סודות מתחת למסילות: שוויץ עושה מאמץ גדול כדי להציל את כדור הארץ

שוויץ, מדינה הידועה בנופיה הטבעיים המרהיבים ובתעשייה המדויקת שלה, ניצבת בפני אתגרי אנרגיה משמעותיים. אסטרטגיית האנרגיה שלה לשנת 2050 שואפת להפסיק בהדרגה את השימוש באנרגיה גרעינית (המהווה כיום כ-37% מכלל ייצור החשמל), להפחית את התלות בדלקים מאובנים מיובאים ולהגדיל משמעותית את חלקה של אנרגיה מתחדשת.

עם זאת, הרחבת מקורות אנרגיה מתחדשים מסורתיים כמו אנרגיה הידרואלקטרית - אשר כמעט ניצלה את מלוא הפוטנציאל שלה - או אנרגיית שמש ואנרגיית רוח בקנה מידה גדול נתקלת במכשולים רבים, החל ממגבלות על קרנות קרקע, תהליכי רישוי ארוכים שיכולים להימשך יותר מ-20 שנה עבור פרויקט אנרגיה מתחדשת ועד לחששות לגבי השפעות נופיות, במיוחד באזורי הרריים בתוליים.

בשנת 2023, מצביעים שוויצרים אף דחו הצעה להתקין פאנלים סולאריים על מורדות הרים, מה שהדגים את רגישות הציבור לפרויקטים שעלולים לפגוע ביופי הטבע.

בהקשר זה, פתרונות חדשניים המשתמשים בתשתיות קיימות צפויים ככיוון מבטיח. מסילות ברזל, עם רשת ענפה (כ-5,317 ק"מ בשוויץ), הופכות ל"מכרה זהב" פוטנציאלי. הרעיון של שילוב פאנלים סולאריים במסילות רכבת אינו חדש לחלוטין, כאשר פרויקטים דומים רבים נולדים או נבדקים בקנה מידה קטן בגרמניה, איטליה, צרפת, יפן והודו.

עם זאת, סאנווייז טוענת שהטכנולוגיה שלה היא "ראשונה בעולם " עם מערכת פאנלים סולאריים נשלפת שניתן להתקין על פסי רכבת פעילים מבלי להפריע לתנועה. "היכולת לאפשר לרכבת לעבור מבלי להשפיע על מערכת הסוללות היא פריצת דרך מהותית", אמר ג'וזף סקודרי, מנכ"ל סאנווייז.

סאן-ווייז וטכנולוגיית "שטיח אנרגיה": פענוח ההבדל

פרויקט סאנווייז, שמקורו ברעיון של המייסד ג'וזף סקודרי בשנת 2020 בזמן שחיכה לרכבת ברננס, משך במהרה את תשומת הלב והתמיכה של סוכנות החדשנות השוויצרית (Innosuisse) ו-12 חברות שותפות. המאפיין הייחודי והמרכזי של טכנולוגיה זו טמון ביכולת ה"שחרור המהיר" שלה.

פאנלים סולאריים סטנדרטיים (בשלב הפיילוט, 48 פאנלים, כל אחד בהספק של 385 וואט) מחוברים למנגנון מיוחד המאפשר "לפרוש" אותם לתוך החלל שבין שתי מסילות על ידי רכבת ייעודית שפותחה על ידי חברת תחזוקת הרכבות Scheuchzer SA. הרכבת יכולה להתקין עד 1,000 מטרים רבועים של פאנלים ביום, קצב מרשים המבטיח אפשרות לפריסה בקנה מידה גדול.

כאשר נדרשת תחזוקת מסילה, משימה שגרתית וחיונית, ניתן להסיר ולהתקין מחדש את מערכת הסוללות בקלות יחסית, ובכך לפתור את אחד המכשולים הגדולים ביותר לשילוב אנרגיה סולארית בתשתיות תחבורה. זהו יתרון משמעותי על פני פתרונות קבועים או משולבים על גבי סוללות, שקשה יותר לתחזק.

Bí mật dưới đường ray: Thụy Sĩ chơi lớn để cứu hành tinh - 1 — סאנווייז החלה לבחון את הטכנולוגיה החדשה מוקדם יותר השנה על קו רכבת קיים ליד בוטס, בקנטון נוישאטל, מערב שוויץ (צילום: סאנווייז).

שלב הפיילוט בקנטון נוישאטל, על קטע מסילה באורך 100 מטר ליד תחנת ביוט, בעל כושר ייצור כולל של 18 קילוואט, הצפוי לייצר 16,000 קילוואט-שעה חשמל בשנה, מספיק כדי לספק כ-4-6 משקי בית. עלות ההשקעה עבור שלב זה היא 585,000 פרנק שוויצרי (כ-700,000 דולר).

בשלב הראשוני, חשמל זה יוזן לרשת הציבורית המקומית ולא ישירות לרכבות, עקב מורכבות שילובו ברשת כוח ייעודית. עם זאת, המטרה ארוכת הטווח של סאנווייז היא להפעיל את הרכבות ישירות, ולהתקדם לעבר עצמאות אנרגטית כמעט מוחלטת.

בעיות כלכליות ואתגרים פיננסיים: האם חלומות גדולים יכולים להתגשם?

הפוטנציאל התיאורטי של טכנולוגיית סאנווייז הוא עצום.

אם כל רשת הרכבות השוויצרית (למעט המנהרות) הייתה מכוסה בפאנלים סולאריים, היא הייתה מייצרת כ-1 TWh של חשמל בשנה, שווה ערך ל-2% מכלל צריכת החשמל במדינה ומספיק כדי לספק חשמל לכ-300,000 משקי בית. זה אולי נראה צנוע בקנה מידה גדול, אך זה משמעותי בהקשר של מאמציה של שוויץ לגוון את היצעתה ולהפחית את תלותה באנרגיה מיובאת, במיוחד בחורף.

עם זאת, היעילות הכלכלית של הפרויקט נותרה שנויה במחלוקת. העלות הראשונית גבוהה למדי בהשוואה לחוות סולאריות קרקעיות בקנה מידה גדול. סאנווייז צופה שכאשר ייפרסו לייצור והתקנה בקנה מידה גדול, העלות תופחת משמעותית.

צוות מחקר עצמאי מאוסטרליה ובנגלדש בחן את התקנת פאנלים סולאריים ליד מסילות ברזל בבנגלדש, וחישב כי עלות החשמל המפולסת (LCOE) עשויה להגיע ל-0.052 דולר לקוט"ש בתנאים מקומיים. בינתיים, סאנווייז מעריכה את ה-LCOE עבור דגם ה"שטיח" שלה בכ-0.12 דולר לקוט"ש - נתון הנחשב תחרותי בתעשייה.

האתגר אינו רק עלות הייצור וההתקנה. יש לחשב בקפידה גם את עלויות התחזוקה, ובמיוחד את ניקוי פני השטח של הסוללה מלכלוך, שומן מרכבות ופסולת. סאנווייז מצאה פתרון באמצעות מברשות ניקוי אוטומטיות המותקנות על רכבות.

בנוסף, עמידות הפאנלים בסביבה של רעידות מתמידות ופגיעה מכנית מרכבות הנוסעות במהירויות של עד 150 קמ"ש (אם כי רכבת הבדיקה נסעה במהירות מקסימלית של 70 קמ"ש) היא גורם חשוב המשפיע על אורך החיים ויעילות ההשקעה. סאנווייז טוענת כי הפאנלים שלה עמידים יותר מהסטנדרט ויכולים לעמוד בתנאים אלה.

גיוס כספים לפרויקטים בקנה מידה גדול מהווה גם הוא בעיה. נכון לעכשיו, הפרויקט נתמך על ידי Innosuisse ושותפים פרטיים. כדי להתרחב, Sunways תצטרך למשוך משקיעים גדולים, אולי באמצעות מודלים של "אנרגיה כשירות" (EaaS) שהופכים פופולריים יותר ויותר בשוויץ, מה שעוזר להפחית את נטל עלויות ההשקעה הראשוניות עבור חברות הרכבות.

Bí mật dưới đường ray: Thụy Sĩ chơi lớn để cứu hành tinh - 2 — לפרויקט "השטיח הסולארי" על פסי רכבת יש משמעות רבה בהקשר של מאמצי שוויץ לגוון את מקורות האספקה שלה ולהפחית את תלותה באנרגיה מיובאת (צילום: Sunways).

התגברות על מחסומים טכניים וסביבתיים: מספק למציאות

דרכה של סאנווייז לרישיון הטייס לא הייתה קלה. בתחילה, משרד התחבורה הפדרלי השוויצרי (FOT) סירב להעניק את הרישיון בשנת 2023 עקב חששות בנוגע לבטיחות ולהשפעה על תחזוקת הרכבות. לקח לסאנווייז 10 חודשים לבנות ולבחון את האב טיפוס ולספק הערכות בטיחות נוספות ממומחים עצמאיים כדי לשכנע את ה-FOT.

חששות מרכזיים כוללים:

בטיחות תפעולית: סיכון של סנוור לנהגי רכבת מפני השטח של הפאנל. סאנווייז מטפלת בכך על ידי שימוש בפאנלים "שחורים לחלוטין" עם ציפוי אנטי-רפלקטיבי וביצוע ניתוח סנוור עבור כל פרויקט.

עמידות וביצועים: השפעות הרעידות, הלכלוך, השומן והפסולת על משטחי הסוללה. מערכות ניקוי אוטומטיות ועיצובי סוללות עמידים יותר צפויים לטפל בבעיה זו.

השפעת מזג האוויר: שלג וקרח יכולים לפגוע משמעותית בביצועים בחורף. סאנווייז מפתחת מערכת הפשרת קרח אוטומטית. עם זאת, החברה סבורה כי תפוקת החורף תהיה נמוכה בדרך כלל, בדומה למערכות גגות.

השפעה על תחזוקת מסילות ברזל: פירוק מהיר הוא הפתרון העיקרי, אך יש לאמת את היעילות והעלות של תהליך זה בפועל מבצעי בקנה מידה גדול.

סכנת שריפה וסדקים קטנים: איגוד הרכבות הבינלאומי (UIC) הזהיר מפני סיכונים אלה. סאנווייז מתעקשת שהחומרים שלה עומדים בתקני בטיחות גבוהים.

רעש: הוצע כי המשטח הקשה של הפאנלים עלול להגביר את הרעש כאשר רכבות חולפות עליהם. יהיה צורך להעריך זאת במהלך הבדיקה.

פרויקט הפיילוט בן שלוש השנים יהווה הזדמנות עבור סאנווייז לאסוף נתונים מהעולם האמיתי, לשפר את הטכנולוגיה ולהדגים את הבטיחות, היעילות והעמידות של המערכת.

Bí mật dưới đường ray: Thụy Sĩ chơi lớn để cứu hành tinh - 3 — פרויקטים של אנרגיה סולארית המותקנים על פסי רכבת נחשבים קשים מדי לתחזוקה (מקור: לואיג'י ג'וריו, swissinfo).

האם מסילות אנרגיה יהפכו לנורמה החדשה?

הצלחתה של סאנווייז בשוויץ עשויה לסלול את הדרך למהפכת אנרגיה בקווי רכבת עולמיים.

"שימוש במסילות חשמל לייצור חשמל הוא גישה חכמה ויעילה: הוא אינו דורש פינוי קרקע, אינו הורס את הנוף וניתן לפרוס אותו במהירות ובעלות נמוכה", אמר מומחה אנרגיה מ-CleanTechnica.

עניין בינלאומי זה מראה את הפוטנציאל העצום של הפיכת תשתיות תחבורה קיימות לייצור חשמל מבוזר, ובכך להפחית סכסוכי שימוש בקרקע - בעיה שהולכת וגוברת והופכת לסבוכה.

מחקר שנערך בבריטניה מצא כי ניצול אנרגיה סולארית מרכבות יכול לספק עד 8% מצרכי החשמל של המדינה. באופן דומה, מחקר של TÜV Rheinland עבור גרמניה מצא כי יישומי אנרגיה פוטו-וולטאית על תשתיות רכבת ובתוכה יכולים לייצר עד 2,940 ג'יגה-וואט-שעה של אנרגיה סולארית בשנה, ובכך לספק יותר מרבע מצרכי החשמל השנתיים של מגזר הרכבות במדינה.

עם זאת, התרחבות בקנה מידה עולמי תעמוד בפני מגוון אתגרים:

הבדלים בתקנים טכניים ובתקנות משפטיות: לכל מדינה יש מערכת רכבות ומסגרת משפטית משלה.

תנאי אקלים מגוונים: ביצועי הסוללה ותחזוקתה ישתנו באופן משמעותי בין אקלים שונים.

תנאי וסוגי מסילות: ייתכן שהטכנולוגיה לא תתאים לכל סוגי המסילות או לקווים בעלי צפיפות תנועה גבוהה מאוד.

עלות וגישה להון: השקעה ראשונית נותרה מכשול בשווקים רבים.

Bí mật dưới đường ray: Thụy Sĩ chơi lớn để cứu hành tinh - 4 — אם יצליח, פרויקט האנרגיה הסולארית של הרכבת השוויצרית יוכל להפוך למודל של אנרגיה מתחדשת חכמה לעולם (צילום: Sunways).

פרויקט הפיילוט בנוישאטל ינוטר ויוערך בקפידה במהלך השנים הקרובות. בדיקות וניתוחים בטיחותיים, במיוחד בנוגע לתהליך פירוק הפאנלים, ימשיכו להתבצע על מנת לעמוד בדרישות המחמירות של FOT.

היוזמה של סאנווייז, שפותחה בשיתוף פעולה עם המכון הטכנולוגי הפדרלי השוויצרי של לוזאן (EPFL), היא יותר מסתם פתרון טכנולוגי. היא מייצגת חזון אסטרטגי שבו ניתן לשלב בהרמוניה תשתיות תחבורה ותשתיות אנרגיה, וליצור סינרגיה. "זה עולה בקנה אחד עם המגמה העולמית של צמצום פליטות פחמן והגברת יעילות האנרגיה", הדגיש מר סקודרי.

אם ההימור של שוויץ על אנרגיה סולארית על מסילות ברזל יצליח, הוא יוכל לא רק להביא יתרונות כלכליים וסביבתיים למדינה, אלא גם לשמש מודל, ולהוות השראה למדינות אחרות בחיפושן אחר פתרונות אנרגיה מתחדשת בקנה מידה גדול, בני קיימא וחכמים. זהו צעד מרגש באמת קדימה, עם פוטנציאל לעצב מחדש את עתיד תעשיית הרכבות ומגזר האנרגיה העולמי.

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