Tajemství pod kolejemi: Švýcarsko se ve velkém snaží zachránit planetu

(Dan Tri) - Švýcarsko, proslulé hodinkami, čokoládou a vlaky, nyní přitahuje pozornost odvážnou iniciativou: přeměnou železnic na solární elektrárny. Je to řešení pro čistou energii, která nezabírá půdu?

Švýcarsko, země známá svou úchvatnou přírodní krajinou a přesným průmyslem, čelí značným energetickým výzvám. Jeho Energetická strategie do roku 2050 si klade za cíl postupně ukončit jadernou energii (která v současnosti představuje přibližně 37 % celkové výroby elektřiny), snížit závislost na dovážených fosilních palivech a výrazně zvýšit podíl obnovitelné energie.

Rozšíření tradičních obnovitelných zdrojů energie, jako je vodní energie – která téměř plně využila svůj potenciál – nebo rozsáhlá solární a větrná energie, však čelí mnoha překážkám, od omezení pozemkového fondu, zdlouhavých licenčních procesů, které mohou u projektu obnovitelné energie trvat déle než 20 let, až po obavy z dopadů na krajinu, zejména v nedotčených horských oblastech.

V roce 2023 švýcarští voliči dokonce odmítli návrh na instalaci solárních panelů na horských svazích, čímž prokázali citlivost veřejnosti k projektům, které by mohly ovlivnit přírodní krásy.

V této souvislosti se jako slibný směr jeví inovativní řešení využívající stávající infrastrukturu. Železnice se svou rozsáhlou sítí (ve Švýcarsku přibližně 5 317 km) stávají potenciálním „zlatým dolem“. Myšlenka integrace solárních panelů do železničních tratí není zcela nová, mnoho podobných projektů je v malém měřítku koncipováno nebo testováno v Německu, Itálii, Francii, Japonsku a Indii.

Společnost Sunways však tvrdí, že její technologie je „ světovou novinkou“ s odnímatelným systémem solárních panelů, který lze instalovat na aktivní železniční tratě bez narušení provozu. „Možnost nechat vlak projet, aniž by to ovlivnilo bateriový systém, je zásadní průlom,“ řekl Joseph Scuderi, generální ředitel společnosti Sunways.

Sunways a technologie „energetického koberce“: Dekódování rozdílu

Projekt Sunways, jehož nápad vznikl v roce 2020 při čekání na vlak v Renens zakladatelem Josephem Scuderim, rychle upoutal pozornost a podporu Švýcarské inovační agentury (Innosuisse) a 12 partnerských společností. Unikátní a klíčovou vlastností této technologie spočívá v její schopnosti „rychlého uvolnění“.

Standardní solární panely (v pilotní fázi 48 panelů, každý o výkonu 385 W) jsou připevněny ke speciálnímu mechanismu, který umožňuje jejich „rozvinutí“ do prostoru mezi dvěma kolejnicemi pomocí specializovaného vlaku vyvinutého společností Scheuchzer SA, která se zabývá údržbou železnic. Vlak dokáže instalovat až 1 000 metrů čtverečních panelů denně, což je působivé tempo, které slibuje možnost rozsáhlého nasazení.

Pokud je nutná údržba trati, což je rutinní a nezbytný úkol, lze bateriový systém relativně snadno vyjmout a znovu nainstalovat, což řeší jednu z největších překážek integrace solární energie do dopravní infrastruktury. To je významná výhoda oproti pevným nebo do pražců integrovaným řešením, která se obtížněji udržují.

Společnost Sunways začala s testováním nové technologie začátkem tohoto roku na stávající železniční trati poblíž Buttes v kantonu Neuchâtel v západním Švýcarsku (Foto: Sunways).

Pilotní fáze v kantonu Neuchâtel, na 100m úseku trati poblíž stanice Buttes, má celkovou instalovanou kapacitu 18 kW a očekává se, že bude vyrábět 16 000 kWh elektřiny ročně, což stačí k zásobování přibližně 4–6 domácností. Investiční náklady na tuto fázi činí 585 000 švýcarských franků (přibližně 700 000 USD).

V počáteční fázi bude tato elektřina dodávána do místní veřejné sítě, nikoli přímo do vlaků, a to kvůli složitosti její integrace do vyhrazené trakční sítě. Dlouhodobým cílem společnosti Sunways je však napájet vlaky přímo a směřovat tak k téměř úplné energetické soběstačnosti.

Ekonomické problémy a finanční výzvy: Mohou se velké sny stát skutečností?

Teoretický potenciál technologie Sunways je obrovský.

Pokud by byla celá švýcarská železniční síť (bez tunelů) pokryta solárními panely, vyrobila by odhadem 1 TWh elektřiny ročně, což odpovídá 2 % celkové poptávky po elektřině v zemi a stačí k zásobování přibližně 300 000 domácností. V celkovém schématu se to může zdát skromné, ale v kontextu snahy Švýcarska o diverzifikaci dodávek a snížení závislosti na dovážené energii, zejména v zimě, je to významné.

Ekonomická efektivita projektu však zůstává kontroverzní. Počáteční náklady jsou ve srovnání s velkými pozemními solárními farmami poměrně vysoké. Společnost Sunways očekává, že po nasazení pro velkovýrobu a instalaci se náklady výrazně sníží.

Nezávislý výzkumný tým z Austrálie a Bangladéše zkoumal instalaci solárních panelů v blízkosti železnic v Bangladéši a vypočítal, že vyrovnané náklady na elektřinu (LCOE) by za místních podmínek mohly dosáhnout 0,052 USD/kWh. Společnost Sunways mezitím odhaduje LCOE pro svůj „kobercový“ model na přibližně 0,12 USD/kWh – což je v oboru považováno za konkurenceschopné.

Problém nespočívá jen v nákladech na výrobu a instalaci. Je také třeba pečlivě vypočítat náklady na údržbu, zejména čištění povrchu baterie od nečistot, mastnoty z vlaků a úlomků. Společnost Sunways přišla s řešením pomocí automatických čisticích kartáčů montovaných na vlaky.

Kromě toho je důležitým faktorem ovlivňujícím životnost a efektivitu investic odolnost panelů v prostředí s neustálými vibracemi a mechanickým nárazem vlaků jedoucích rychlostí až 150 km/h (ačkoli zkušební vlak jel pouze maximální rychlostí 70 km/h). Společnost Sunways tvrdí, že jejich panely jsou odolnější než standardní a těmto podmínkám odolávají.

Problémem je také získávání finančních prostředků na rozsáhlé projekty. V současné době je projekt podporován společností Innosuisse a soukromými partnery. Pro rozšíření bude muset Sunways přilákat velké investory, pravděpodobně prostřednictvím modelů „Energie jako služba“ (EaaS), které jsou ve Švýcarsku stále populárnější a pomáhají snížit zátěž počátečních investičních nákladů pro železniční společnosti.

Projekt „solárního koberce“ na železničních tratích je velmi smysluplný v kontextu snahy Švýcarska o diverzifikaci zdrojů dodávek a snížení závislosti na dovážené energii (Foto: Sunways).

Překonávání technických a environmentálních bariér: Od pochybností k realitě

Cesta společnosti Sunways k pilotní licenci nebyla snadná. Švýcarský federální úřad pro dopravu (FOT) zpočátku v roce 2023 odmítl licenci udělit kvůli obavám o bezpečnost a dopad na údržbu železnic. Společnosti Sunways trvalo 10 měsíců, než prototyp vyrobila a otestovala a poskytla dodatečná bezpečnostní posouzení od nezávislých odborníků, aby FOT přesvědčila.

Mezi klíčové obavy patří:

Provozní bezpečnost: Riziko oslnění strojvedoucích od povrchu panelu. Společnost Sunways tento problém řeší použitím panelů „Full Black“ s antireflexní vrstvou a prováděním analýzy oslnění pro každý projekt.

Trvanlivost a výkon: Vliv vibrací, nečistot, mastnoty a úlomků na povrch baterie. Očekává se, že tento problém vyřeší automatické čisticí systémy a odolnější konstrukce baterií.

Dopad počasí: Sníh a led mohou v zimě výrazně snížit výkon. Společnost Sunways vyvíjí automatický systém odmrazování. Společnost je však realistická, že zimní výkon bude obecně nízký, podobně jako u střešních systémů.

Dopad na údržbu železnic: Hlavním řešením je rychlá demontáž, ale je třeba ověřit efektivitu a náklady tohoto procesu ve velké provozní praxi.

Rizika požáru a mikroprasklin: Mezinárodní železniční unie (UIC) před těmito riziky varovala. Společnost Sunways trvá na tom, že její materiály splňují vysoké bezpečnostní standardy.

Hluk: Bylo naznačeno, že tvrdý povrch panelů může zvyšovat hluk při přejezdu vlaků. Toto bude nutné posoudit během testování.

Tříletý pilotní projekt bude pro Sunways příležitostí ke shromažďování reálných dat, zdokonalování technologie a demonstraci bezpečnosti, efektivity a odolnosti systému.

Projekty solárních elektráren instalované na železničních tratích jsou považovány za příliš obtížně udržovatelné (Zdroj: Luigi Jorio, swissinfo).

Stanou se energetické kolejnice novým standardem?

Úspěch společnosti Sunways ve Švýcarsku by mohl připravit cestu k energetické revoluci na globálních železničních tratích.

„Využití kolejnic k výrobě elektřiny je chytrý a efektivní přístup: nevyžaduje vyklízení pozemků, neničí krajinu a lze jej nasadit rychle a s nízkými náklady,“ řekl energetický expert ze společnosti CleanTechnica.

Tento mezinárodní zájem ukazuje obrovský potenciál přeměny stávající dopravní infrastruktury na decentralizovanou výrobu energie, což by omezilo konflikty ve využívání půdy – stále obtížněji řešitelný problém.

Studie provedená ve Spojeném království zjistila, že využití solární energie z železnic by mohlo pokrýt až 8 % potřeb země v oblasti elektřiny. Podobně studie společnosti TÜV Rheinland pro Německo zjistila, že fotovoltaické aplikace na železniční infrastruktuře a v jejím rámci by mohly generovat až 2 940 GWh solární energie ročně, což by pokrylo více než čtvrtinu ročních potřeb elektřiny železničního sektoru v zemi.

Globální rozšíření však bude čelit řadě výzev:

Rozdíly v technických normách a právních předpisech: Každá země má svůj vlastní železniční systém a právní rámec.

Různé klimatické podmínky: Výkon baterie a požadavky na údržbu se budou v různých klimatických podmínkách výrazně lišit.

Podmínky a typy tratí: Technologie nemusí být vhodná pro všechny typy tratí nebo tratě s velmi vysokou hustotou provozu.

Náklady a přístup ke kapitálu: Počáteční investice zůstává na mnoha trzích překážkou.

Pokud bude švýcarský projekt solární energie pro železnice úspěšný, mohl by se stát modelem inteligentní obnovitelné energie pro celý svět (Foto: Sunways).

Pilotní projekt v Neuchâtelu bude v příštích několika letech pečlivě sledován a vyhodnocován. Bezpečnostní testy a analýzy, zejména týkající se procesu demontáže panelů, budou i nadále prováděny, aby byly splněny přísné požadavky FOT.

Iniciativa společnosti Sunways, vyvinutá ve spolupráci se Švýcarským federálním technologickým institutem v Lausanne (EPFL), je více než jen technologické řešení. Představuje strategickou vizi, kde lze harmonicky integrovat dopravní a energetickou infrastrukturu a vytvořit tak synergii. „To je v souladu s globálním trendem snižování uhlíkové stopy a zvyšování energetické účinnosti,“ zdůraznil pan Scuderi.

Pokud bude švýcarský plán na solární energii na kolejích úspěšný, mohl by zemi přinést nejen ekonomické a environmentální výhody, ale mohl by také sloužit jako model inspirující další země v jejich hledání rozsáhlých, udržitelných a inteligentních řešení v oblasti obnovitelné energie. Je to skutečně vzrušující krok vpřed s potenciálem změnit budoucnost železničního průmyslu i globálního energetického sektoru.

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