Yahoo奇摩新聞 耗時8年研發，JR東海啟動最新混合式特急列車，大幅削減3成碳排
鐵路一直以來都被視為是對環境負擔較低的移動工具，根據日本交通省2020年資料顯示，鐵路每單位運輸量的碳排量僅為飛機與汽車的1/5，然而隨著現今對於石化燃料發電的檢視越來越嚴格，各鐵路公司也紛紛開始推動減碳。
以2050年達成實質碳排歸零為目標的JR東海，啟動了結合蓄電池與柴油發電的混合式新型車輛「HC85系列」運行，相隔約30年的新型車輛在抑制碳排的同時，還實現了混合式車輛的日本國內最高時速120公里，採用了搭配能夠儲備煞車時所產生電力的蓄電池來作動馬達，並可發揮行駛時的高度靜音性，而被期待作為下一世代的特急車輛生力軍。
7月開始運行的新型車輛，與以往的KIHA85系列相比可抑制3成CO2、4成氮氧化物排放，而最大的特徵在於儘管採用了混合式，卻能夠達到與以往柴油引擎式相同的時速120公里之高速。
耗時8年研發蓄電池控制方式，讓機器小型化
新型車輛是由JR東海、子公司日本車輛製造與東芝基礎系統等所研發，最重要的關鍵就在於蓄電池新控制方式的研發與車輛的機器配置。
以往的KIHA85系列是以2具引擎來維持速度，採混合式地取代引擎，而在車輛上搭載能夠達到同樣速度的大容量蓄電池有其困難，而若以蓄電池來取代1具引擎的輸出時，又有負擔大而導致使用壽命變短的問題。
JR東海相關業務負責人表示：「蓄電池的電力若不足，就會造成電車誤點。為了不發生這種致命情況，我們不斷地進行試驗，終於達到了可以運行的階段」，技術研發從開始至今耗費了約8年時間，搭載了日本國內最大容量的40千瓦小時蓄電池，是透過控制方式的改善成功減輕蓄電池的負擔，並也克服了蓄電池的小型化與搭載於車輛之其他機器的輕量化。
具體來說，是藉由變更車輛控制裝置的冷卻方式來實現小型化，從空冷式改成機器小型輕盈化的水冷式，相較於透過鰭片以風來冷卻的空冷，在裝置周邊佈設水管，透過冷水流動來降低溫度的水冷式之冷卻效率也更高。
至於其他裝置也盡可能地小型化，與一般混合行車輛相比佔用面積減少了一半，所有的機器全部都收納在車輛的地板下，也確保了座位與行李置放空間。
HC85系列也推動了車體的輕量化，為防止引擎的震動傳達到車體，除了減少架設於地板下的樑，也將防震橡膠做成雙重構造，將支撐引擎部分的重量從舊型車輛減少了1成，而雙重防震橡膠也有助於減少車內噪音、震動。
以高效永磁同步馬達實現新型態混合式車輛
持續高速行駛的話，將導致蓄電池負擔變大、壽命變短，因此東芝基礎系統研發了「封閉式永磁同步馬達」來減輕負擔，雖成本比以往的「感應馬達」要高，但可以將引擎輸出傳達至車輪的效率提升10%，透過導入封閉式永磁同步馬達，與以往機型相比成功將蓄電池的負擔減少了3成左右。
另外，透過減少1具引擎，來因應成本居高不下之混合式車輛的課題，一直以來的混合式運行機制都是單純地增加蓄電池或電力變換裝置等必要機器，導致導入時的初始成本大幅增加，而成為普及上的門檻。
新型車輛採用1具引擎搭配混合式機器，因此初始成本僅微微增加，藉由此導入JR東海的引擎持有數量約可削減3成左右，與舊型車輛相比能源效率得到改善，因此預期在一定期間後便可回收初期導入成本。預定在2022年度中採用58輛，2023年會再加入6輛。
實現2050淨零碳排，持續研發降低環境負荷的新技術
JR東海2020年度排放122萬噸CO2，其中運行時的排放輛為7萬噸（整體的5%），計畫藉由將以往柴油引擎特急列車置換成新型車輛，實現2030年碳排量比2013年減少46%。
JR東海為了抑制燃料的碳排，也正在摸索電力以外的能源，正在進行燃料電池車與生質燃料的試驗，2022年2月便進行過使用Euglena研發之以廢食用油為原料的次世代生質柴油的運行試驗，由於分子構造與柴油車輛所使用的輕油相同，所以不需變更引擎規格就可以使用。
在車輛製造上也追求降低環境負擔，在主力東海道新幹線的「N700S」車體的一部分採用了廢棄鋁，藉由使用再生資源每列車可減少相當於製造鋁時的碳排量50噸。
2050年的實質淨零碳排對於JR東海來說是一大挑戰，為了達成此目標未來仍將需要更加速新環境技術的研發。
責任編輯：吳秀樺
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