Geheimen onder de sporen: Zwitserland "speelt groot" om de planeet te redden

(Dan Tri) - Zwitserland, beroemd om zijn horloges, chocolade en treinen, trekt nu de aandacht met een gedurfd initiatief: spoorwegen omvormen tot zonne-energiecentrales. Is dit de oplossing voor schone energie die geen land in beslag neemt?

Zwitserland, een land dat bekendstaat om zijn spectaculaire natuurlandschappen en precisie-industrie, staat voor aanzienlijke energie-uitdagingen. De Energiestrategie 2050 beoogt kernenergie (nu goed voor ongeveer 37% van de totale elektriciteitsproductie) geleidelijk af te schaffen, de afhankelijkheid van geïmporteerde fossiele brandstoffen te verminderen en het aandeel hernieuwbare energie aanzienlijk te vergroten.

De uitbreiding van traditionele bronnen van hernieuwbare energie, zoals waterkracht (die het potentieel ervan bijna volledig heeft benut) of grootschalige zonne- en windenergie, kent echter veel belemmeringen. Denk aan beperkingen door grondfondsen, langdurige vergunningsprocedures die wel 20 jaar kunnen duren voor een project voor hernieuwbare energie, en zorgen over de gevolgen voor het landschap, vooral in ongerepte hooglanden.

In 2023 verwierpen Zwitserse kiezers zelfs een voorstel om zonnepanelen op berghellingen te plaatsen. Dit toonde aan dat het publiek gevoelig is voor projecten die de natuurlijke schoonheid van de omgeving kunnen aantasten.

In deze context komen innovatieve oplossingen die gebruikmaken van bestaande infrastructuur naar voren als een veelbelovende richting. Spoorwegen, met hun uitgebreide netwerk (ongeveer 5.317 km in Zwitserland), vormen een potentiële "goudmijn". Het idee om zonnepanelen in spoorlijnen te integreren is niet geheel nieuw; er worden al veel soortgelijke projecten bedacht of op kleine schaal getest in Duitsland, Italië, Frankrijk, Japan en India.

Sunways beweert echter dat zijn technologie een " wereldprimeur " is met een verwijderbaar zonnepaneelsysteem dat op actieve spoorrails kan worden geïnstalleerd zonder het verkeer te verstoren. "De mogelijkheid om een ​​trein te laten passeren zonder het batterijsysteem te beïnvloeden, is een fundamentele doorbraak", aldus Joseph Scuderi, CEO van Sunways.

Sunways en de technologie van het "energietapijt": het verschil ontcijferen

Het Sunways-project, dat in 2020 ontstond uit het idee van oprichter Joseph Scuderi terwijl hij in Renens op een trein wachtte, trok al snel de aandacht en steun van het Zwitserse Agentschap voor Innovatie (Innosuisse) en twaalf partnerbedrijven. Het unieke en belangrijkste kenmerk van deze technologie is de mogelijkheid tot snelle ontgrendeling.

De standaard zonnepanelen (in de pilotfase 48 panelen van elk 385 W) zijn bevestigd aan een speciaal mechanisme waarmee ze door een speciale trein, ontwikkeld door spoorwegonderhoudsbedrijf Scheuchzer SA, in de ruimte tussen twee rails kunnen worden "uitgerold". De trein kan tot 1.000 vierkante meter aan panelen per dag installeren, een indrukwekkende snelheid die de mogelijkheid van grootschalige implementatie belooft.

Wanneer onderhoud aan het spoor nodig is, een routinematige en essentiële taak, kan het batterijsysteem relatief eenvoudig worden verwijderd en opnieuw geïnstalleerd, wat een van de grootste obstakels bij de integratie van zonne-energie in transportinfrastructuur wegneemt. Dit is een aanzienlijk voordeel ten opzichte van vaste of in dwarsliggers geïntegreerde oplossingen, die moeilijker te onderhouden zijn.

Sunways begon eerder dit jaar met het testen van de nieuwe technologie op een bestaande spoorlijn in de buurt van Buttes, in het kanton Neuchâtel, in het westen van Zwitserland (Foto: Sunways).

De pilotfase in het kanton Neuchâtel, op een 100 meter lang spoor bij station Buttes, heeft een totale geïnstalleerde capaciteit van 18 kW en zal naar verwachting 16.000 kWh elektriciteit per jaar opwekken, genoeg om ongeveer 4-6 huishoudens van stroom te voorzien. De investeringskosten voor deze fase bedragen 585.000 Zwitserse frank (ongeveer 700.000 USD).

In de eerste fase zal deze elektriciteit worden geleverd aan het lokale openbare net in plaats van rechtstreeks aan de treinen, vanwege de complexiteit van de integratie in een eigen tractiestroomnetwerk. Het doel van Sunways op lange termijn is echter om de treinen rechtstreeks van stroom te voorzien en zo bijna volledig energieonafhankelijk te worden.

Economische problemen en financiële uitdagingen: kunnen grote dromen uitkomen?

Het theoretische potentieel van de technologie van Sunways is enorm.

Als het hele Zwitserse spoorwegnet (exclusief de tunnels) met zonnepanelen zou worden bedekt, zou dit naar schatting 1 TWh elektriciteit per jaar opwekken, wat overeenkomt met 2% van de totale elektriciteitsvraag van het land en voldoende is om ongeveer 300.000 huishoudens van stroom te voorzien. Dit lijkt misschien bescheiden in het grote geheel, maar het is significant in de context van Zwitserlands inspanningen om zijn aanbod te diversifiëren en zijn afhankelijkheid van geïmporteerde energie te verminderen, vooral in de winter.

De economische efficiëntie van het project blijft echter controversieel. De initiële kosten zijn vrij hoog in vergelijking met grootschalige grondgebonden zonneparken. Sunways verwacht dat de kosten aanzienlijk zullen dalen wanneer het project wordt ingezet voor grootschalige productie en installatie.

Een onafhankelijk onderzoeksteam uit Australië en Bangladesh onderzocht de installatie van zonnepanelen nabij spoorwegen in Bangladesh en berekende dat de gemiddelde elektriciteitskosten (LCOE) onder lokale omstandigheden $ 0,052/kWh zouden kunnen bedragen. Sunways schat de LCOE voor zijn "tapijt"-model op ongeveer $ 0,12/kWh – een bedrag dat als concurrerend wordt beschouwd in de sector.

De uitdaging zit niet alleen in de productie- en installatiekosten. Ook de onderhoudskosten, met name het reinigen van het batterijoppervlak van vuil, vet van treinen en gruis, moeten zorgvuldig worden berekend. Sunways heeft een oplossing bedacht met automatische reinigingsborstels die op treinen worden gemonteerd.

Bovendien is de duurzaamheid van de panelen in een omgeving met constante trillingen en mechanische belasting door treinen die met snelheden tot 150 km/u rijden (hoewel de testtrein slechts maximaal 70 km/u reed) een belangrijke factor die de levensduur en investeringsefficiëntie beïnvloedt. Sunways beweert dat hun panelen duurzamer zijn dan de standaard en bestand zijn tegen deze omstandigheden.

Ook het werven van fondsen voor grootschalige projecten is een probleem. Momenteel wordt het project ondersteund door Innosuisse en private partners. Om op te schalen, zal Sunways grote investeerders moeten aantrekken, mogelijk via de 'Energy-as-a-Service' (EaaS)-modellen die in Zwitserland steeds populairder worden. Dit helpt de initiële investeringskosten voor spoorwegmaatschappijen te verlagen.

Het project van een ‘zonnetapijt’ op de spoorrails is zeer zinvol in de context van de Zwitserse inspanningen om haar aanbodbronnen te diversifiëren en haar afhankelijkheid van geïmporteerde energie te verminderen (Foto: Sunways).

Het overwinnen van technische en omgevingsbarrières: van twijfel naar realiteit

De weg naar een pilotenlicentie voor Sunways was niet eenvoudig. Aanvankelijk weigerde het Zwitserse Federale Transportbureau (FOT) de licentie in 2023 te verlenen vanwege zorgen over de veiligheid en de impact op het onderhoud van het spoor. Sunways had 10 maanden nodig om het prototype te bouwen en te testen en aanvullende veiligheidsbeoordelingen door onafhankelijke experts te laten uitvoeren om de FOT te overtuigen.

Belangrijke aandachtspunten zijn:

Operationele veiligheid: Risico op schittering van het paneeloppervlak voor treinbestuurders. Sunways pakt dit aan door "Full Black" panelen met antireflectiecoating te gebruiken en voor elk project een schitteringsanalyse uit te voeren.

Duurzaamheid en prestaties: de effecten van trillingen, vuil, vet en gruis op het oppervlak van de batterij. Automatische reinigingssystemen en duurzamere batterijontwerpen zullen dit probleem naar verwachting aanpakken.

Weersomstandigheden: Sneeuw en ijs kunnen de prestaties in de winter aanzienlijk verminderen. Sunways ontwikkelt een automatisch ontdooisysteem. Het bedrijf is echter realistisch dat de winteroutput over het algemeen laag zal zijn, vergelijkbaar met die van daksystemen.

Impact op het onderhoud van het spoor: snelle demontage is de belangrijkste oplossing, maar de efficiëntie en kosten van dit proces in de praktijk van grootschalige exploitatie moeten nog worden geverifieerd.

Brand- en microscheurrisico's: de Internationale Spoorwegunie (UIC) waarschuwt voor deze risico's. Sunways eist dat zijn materialen voldoen aan hoge veiligheidsnormen.

Geluid: Er wordt gesuggereerd dat het harde oppervlak van de panelen het geluid kan verhogen wanneer er treinen overheen rijden. Dit moet tijdens de tests worden beoordeeld.

Het driejarige pilotproject biedt Sunways de kans om praktijkgegevens te verzamelen, de technologie te verfijnen en de veiligheid, efficiëntie en duurzaamheid van het systeem aan te tonen.

Zonne-energieprojecten op spoorlijnen worden als te moeilijk te onderhouden beschouwd (Bron: Luigi Jorio, swissinfo).

Worden energierails de nieuwe norm?

Het succes van Sunways in Zwitserland zou de weg kunnen vrijmaken voor een energierevolutie op spoorlijnen wereldwijd.

"Het gebruik van rails voor het opwekken van elektriciteit is een slimme en efficiënte aanpak: het vereist geen landontginning, verstoort het landschap niet en kan snel en goedkoop worden ingezet", aldus een energie-expert van CleanTechnica.

Deze internationale belangstelling laat zien hoeveel potentieel er is om bestaande transportinfrastructuur om te zetten in gedecentraliseerde energieopwekking, en zo conflicten over landgebruik te verminderen – een steeds hardnekkiger probleem.

Uit een onderzoek in het Verenigd Koninkrijk blijkt dat het benutten van zonne-energie van spoorwegen tot 8% van de elektriciteitsbehoefte van het land kan dekken. Een vergelijkbaar onderzoek van TÜV Rheinland voor Duitsland toonde aan dat PV-toepassingen op en in de spoorinfrastructuur tot 2940 GWh aan zonne-energie per jaar kunnen opwekken, wat meer dan een kwart van de jaarlijkse elektriciteitsbehoefte van de spoorwegsector in het land dekt.

Opschaling op wereldschaal brengt echter een aantal uitdagingen met zich mee:

Verschillen in technische normen en wettelijke voorschriften: Elk land heeft zijn eigen spoorwegsysteem en wettelijk kader.

Verschillende klimaatomstandigheden: de prestaties van de batterij en de onderhoudsvereisten variëren aanzienlijk per klimaat.

Omstandigheden en typen spoor: De technologie is mogelijk niet geschikt voor alle spoortypen of lijnen met een zeer hoge verkeersdichtheid.

Kosten en toegang tot kapitaal: De initiële investering blijft in veel markten een barrière.

Als het succesvol is, kan het Zwitserse spoorwegproject voor zonne-energie een voorbeeld worden voor de wereld op het gebied van slimme, hernieuwbare energie (Foto: Sunways).

Het pilotproject in Neuchâtel zal de komende jaren nauwlettend worden gevolgd en geëvalueerd. Veiligheidstests en -analyses, met name met betrekking tot het demontageproces van de panelen, zullen worden voortgezet om te voldoen aan de strenge eisen van FOT.

Het initiatief van Sunways, ontwikkeld in samenwerking met het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie Lausanne (EPFL), is meer dan alleen een technologische oplossing. Het vertegenwoordigt een strategische visie waarbij transportinfrastructuur en energie-infrastructuur harmonieus kunnen worden geïntegreerd en synergie kunnen creëren. "Dit is in lijn met de wereldwijde trend om de CO2-voetafdruk te verkleinen en de energie-efficiëntie te verhogen", benadrukte de heer Scuderi.

Als de Zwitserse gok op zonne-energie op het spoor succesvol blijkt, kan dit niet alleen economische en milieuvoordelen opleveren voor het land, maar ook een voorbeeld zijn voor andere landen in hun zoektocht naar grootschalige, duurzame en slimme oplossingen voor hernieuwbare energie. Het is een zeer opwindende stap voorwaarts, met de potentie om de toekomst van zowel de spoorwegsector als de wereldwijde energiesector te veranderen.

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