alta tensão. O sistema de passageiros Caltrain entre San Jose e San Francisco está pagando US$ 2 bilhões por apenas 50 milhas de fios aéreos.

No momento, parece improvável que a autoridade do trem-bala da Califórnia adote a tecnologia. Quando perguntado sobre isso em uma recente audiência legislativa, o presidente-executivo Brian Kelly disse que os trens sem fio propostos não satisfariam o mandato de 220 mph de velocidade, escrito em lei. A autoridade ferroviária está em processo de emissão de um contrato este ano para um sistema com fio e trens relacionados, embora ele tenha dito que a autoridade monitorará a tecnologia de baterias.

Os planos da autoridade ferroviária surgiram em negociações recentes com o Legislativo para financiamento adicional, despertando preocupação sobre se o trem-bala não está considerando o potencial de uma tecnologia revolucionária. Os líderes legislativos saíram sem nenhum acordo para apropriar mais dinheiro, de acordo com uma pessoa que está familiarizada com as conversas a portas fechadas, mas não estava autorizada a falar publicamente sobre elas.