أسرار تحت القضبان: سويسرا "تلعب دورًا كبيرًا" لإنقاذ الكوكب

(دان تري) - تشتهر سويسرا بالساعات والشوكولاتة والقطارات، وهي الآن تجذب الأنظار بمبادرة جريئة: تحويل السكك الحديدية إلى محطات طاقة شمسية. فهل هذا هو الحل الأمثل للطاقة النظيفة التي لا تستهلك مساحة كبيرة؟

سويسرا، المعروفة بمناظرها الطبيعية الخلابة وصناعتها الدقيقة، تواجه تحديات كبيرة في مجال الطاقة. وتهدف استراتيجيتها للطاقة 2050 إلى التخلص التدريجي من الطاقة النووية (التي تُمثل حاليًا حوالي 37% من إجمالي إنتاج الكهرباء)، وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري المستورد، وزيادة حصة الطاقة المتجددة بشكل ملحوظ.

ومع ذلك، فإن توسع مصادر الطاقة المتجددة التقليدية مثل الطاقة الكهرومائية ــ التي استغلت إمكاناتها بالكامل تقريبا ــ أو الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على نطاق واسع يواجه العديد من العوائق، بدءا من قيود صندوق الأراضي، وعمليات الترخيص المطولة التي قد تستغرق أكثر من عشرين عاما لمشروع الطاقة المتجددة، إلى المخاوف بشأن التأثيرات على المناظر الطبيعية، وخاصة في المناطق المرتفعة البكر.

وفي عام 2023، رفض الناخبون السويسريون اقتراحاً بتركيب الألواح الشمسية على سفوح الجبال، مما يدل على حساسية الرأي العام تجاه المشاريع التي قد تؤثر على الجمال الطبيعي.

في هذا السياق، تبرز الحلول المبتكرة التي تستفيد من البنية التحتية القائمة كتوجه واعد. تُصبح السكك الحديدية، بشبكتها الواسعة (حوالي 5,317 كيلومترًا في سويسرا)، بمثابة "منجم ذهب" محتمل. فكرة دمج الألواح الشمسية في مسارات السكك الحديدية ليست جديدة تمامًا، إذ يجري تصميم أو اختبار العديد من المشاريع المماثلة على نطاق ضيق في ألمانيا وإيطاليا وفرنسا واليابان والهند.

مع ذلك، تدّعي شركة صنوايز أن تقنيتها هي الأولى عالميًا ، إذ تتضمن نظام ألواح شمسية قابلة للإزالة، يُمكن تركيبها على خطوط السكك الحديدية النشطة دون تعطيل حركة المرور. وصرح جوزيف سكوديري، الرئيس التنفيذي لشركة صنوايز، قائلاً: "إن إمكانية مرور القطار دون التأثير على نظام البطاريات تُعدّ إنجازًا جوهريًا".

صن وايز وتقنية "سجادة الطاقة": فك شفرة الفرق

مشروع صن وايز، الذي انطلق من فكرة مؤسسه جوزيف سكوديري عام ٢٠٢٠ أثناء انتظاره قطارًا في رينين، سرعان ما استقطب اهتمام ودعم وكالة الابتكار السويسرية (Innosuisse) و١٢ شركة شريكة. تكمن الميزة الفريدة والرئيسية لهذه التقنية في قدرتها على "الانطلاق السريع".

الألواح الشمسية القياسية (48 لوحًا في المرحلة التجريبية، كل منها بقدرة 385 واط) مُثبّتة بآلية خاصة تُمكّن من فردها في الفراغ بين سكتين بواسطة قطار مُتخصص، طورته شركة شوتشرز إس إيه لصيانة السكك الحديدية. يُمكن للقطار تركيب ما يصل إلى 1000 متر مربع من الألواح يوميًا، وهو معدل مُبهر يُبشر بإمكانية نشرها على نطاق واسع.

عندما تكون صيانة المسار ضرورية، وهي مهمة روتينية وضرورية، يُمكن إزالة نظام البطاريات وإعادة تركيبه بسهولة نسبية، مما يُحل إحدى أكبر العقبات التي تعترض دمج الطاقة الشمسية في البنية التحتية للنقل. تُمثل هذه ميزة كبيرة مقارنةً بالحلول الثابتة أو المُدمجة مع عوارض السكك الحديدية، والتي يصعب صيانتها.

بدأت شركة صنوايز اختبار التكنولوجيا الجديدة في وقت سابق من هذا العام على خط سكة حديد قائم بالقرب من بوتس، في كانتون نوشاتيل، غرب سويسرا (الصورة: صنوايز).

المرحلة التجريبية في كانتون نوشاتيل، على امتداد خط سكة حديد بطول 100 متر بالقرب من محطة بوتس، تبلغ قدرتها الإجمالية المركبة 18 كيلوواط، ومن المتوقع أن تُولّد 16,000 كيلوواط/ساعة من الكهرباء سنويًا، أي ما يكفي لتزويد حوالي 4-6 منازل بالكهرباء. تبلغ التكلفة الاستثمارية لهذه المرحلة 585,000 فرنك سويسري (حوالي 700,000 دولار أمريكي).

في المرحلة الأولية، سيتم تغذية هذه الكهرباء بالشبكة العامة المحلية بدلاً من إمداد القطارات بها مباشرةً، نظرًا لصعوبة دمجها في شبكة مخصصة لقوة الجر. مع ذلك، يتمثل هدف صنوايز على المدى الطويل في تزويد القطارات بالطاقة مباشرةً، مما يُسهم في تحقيق الاكتفاء الذاتي شبه الكامل من الطاقة.

المشاكل الاقتصادية والتحديات المالية: هل يمكن أن تتحقق الأحلام الكبيرة؟

إن الإمكانات النظرية لتكنولوجيا Sunways هائلة.

لو غُطّيت شبكة السكك الحديدية السويسرية بأكملها (باستثناء الأنفاق) بألواح شمسية، لكانت ستولّد ما يُقدّر بتيراواط/ساعة من الكهرباء سنويًا، أي ما يعادل 2% من إجمالي الطلب على الكهرباء في البلاد، ويكفي لتزويد حوالي 300 ألف منزل بالطاقة. قد يبدو هذا الرقم متواضعًا في المجمل، ولكنه بالغ الأهمية في سياق جهود سويسرا لتنويع مصادرها وتقليل اعتمادها على الطاقة المستوردة، وخاصةً في فصل الشتاء.

مع ذلك، لا تزال الكفاءة الاقتصادية للمشروع محل جدل. فالتكلفة الأولية مرتفعة جدًا مقارنةً بمزارع الطاقة الشمسية الأرضية واسعة النطاق. وتتوقع شركة صن وايز انخفاض التكلفة بشكل كبير عند نشرها للإنتاج والتركيب على نطاق واسع.

قام فريق بحثي مستقل من أستراليا وبنغلاديش بدراسة تركيب الألواح الشمسية بالقرب من خطوط السكك الحديدية في بنغلاديش، وتوصل إلى أن التكلفة المتساوية للكهرباء (LCOE) قد تصل إلى 0.052 دولار أمريكي/كيلوواط/ساعة في ظل الظروف المحلية. في الوقت نفسه، تُقدّر شركة صنوايز التكلفة المتساوية للكهرباء لنموذجها "السجادي" بحوالي 0.12 دولار أمريكي/كيلوواط/ساعة، وهو رقم يُعتبر تنافسيًا في هذا القطاع.

لا يقتصر التحدي على تكلفة التصنيع والتركيب فحسب، بل يجب أيضًا حساب تكاليف الصيانة بعناية، وخاصةً تنظيف سطح البطارية من الأوساخ والشحوم والحطام المتراكم في القطارات. وقد ابتكرت شركة صن وايز حلاً باستخدام فرش تنظيف آلية مثبتة على القطارات.

علاوةً على ذلك، تُعدّ متانة الألواح في بيئة اهتزازات وتأثيرات ميكانيكية مستمرة ناجمة عن قطارات تسير بسرعات تصل إلى 150 كم/ساعة (مع أن القطار التجريبي لم يتجاوز سرعته القصوى 70 كم/ساعة) عاملاً مهماً يؤثر على عمر الألواح وكفاءة الاستثمار. وتؤكد شركة صن وايز أن ألواحها أكثر متانة من الألواح القياسية، وتتحمل هذه الظروف.

يُمثل جمع التمويل اللازم للمشاريع الكبيرة مشكلةً أيضًا. يدعم المشروع حاليًا Innosuisse وشركاء من القطاع الخاص. ولتوسيع نطاقه، ستحتاج Sunways إلى جذب مستثمرين كبار، ربما من خلال نماذج "الطاقة كخدمة" (EaaS) التي تزداد شعبيتها في سويسرا، مما يُسهم في تخفيف عبء تكاليف الاستثمار الأولية على شركات السكك الحديدية.

يعد مشروع "السجادة الشمسية" على خطوط السكك الحديدية ذا أهمية كبيرة في سياق جهود سويسرا لتنويع مصادر إمداداتها وتقليل اعتمادها على الطاقة المستوردة (الصورة: Sunways).

التغلب على الحواجز التقنية والبيئية: من الشك إلى الواقع

لم يكن طريق صنوايز للحصول على رخصة الطيار سهلاً. في البداية، رفض المكتب الفيدرالي السويسري للنقل (FOT) منح الرخصة عام ٢٠٢٣ بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة وتأثيرها على صيانة السكك الحديدية. استغرقت صنوايز عشرة أشهر لبناء النموذج الأولي واختباره، وتقديم تقييمات سلامة إضافية من خبراء مستقلين لإقناع المكتب الفيدرالي السويسري للنقل (FOT).

وتشمل المخاوف الرئيسية ما يلي:

السلامة التشغيلية: خطر تعرض سائقي القطارات للتوهج من سطح الألواح. تعالج صن وايز هذا الخطر باستخدام ألواح "سوداء بالكامل" مع طلاء مضاد للانعكاس، وإجراء تحليل للتوهج لكل مشروع.

المتانة والأداء: آثار الاهتزاز والأوساخ والشحوم والحطام على أسطح البطاريات. من المتوقع أن تُعالج أنظمة التنظيف التلقائية وتصاميم البطاريات الأكثر متانة هذه المشكلة.

تأثير الطقس: يمكن أن يُؤثر الثلج والجليد بشكل كبير على الأداء في الشتاء. تُطوّر شركة صن وايز نظامًا تلقائيًا لإزالة الجليد. مع ذلك، تُدرك الشركة أن إنتاجية الشتاء ستكون منخفضة بشكل عام، كما هو الحال في أنظمة الأسطح.

التأثير على صيانة السكك الحديدية: التفكيك السريع هو الحل الرئيسي، ولكن هناك حاجة إلى التحقق من كفاءة وتكلفة هذه العملية في الممارسة التشغيلية واسعة النطاق.

خطر الحريق والتشققات الدقيقة: حذّر الاتحاد الدولي للسكك الحديدية (UIC) من هذه المخاطر. وتؤكد شركة صنوايز أن موادها تلبي معايير السلامة العالية.

الضوضاء: أُشير إلى أن السطح الصلب للألواح قد يزيد الضوضاء عند مرور القطارات فوقها. وسيلزم تقييم ذلك أثناء الاختبار.

وسيكون المشروع التجريبي الذي يستمر لثلاث سنوات بمثابة فرصة لشركة Sunways لجمع بيانات من العالم الحقيقي، وتحسين التكنولوجيا، وإثبات سلامة النظام وكفاءته ومتانته.

تعتبر مشاريع الطاقة الشمسية المثبتة على خطوط السكك الحديدية صعبة الصيانة للغاية (المصدر: لويجي جوريو، سويس إنفو).

هل تصبح سكك الطاقة هي القاعدة الجديدة؟

إن نجاح شركة صن وايز في سويسرا قد يمهد الطريق لثورة في مجال الطاقة على خطوط السكك الحديدية العالمية.

وقال خبير الطاقة من شركة CleanTechnica: "إن استخدام القضبان لتوليد الكهرباء هو نهج ذكي وفعال: فهو لا يتطلب إزالة الأراضي، ولا يدمر المناظر الطبيعية، ويمكن نشره بسرعة وبتكلفة منخفضة".

ويظهر هذا الاهتمام الدولي الإمكانات الهائلة التي يوفرها تحويل البنية الأساسية للنقل القائمة إلى توليد طاقة لامركزي، مما يقلل من النزاعات على استخدام الأراضي ــ وهي مشكلة مستعصية على الحل بشكل متزايد.

أظهرت دراسة في المملكة المتحدة أن تسخير الطاقة الشمسية من السكك الحديدية يمكن أن يلبي ما يصل إلى 8% من احتياجات البلاد من الكهرباء. وبالمثل، وجدت دراسة أجرتها شركة TÜV Rheinland في ألمانيا أن تطبيقات الطاقة الكهروضوئية على البنية التحتية للسكك الحديدية وداخلها يمكن أن تولد ما يصل إلى 2940 جيجاواط/ساعة من الطاقة الشمسية سنويًا، مما يلبي أكثر من ربع احتياجات قطاع السكك الحديدية السنوية من الكهرباء.

ومع ذلك، فإن التوسع على نطاق عالمي سوف يواجه مجموعة متنوعة من التحديات:

الاختلافات في المعايير الفنية واللوائح القانونية: كل دولة لديها نظام السكك الحديدية والإطار القانوني الخاص بها.

ظروف مناخية متنوعة: قد يختلف أداء البطارية ومتطلبات الصيانة بشكل كبير بين المناخات.

حالة المسارات وأنواعها: قد لا تكون التكنولوجيا مناسبة لجميع أنواع المسارات أو الخطوط ذات الكثافة المرورية العالية جدًا.

التكلفة والوصول إلى رأس المال: لا يزال الاستثمار الأولي يشكل عائقًا في العديد من الأسواق.

إذا نجح مشروع الطاقة الشمسية في السكك الحديدية السويسرية، فقد يصبح نموذجًا للطاقة المتجددة الذكية للعالم (الصورة: Sunways).

سيخضع المشروع التجريبي في نوشاتيل لمراقبة وتقييم دقيقين خلال السنوات القليلة القادمة. وسيستمر إجراء اختبارات وتحليلات السلامة، وخاصةً فيما يتعلق بعملية تفكيك الألواح، لتلبية المتطلبات الصارمة لـ FOT.

مبادرة صن وايز، التي طُوّرت بالشراكة مع المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان (EPFL)، ليست مجرد حل تكنولوجي، بل تُمثّل رؤية استراتيجية تُمكّن من دمج البنية التحتية للنقل والطاقة بتناغم، مما يُسهم في تحقيق التآزر. وأكد السيد سكوديري: "يتماشى هذا مع التوجه العالمي نحو تقليل البصمة الكربونية وزيادة كفاءة الطاقة".

إذا نجحت مغامرتها في مجال الطاقة الشمسية على السكك الحديدية، فلن يقتصر ذلك على تحقيق فوائد اقتصادية وبيئية للبلاد فحسب، بل قد يُشكل نموذجًا يُحتذى به، يُلهم دولًا أخرى في سعيها لإيجاد حلول طاقة متجددة ذكية ومستدامة وواسعة النطاق. إنها خطوةٌ مُلهمةٌ حقًا، ومن شأنها إعادة صياغة مستقبل صناعة السكك الحديدية وقطاع الطاقة العالمي.

المصدر: https://dantri.com.vn/kinh-doanh/bi-mat-duoi-duong-ray-thuy-si-choi-lon-de-cuu-hanh-tinh-20250618175202520.htm