ＪＲ東日本は2012年11月６日、非電化区間の環境負荷の低減方策「蓄電池駆動電車システム」を採用した、新型車両「EV-E301系」の先行車２両１編成を、2014年の春頃から烏山線に導入すると発表した。
運転区間は、烏山線（宝積寺～烏山）、東北本線（宇都宮～宝積寺）。最終的には烏山線の気動車全数を新型車両に置き換える予定としてる。
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EV-E301系は、EV-E301とEV-E300の２両編成。定員はEV-E301が134人・座席数51席。EV-E300が131人・座席数48席。
「蓄電池駆動電車システム」は車両に大容量の蓄電池を搭載して非電化区間の走行を可能にするもので、気動車のエンジンから発生する排気ガスの解消や、二酸化炭素・騒音の低減を実現している。
この電車は、電化区間では通常の電車と同様に架線からの電力により走行すると同時に蓄電池が充電される。そして、非電化区間では蓄電池の電力で走行し、烏山駅に設置する専用の充電設備において走行に必要な充電が行われる。
なお、室内照明については、すべて LED化され消費電力の低減も行われる。
