اسرار زیر ریل‌ها: سوئیس برای نجات سیاره زمین «نقش بزرگی ایفا می‌کند»

(دن تری) - سوئیس که به خاطر ساعت، شکلات و قطارهایش مشهور است، اکنون با یک ابتکار جسورانه توجه‌ها را به خود جلب کرده است: تبدیل راه‌آهن به نیروگاه‌های خورشیدی. آیا این راه حل برای انرژی پاکی است که زمین اشغال نمی‌کند؟

سوئیس، کشوری که به خاطر مناظر طبیعی دیدنی و صنعت دقیق خود شناخته می‌شود، با چالش‌های قابل توجهی در حوزه انرژی روبرو است. استراتژی انرژی این کشور تا سال ۲۰۵۰ با هدف حذف تدریجی انرژی هسته‌ای (که در حال حاضر حدود ۳۷ درصد از کل تولید برق را تشکیل می‌دهد)، کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی وارداتی و افزایش قابل توجه سهم انرژی‌های تجدیدپذیر تدوین شده است.

با این حال، گسترش منابع انرژی تجدیدپذیر سنتی مانند انرژی برق‌آبی - که تقریباً به طور کامل از پتانسیل خود بهره‌برداری کرده است - یا انرژی خورشیدی و بادی در مقیاس بزرگ با موانع بسیاری روبرو است، از محدودیت‌های صندوق زمین، فرآیندهای طولانی صدور مجوز که می‌تواند بیش از 20 سال برای یک پروژه انرژی تجدیدپذیر طول بکشد تا نگرانی‌ها در مورد تأثیرات بر چشم‌انداز، به ویژه در مناطق کوهستانی بکر.

در سال ۲۰۲۳، رأی‌دهندگان سوئیسی حتی پیشنهاد نصب پنل‌های خورشیدی در دامنه‌های کوهستانی را رد کردند و این نشان دهنده حساسیت عمومی نسبت به پروژه‌هایی است که خطر آسیب رساندن به زیبایی‌های طبیعی را به همراه دارد.

در این زمینه، راه‌حل‌های نوآورانه‌ای که از زیرساخت‌های موجود استفاده می‌کنند، به عنوان یک مسیر امیدوارکننده پدیدار می‌شوند. راه‌آهن، با شبکه گسترده خود (حدود ۵۳۱۷ کیلومتر در سوئیس)، به یک "معدن طلای" بالقوه تبدیل می‌شود. ایده ادغام پنل‌های خورشیدی در مسیرهای ریلی کاملاً جدید نیست و بسیاری از پروژه‌های مشابه در مقیاس کوچک در آلمان، ایتالیا، فرانسه، ژاپن و هند در حال بررسی یا آزمایش هستند.

با این حال، سان‌ویز ادعا می‌کند که فناوری آن «اولین در جهان » است که دارای سیستم پنل خورشیدی قابل جابجایی است که می‌تواند بدون ایجاد اختلال در ترافیک، روی مسیرهای فعال راه‌آهن نصب شود. جوزف اسکودری، مدیرعامل سان‌ویز، گفت: «توانایی عبور قطار بدون تأثیر بر سیستم باتری، یک پیشرفت اساسی است.»

سان‌ویز و فناوری «فرش انرژی»: رمزگشایی از تفاوت

پروژه Sunways که از ایده بنیانگذار آن، جوزف اسکودری، در سال ۲۰۲۰ در حالی که منتظر قطار در رننز بود، سرچشمه گرفت، به سرعت توجه و حمایت آژانس نوآوری سوئیس (Innosuisse) و ۱۲ شرکت همکار را به خود جلب کرد. ویژگی منحصر به فرد و کلیدی این فناوری در قابلیت «انتشار سریع» آن نهفته است.

پنل‌های خورشیدی استاندارد (در مرحله آزمایشی، ۴۸ پنل، هر کدام ۳۸۵ وات) به مکانیزم خاصی متصل شده‌اند که به آنها اجازه می‌دهد توسط یک قطار تخصصی که توسط شرکت تعمیر و نگهداری راه‌آهن Scheuchzer SA توسعه داده شده است، در فضای بین دو ریل "باز" ​​شوند. این قطار می‌تواند تا ۱۰۰۰ متر مربع پنل در روز نصب کند، نرخ چشمگیری که نویدبخش امکان استقرار در مقیاس بزرگ است.

وقتی تعمیر و نگهداری ریل مورد نیاز است، که یک کار روتین و ضروری است، سیستم باتری را می‌توان با سهولت نسبی برداشته و دوباره نصب کرد و یکی از بزرگترین موانع ادغام انرژی خورشیدی در زیرساخت‌های حمل و نقل را حل کرد. این یک مزیت قابل توجه نسبت به راه‌حل‌های ثابت یا یکپارچه با تراورس است که نگهداری آنها دشوارتر است.

شرکت سان‌ویز (Sunways) اوایل امسال آزمایش این فناوری جدید را در یک خط آهن موجود در نزدیکی بوتس (Buttes)، در کانتون نوشاتل (Neuchâtel)، غرب سوئیس، آغاز کرد (عکس: Sunways).

فاز آزمایشی در کانتون نوشاتل، در یک مسیر ۱۰۰ متری در نزدیکی ایستگاه بوتس، دارای ظرفیت نصب‌شده‌ی کلی ۱۸ کیلووات است که انتظار می‌رود سالانه ۱۶۰۰۰ کیلووات ساعت برق تولید کند که برای تأمین برق حدود ۴ تا ۶ خانوار کافی است. هزینه سرمایه‌گذاری برای این فاز ۵۸۵۰۰۰ فرانک سوئیس (حدود ۷۰۰۰۰۰ دلار آمریکا) است.

در مرحله اولیه، این برق به دلیل پیچیدگی ادغام آن در یک شبکه برق کششی اختصاصی، به جای اینکه مستقیماً به قطارها تغذیه شود، به شبکه عمومی محلی تغذیه خواهد شد. با این حال، هدف بلندمدت Sunways این است که مستقیماً به قطارها برق بدهد و به سمت خودکفایی تقریباً کامل در زمینه انرژی حرکت کند.

مشکلات اقتصادی و چالش‌های مالی: آیا رویاهای بزرگ می‌توانند به واقعیت تبدیل شوند؟

پتانسیل نظری فناوری Sunways بسیار زیاد است.

اگر کل شبکه ریلی سوئیس (منهای تونل‌ها) با پنل‌های خورشیدی پوشانده شود، سالانه حدود ۱ تراوات ساعت برق تولید خواهد کرد که معادل ۲٪ از کل تقاضای برق کشور و برای تأمین انرژی حدود ۳۰۰۰۰۰ خانوار کافی است. این مقدار ممکن است در مقیاس بزرگ، کم به نظر برسد، اما در چارچوب تلاش‌های سوئیس برای تنوع‌بخشی به منابع تأمین انرژی و کاهش وابستگی به انرژی وارداتی، به‌ویژه در زمستان، بسیار مهم است.

با این حال، بازده اقتصادی این پروژه همچنان بحث‌برانگیز است. هزینه اولیه در مقایسه با مزارع خورشیدی زمینی در مقیاس بزرگ بسیار بالاست. سان‌ویز انتظار دارد که وقتی برای تولید و نصب در مقیاس بزرگ به کار گرفته شود، هزینه به طور قابل توجهی کاهش یابد.

یک تیم تحقیقاتی مستقل از استرالیا و بنگلادش، نصب پنل‌های خورشیدی در نزدیکی راه‌آهن بنگلادش را بررسی کردند و محاسبه کردند که هزینه تراز شده برق (LCOE) می‌تواند تحت شرایط محلی به 0.052 دلار در هر کیلووات ساعت برسد. در همین حال، شرکت Sunways هزینه تراز شده برق (LCOE) را برای مدل «فرش» خود حدود 0.12 دلار در هر کیلووات ساعت تخمین زده است - رقمی که در صنعت رقابتی محسوب می‌شود.

چالش فقط هزینه تولید و نصب نیست. هزینه‌های نگهداری، به ویژه تمیز کردن سطح باتری از گرد و غبار، چربی قطارها و زباله‌ها، نیز باید به دقت محاسبه شوند. شرکت Sunways با استفاده از برس‌های تمیزکننده خودکار نصب شده روی قطارها، راه حلی ارائه داده است.

علاوه بر این، دوام پنل‌ها در محیطی با لرزش مداوم و ضربه مکانیکی ناشی از قطارهایی که با سرعت تا ۱۵۰ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند (اگرچه قطار آزمایشی فقط با حداکثر سرعت ۷۰ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کرد) عامل مهمی است که بر طول عمر و راندمان سرمایه‌گذاری تأثیر می‌گذارد. سان‌ویز ادعا می‌کند که پنل‌های آنها از استاندارد بادوام‌تر هستند و می‌توانند در برابر این شرایط مقاومت کنند.

جمع‌آوری کمک‌های مالی برای پروژه‌های بزرگ نیز یک مشکل است. در حال حاضر، این پروژه توسط Innosuisse و شرکای خصوصی پشتیبانی می‌شود. برای افزایش مقیاس، Sunways نیاز به جذب سرمایه‌گذاران بزرگ دارد، احتمالاً از طریق مدل‌های «انرژی به عنوان سرویس» (EaaS) که به طور فزاینده‌ای در سوئیس محبوب هستند و به کاهش بار هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه برای شرکت‌های ریلی کمک می‌کنند.

پروژه «فرش خورشیدی» روی ریل‌های راه‌آهن در چارچوب تلاش‌های سوئیس برای تنوع‌بخشی به منابع تأمین انرژی و کاهش وابستگی به انرژی وارداتی بسیار معنادار است (عکس: Sunways).

غلبه بر موانع فنی و محیطی: از شک تا واقعیت

مسیر سان‌ویز برای اخذ مجوز خلبانی آسان نبود. در ابتدا، اداره حمل و نقل فدرال سوئیس (FOT) به دلیل نگرانی‌هایی در مورد ایمنی و تأثیر آن بر نگهداری راه‌آهن، از اعطای مجوز در سال ۲۰۲۳ خودداری کرد. ساخت و آزمایش نمونه اولیه و ارائه ارزیابی‌های ایمنی بیشتر توسط کارشناسان مستقل برای متقاعد کردن FOT، ۱۰ ماه طول کشید.

نگرانی‌های کلیدی عبارتند از:

ایمنی عملیاتی: خطر تابش خیره‌کننده نور از سطح پنل به رانندگان قطار. سان‌ویز با استفاده از پنل‌های «کاملاً مشکی» با پوشش ضد انعکاس و انجام تجزیه و تحلیل تابش خیره‌کننده برای هر پروژه، این مشکل را برطرف می‌کند.

دوام و عملکرد: اثرات لرزش، کثیفی، چربی و خرده ریزها روی سطوح باتری. انتظار می‌رود سیستم‌های تمیزکننده خودکار و طراحی‌های بادوام‌تر باتری، این مشکل را برطرف کنند.

تأثیر آب و هوا: برف و یخ می‌توانند عملکرد را در زمستان به میزان قابل توجهی کاهش دهند. سان‌ویز در حال توسعه یک سیستم یخ‌زدایی خودکار است. با این حال، این شرکت واقع‌بین است که خروجی زمستانی به طور کلی کم خواهد بود، مشابه سیستم‌های پشت بامی.

تأثیر بر نگهداری راه‌آهن: جداسازی سریع، راه‌حل اصلی است، اما کارایی و هزینه این فرآیند در عمل عملیاتی در مقیاس بزرگ باید تأیید شود.

خطرات آتش‌سوزی و ترک‌های ریز: اتحادیه بین‌المللی راه‌آهن‌ها (UIC) در مورد این خطرات هشدار داده است. سان‌ویز اصرار دارد که مواد آن از استانداردهای ایمنی بالایی برخوردار هستند.

سر و صدا: گفته شده است که سطح سخت پنل‌ها ممکن است هنگام عبور قطار از روی آنها، سر و صدا را افزایش دهد. این موضوع باید در طول آزمایش ارزیابی شود.

این پروژه آزمایشی سه ساله فرصتی برای شرکت سان‌ویز خواهد بود تا داده‌های دنیای واقعی را جمع‌آوری کند، فناوری را اصلاح کند و ایمنی، کارایی و دوام سیستم را نشان دهد.

پروژه‌های انرژی خورشیدی نصب‌شده روی ریل‌های راه‌آهن، نگهداری بسیار دشواری دارند (منبع: لوئیجی جوریو، swissinfo).

آیا ریل‌های انرژی به هنجار جدید تبدیل خواهند شد؟

موفقیت سان‌ویز در سوئیس می‌تواند راه را برای انقلاب انرژی در خطوط ریلی جهانی هموار کند.

یک متخصص انرژی از CleanTechnica گفت: «استفاده از ریل برای تولید برق یک رویکرد هوشمندانه و کارآمد است: نیازی به پاکسازی زمین ندارد، چشم‌انداز را تخریب نمی‌کند و می‌تواند به سرعت و با هزینه کم مستقر شود.»

این علاقه بین‌المللی، پتانسیل عظیم تبدیل زیرساخت‌های حمل و نقل موجود به تولید برق غیرمتمرکز را نشان می‌دهد و منازعات مربوط به کاربری زمین - که به طور فزاینده‌ای لاینحل می‌شود - را کاهش می‌دهد.

یک مطالعه در بریتانیا نشان داد که مهار انرژی خورشیدی از راه‌آهن می‌تواند تا ۸٪ از نیازهای برق کشور را تأمین کند. به طور مشابه، مطالعه‌ای توسط TÜV Rheinland برای آلمان نشان داد که کاربردهای PV در زیرساخت‌های ریلی و درون آنها می‌تواند تا ۲۹۴۰ گیگاوات ساعت انرژی خورشیدی در سال تولید کند که بیش از یک چهارم نیازهای برق سالانه بخش ریلی کشور را تأمین می‌کند.

با این حال، افزایش مقیاس در مقیاس جهانی با چالش‌های مختلفی روبرو خواهد بود:

تفاوت در استانداردهای فنی و مقررات قانونی: هر کشور سیستم راه آهن و چارچوب قانونی خاص خود را دارد.

شرایط آب و هوایی متنوع: عملکرد باتری و الزامات نگهداری آن در آب و هوای مختلف به طور قابل توجهی متفاوت خواهد بود.

شرایط و انواع مسیر: این فناوری ممکن است برای همه انواع مسیر یا خطوط با تراکم ترافیک بسیار بالا مناسب نباشد.

هزینه و دسترسی به سرمایه: سرمایه‌گذاری اولیه همچنان در بسیاری از بازارها یک مانع است.

در صورت موفقیت، پروژه خورشیدی راه‌آهن سوئیس می‌تواند به الگویی از انرژی تجدیدپذیر هوشمند برای جهان تبدیل شود (عکس: Sunways).

پروژه آزمایشی در نوشاتل طی چند سال آینده به دقت مورد نظارت و ارزیابی قرار خواهد گرفت. آزمایش‌ها و تحلیل‌های ایمنی، به ویژه در مورد فرآیند جداسازی قطعات پنل، همچنان انجام خواهد شد تا الزامات سختگیرانه FOT را برآورده سازد.

ابتکار سان‌ویز، که با همکاری موسسه فناوری فدرال لوزان سوئیس (EPFL) توسعه یافته است، چیزی بیش از یک راه‌حل فناورانه است. این طرح، نشان‌دهنده یک چشم‌انداز استراتژیک است که در آن زیرساخت‌های حمل‌ونقل و زیرساخت‌های انرژی می‌توانند به طور هماهنگ ادغام شوند و هم‌افزایی ایجاد کنند. آقای اسکودری تأکید کرد: «این طرح با روند جهانی کاهش ردپای کربن و افزایش بهره‌وری انرژی همسو است.»

اگر قمار سوئیس در زمینه انرژی خورشیدی روی ریل موفقیت‌آمیز باشد، نه تنها می‌تواند مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی برای این کشور به ارمغان بیاورد، بلکه می‌تواند به عنوان الگویی برای الهام بخشیدن به سایر کشورها در تلاش برای یافتن راه‌حل‌های انرژی تجدیدپذیر در مقیاس بزرگ، پایدار و هوشمند نیز عمل کند. این یک گام واقعاً هیجان‌انگیز به جلو است که پتانسیل تغییر شکل آینده صنعت راه‌آهن و بخش انرژی جهانی را دارد.

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