Tajemnice pod torami: Szwajcaria „robi wielką karierę”, by ratować planetę

(Dan Tri) - Słynna z zegarków, czekolady i pociągów, Szwajcaria przyciąga teraz uwagę śmiałą inicjatywą: przekształceniem kolei w elektrownie słoneczne. Czy to rozwiązanie dla czystej energii, która nie zajmuje terenu?

Szwajcaria, kraj znany ze spektakularnych naturalnych krajobrazów i precyzyjnego przemysłu, stoi przed poważnymi wyzwaniami energetycznymi. Jej Strategia Energetyczna 2050 zakłada stopniowe wycofywanie energii jądrowej (która obecnie odpowiada za około 37% całkowitej produkcji energii elektrycznej), zmniejszenie zależności od importowanych paliw kopalnych oraz znaczne zwiększenie udziału energii odnawialnej.

Jednak rozwój tradycyjnych odnawialnych źródeł energii, takich jak energia wodna, której potencjał został już niemal w pełni wykorzystany, lub wielkoskalowa energetyka słoneczna i wiatrowa, napotyka na wiele przeszkód, począwszy od ograniczeń w dostępie do gruntów, przez długotrwałe procesy licencyjne, które w przypadku projektów z zakresu energii odnawialnej mogą trwać ponad 20 lat, po obawy dotyczące wpływu na krajobraz, zwłaszcza na dziewiczych terenach górskich.

W 2023 roku Szwajcarzy odrzucili nawet propozycję montażu paneli słonecznych na zboczach gór, pokazując w ten sposób społeczną wrażliwość na projekty, które mogą wpłynąć na naturalne piękno.

W tym kontekście innowacyjne rozwiązania wykorzystujące istniejącą infrastrukturę wyłaniają się jako obiecujący kierunek. Koleje, z ich rozległą siecią (około 5317 km w Szwajcarii), stają się potencjalną „kopalnią złota”. Pomysł integracji paneli słonecznych z torami kolejowymi nie jest zupełnie nowy – wiele podobnych projektów jest opracowywanych lub testowanych na małą skalę w Niemczech, Włoszech, Francji, Japonii i Indiach.

Sunways twierdzi jednak, że ich technologia jest „pierwszą na świecie ” z systemem zdejmowanych paneli słonecznych, który można zainstalować na czynnych torach kolejowych bez zakłócania ruchu. „Możliwość przejazdu pociągu bez wpływu na system akumulatorów to fundamentalny przełom” – powiedział Joseph Scuderi, dyrektor generalny Sunways.

Sunways i technologia „dywanu energetycznego”: odkrycie różnicy

Projekt Sunways, którego pomysłodawcą był Joseph Scuderi, założyciel firmy, który w 2020 roku, czekając na pociąg w Renens, wpadł na pomysł, szybko przyciągnął uwagę i wsparcie Szwajcarskiej Agencji Innowacji (Innosuisse) oraz 12 firm partnerskich. Unikalną i kluczową cechą tej technologii jest możliwość jej szybkiego zwolnienia.

Standardowe panele słoneczne (w fazie pilotażowej 48 paneli, każdy o mocy 385 W) są przymocowane do specjalnego mechanizmu, który umożliwia ich „rozwinięcie” w przestrzeń między szynami przez specjalistyczny pociąg opracowany przez firmę zajmującą się konserwacją kolei Scheuchzer SA. Pociąg może zainstalować do 1000 metrów kwadratowych paneli dziennie, co jest imponującym wskaźnikiem, który obiecuje możliwość wdrożenia na dużą skalę.

W przypadku konieczności przeprowadzenia rutynowej i niezbędnej konserwacji torów, system akumulatorów można zdemontować i ponownie zainstalować stosunkowo łatwo, rozwiązując jedną z największych przeszkód w integracji energii słonecznej z infrastrukturą transportową. To znacząca zaleta w porównaniu z rozwiązaniami stacjonarnymi lub zintegrowanymi z podkładami kolejowymi, które są trudniejsze w utrzymaniu.

Firma Sunways rozpoczęła testowanie nowej technologii na początku tego roku na istniejącej linii kolejowej w pobliżu Buttes, w kantonie Neuchâtel w zachodniej Szwajcarii (zdjęcie: Sunways).

Faza pilotażowa w kantonie Neuchâtel, na 100-metrowym odcinku torów w pobliżu stacji Buttes, ma całkowitą zainstalowaną moc 18 kW, co ma generować 16 000 kWh energii elektrycznej rocznie, co wystarczy do zasilenia około 4-6 gospodarstw domowych. Koszt inwestycji w tej fazie wynosi 585 000 franków szwajcarskich (około 700 000 USD).

W początkowej fazie energia ta będzie dostarczana do lokalnej sieci publicznej, a nie bezpośrednio do pociągów, ze względu na złożoność integracji z dedykowaną siecią trakcyjną. Jednak długoterminowym celem Sunways jest bezpośrednie zasilanie pociągów, dążąc do niemal całkowitej samowystarczalności energetycznej.

Problemy ekonomiczne i wyzwania finansowe: czy wielkie marzenia mogą się spełnić?

Teoretyczny potencjał technologii Sunways jest ogromny.

Gdyby cała szwajcarska sieć kolejowa (z wyłączeniem tuneli) została pokryta panelami słonecznymi, generowałaby ona około 1 TWh energii elektrycznej rocznie, co odpowiadałoby 2% całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną w kraju i wystarczało do zasilenia około 300 000 gospodarstw domowych. W szerszej perspektywie może się to wydawać skromne, ale ma znaczenie w kontekście wysiłków Szwajcarii na rzecz dywersyfikacji dostaw i zmniejszenia zależności od importowanej energii, zwłaszcza w okresie zimowym.

Jednak efektywność ekonomiczna projektu pozostaje kontrowersyjna. Koszt początkowy jest dość wysoki w porównaniu z dużymi naziemnymi farmami słonecznymi. Sunways spodziewa się, że po wdrożeniu do produkcji i instalacji na dużą skalę, koszty zostaną znacznie obniżone.

Niezależny zespół badawczy z Australii i Bangladeszu zbadał instalację paneli słonecznych w pobliżu linii kolejowych w Bangladeszu i obliczył, że w warunkach lokalnych uśredniony koszt energii elektrycznej (LCOE) może osiągnąć 0,052 USD/kWh. Tymczasem Sunways szacuje LCOE dla swojego modelu „dywanowego” na około 0,12 USD/kWh – wartość uważaną za konkurencyjną w branży.

Wyzwaniem są nie tylko koszty produkcji i instalacji. Należy również dokładnie obliczyć koszty konserwacji, zwłaszcza czyszczenia powierzchni baterii z brudu, smaru z pociągów i zanieczyszczeń. Firma Sunways opracowała rozwiązanie wykorzystujące automatyczne szczotki czyszczące montowane w pociągach.

Ponadto, trwałość paneli w środowisku ciągłych wibracji i uderzeń mechanicznych pociągów poruszających się z prędkością do 150 km/h (chociaż pociąg testowy poruszał się z maksymalną prędkością 70 km/h) jest istotnym czynnikiem wpływającym na żywotność i efektywność inwestycji. Sunways zapewnia, że ​​ich panele są trwalsze niż standardowe i wytrzymują te warunki.

Problemem jest również pozyskiwanie funduszy na projekty na dużą skalę. Obecnie projekt jest wspierany przez Innosuisse i partnerów prywatnych. Aby zwiększyć skalę, Sunways będzie musiało pozyskać dużych inwestorów, być może za pośrednictwem modeli „Energia jako usługa” (EaaS), które zyskują coraz większą popularność w Szwajcarii, pomagając zmniejszyć obciążenie początkowymi kosztami inwestycji dla przedsiębiorstw kolejowych.

Projekt „dywanu słonecznego” na torach kolejowych jest bardzo znaczący w kontekście wysiłków Szwajcarii zmierzających do dywersyfikacji źródeł dostaw i zmniejszenia uzależnienia od importowanej energii (zdjęcie: Sunways).

Pokonywanie barier technicznych i środowiskowych: od wątpliwości do rzeczywistości

Droga Sunways do uzyskania licencji pilota nie była łatwa. Początkowo Szwajcarski Federalny Urząd Transportu (FOT) odmówił przyznania licencji w 2023 roku z powodu obaw o bezpieczeństwo i wpływ na utrzymanie kolei. Zbudowanie i przetestowanie prototypu oraz przeprowadzenie dodatkowych ocen bezpieczeństwa przez niezależnych ekspertów zajęło Sunways 10 miesięcy, aby przekonać FOT.

Do najważniejszych obaw należą:

Bezpieczeństwo operacyjne: Ryzyko oślepienia kierowców przez powierzchnię paneli. Sunways rozwiązuje ten problem, stosując panele „Full Black” z powłoką antyrefleksyjną i przeprowadzając analizę oślepienia dla każdego projektu.

Trwałość i wydajność: Wpływ wibracji, brudu, smaru i zanieczyszczeń na powierzchnie akumulatorów. Oczekuje się, że automatyczne systemy czyszczenia i trwalsze konstrukcje akumulatorów rozwiążą ten problem.

Wpływ warunków atmosferycznych: Śnieg i lód mogą znacznie obniżyć wydajność zimą. Sunways opracowuje automatyczny system odladzania. Firma realistycznie zakłada jednak, że wydajność zimą będzie generalnie niska, podobnie jak w przypadku systemów dachowych.

Wpływ na utrzymanie kolei: Głównym rozwiązaniem jest szybki demontaż, ale należy zweryfikować efektywność i koszt tego procesu w praktyce operacyjnej na dużą skalę.

Ryzyko pożaru i mikropęknięć: Międzynarodowy Związek Kolei (UIC) ostrzega przed tymi zagrożeniami. Sunways zapewnia, że ​​jego materiały spełniają wysokie standardy bezpieczeństwa.

Hałas: Sugerowano, że twarda powierzchnia paneli może zwiększać hałas podczas przejeżdżania po nich pociągów. Należy to ocenić podczas testów.

Trzyletni projekt pilotażowy będzie dla Sunways okazją do zebrania rzeczywistych danych, udoskonalenia technologii i wykazania bezpieczeństwa, wydajności i trwałości systemu.

Uważa się, że projekty elektrowni słonecznych instalowane na torach kolejowych są zbyt trudne w utrzymaniu (źródło: Luigi Jorio, swissinfo).

Czy szyny energetyczne staną się nową normą?

Sukces Sunways w Szwajcarii może utorować drogę rewolucji energetycznej na światowych liniach kolejowych.

„Wykorzystanie kolei do wytwarzania energii elektrycznej to inteligentne i wydajne podejście: nie wymaga karczowania terenu, nie niszczy krajobrazu i można je wdrożyć szybko i przy niskich kosztach” – powiedział ekspert ds. energii z CleanTechnica.

To międzynarodowe zainteresowanie pokazuje ogromny potencjał przekształcenia istniejącej infrastruktury transportowej w zdecentralizowane źródło energii, co pozwoli ograniczyć konflikty dotyczące użytkowania gruntów – problem coraz trudniejszy do rozwiązania.

Badanie przeprowadzone w Wielkiej Brytanii wykazało, że wykorzystanie energii słonecznej z kolei mogłoby pokryć do 8% zapotrzebowania kraju na energię elektryczną. Podobnie, badanie przeprowadzone przez TÜV Rheinland w Niemczech wykazało, że instalacje fotowoltaiczne na i w obrębie infrastruktury kolejowej mogłyby generować do 2940 GWh energii słonecznej rocznie, pokrywając ponad jedną czwartą rocznego zapotrzebowania sektora kolejowego w kraju na energię elektryczną.

Jednak skalowanie na skalę globalną będzie wiązać się z szeregiem wyzwań:

Różnice w normach technicznych i regulacjach prawnych: Każdy kraj ma swój własny system kolejowy i ramy prawne.

Zróżnicowane warunki klimatyczne: Wydajność akumulatora i wymagania dotyczące konserwacji mogą się znacznie różnić w zależności od klimatu.

Stan i rodzaje torów: Technologia ta może nie być odpowiednia dla wszystkich rodzajów torów lub linii o bardzo dużym natężeniu ruchu.

Koszt i dostęp do kapitału: Na wielu rynkach barierą pozostaje początkowa inwestycja.

Jeśli szwajcarski projekt kolei solarnej okaże się sukcesem, może stać się światowym wzorem inteligentnej energii odnawialnej (zdjęcie: Sunways).

Projekt pilotażowy w Neuchâtel będzie uważnie monitorowany i oceniany przez kolejne kilka lat. Nadal będą przeprowadzane testy i analizy bezpieczeństwa, w szczególności dotyczące procesu demontażu paneli, aby spełnić surowe wymogi FOT.

Inicjatywa Sunways, opracowana we współpracy ze Szwajcarskim Federalnym Instytutem Technologii w Lozannie (EPFL), to coś więcej niż tylko rozwiązanie technologiczne. To strategiczna wizja, w której infrastruktura transportowa i energetyczna mogą być harmonijnie zintegrowane, tworząc synergię. „Jest to zgodne z globalnym trendem redukcji śladu węglowego i zwiększania efektywności energetycznej” – podkreślił pan Scuderi.

Jeśli szwajcarskie ryzyko związane z energią słoneczną na kolei okaże się sukcesem, może nie tylko przynieść korzyści ekonomiczne i środowiskowe dla kraju, ale także stać się wzorem do naśladowania, inspirując inne kraje w dążeniu do opracowania na szeroką skalę, zrównoważonych i inteligentnych rozwiązań w zakresie energii odnawialnej. To naprawdę ekscytujący krok naprzód, który ma potencjał, by zmienić przyszłość zarówno branży kolejowej, jak i globalnego sektora energetycznego.

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