Тайны под рельсами: Швейцария «играет по-крупному», чтобы спасти планету

(Дэн Три) — Швейцария, известная своими часами, шоколадом и поездами, теперь привлекает внимание смелой инициативой: превращением железных дорог в солнечные электростанции. Это ли решение для чистой энергии, не требующей земли?

Швейцария, страна, известная своими впечатляющими природными ландшафтами и точной промышленностью, сталкивается со значительными энергетическими проблемами. Её Энергетическая стратегия 2050 направлена ​​на постепенный отказ от атомной энергетики (на долю которой в настоящее время приходится около 37% от общего объёма производства электроэнергии), снижение зависимости от импорта ископаемого топлива и значительное увеличение доли возобновляемых источников энергии.

Однако расширение традиционных источников возобновляемой энергии, таких как гидроэнергетика, которая уже почти полностью раскрыла свой потенциал, или крупномасштабная солнечная и ветровая энергетика сталкивается со многими препятствиями: от ограничений земельного фонда, длительных процессов лицензирования, которые могут занять более 20 лет для проекта в области возобновляемой энергии, до опасений по поводу воздействия на ландшафт, особенно в нетронутых высокогорных районах.

В 2023 году швейцарские избиратели даже отклонили предложение об установке солнечных панелей на горных склонах, продемонстрировав общественную восприимчивость к проектам, которые могут нанести ущерб природной красоте.

В этом контексте инновационные решения, использующие существующую инфраструктуру, становятся перспективным направлением. Железные дороги с их разветвлённой сетью (около 5317 км в Швейцарии) становятся потенциальной «золотой жилой». Идея интеграции солнечных панелей в рельсы не нова: множество подобных проектов разрабатываются или проходят испытания в небольших масштабах в Германии, Италии, Франции, Японии и Индии.

Однако Sunways утверждает, что её технология является «первой в мире » благодаря съёмной системе солнечных панелей, которую можно устанавливать на действующих железнодорожных путях, не прерывая движение. «Возможность пропуска поезда без ущерба для аккумуляторной системы — это фундаментальный прорыв», — заявил Джозеф Скудери, генеральный директор Sunways.

Sunways и технология «энергетического ковра»: в чем разница

Проект Sunways, идея которого зародилась у его основателя Джозефа Скудери в 2020 году, когда он ждал поезд в Ренансе, быстро привлёк внимание и поддержку Швейцарского агентства инноваций (Innosuisse) и 12 компаний-партнёров. Уникальная и ключевая особенность этой технологии заключается в её способности к «быстрому запуску».

Стандартные солнечные панели (в пилотном проекте 48 панелей, каждая мощностью 385 Вт) крепятся к специальному механизму, который позволяет им «разворачиваться» в пространство между двумя рельсами с помощью специализированного поезда, разработанного компанией Scheuchzer SA, занимающейся обслуживанием железных дорог. Поезд способен устанавливать до 1000 квадратных метров панелей в день — впечатляющая скорость, открывающая возможность масштабного развертывания.

При необходимости обслуживания путей, что является обычной и важной задачей, аккумуляторную систему можно относительно легко снять и установить заново, что устраняет одно из главных препятствий на пути интеграции солнечной энергии в транспортную инфраструктуру. Это значительное преимущество по сравнению со стационарными или встроенными в спальные вагоны решениями, которые сложнее обслуживать.

Компания Sunways начала тестировать новую технологию в начале этого года на существующей железнодорожной линии недалеко от Бюта в кантоне Невшатель на западе Швейцарии (Фото: Sunways).

Пилотный проект в кантоне Невшатель, на 100-метровом участке пути недалеко от станции Бют, имеет общую установленную мощность 18 кВт и, как ожидается, будет вырабатывать 16 000 кВт·ч электроэнергии в год, что достаточно для обеспечения электроэнергией примерно 4-6 домохозяйств. Инвестиционные затраты на этот этап составляют 585 000 швейцарских франков (около 700 000 долларов США).

На начальном этапе эта электроэнергия будет подаваться в местную сеть общего пользования, а не напрямую в поезда, ввиду сложности её интеграции в специализированную тяговую сеть. Однако долгосрочная цель Sunways — напрямую питать поезда, приближаясь к практически полной энергетической самодостаточности.

Экономические проблемы и финансовые трудности: могут ли большие мечты сбыться?

Теоретический потенциал технологии Sunways огромен.

Если бы вся швейцарская железнодорожная сеть (за исключением туннелей) была покрыта солнечными панелями, то, по оценкам, можно было бы вырабатывать 1 ТВт·ч электроэнергии в год, что эквивалентно 2% от общего спроса страны на электроэнергию и достаточно для обеспечения электроэнергией около 300 000 домохозяйств. В целом это может показаться скромным показателем, но это важно в контексте усилий Швейцарии по диверсификации поставок и снижению зависимости от импорта энергии, особенно в зимний период.

Однако экономическая эффективность проекта остаётся спорной. Первоначальная стоимость довольно высока по сравнению с крупными наземными солнечными электростанциями. Sunways рассчитывает, что при крупномасштабном производстве и монтаже стоимость будет значительно снижена.

Независимая исследовательская группа из Австралии и Бангладеш изучила установку солнечных панелей вблизи железных дорог в Бангладеш и подсчитала, что в местных условиях нормированная стоимость электроэнергии (LCOE) может достигать 0,052 доллара США/кВт⋅ч. В то же время, Sunways оценивает LCOE для своей «ковровой» модели примерно в 0,12 доллара США/кВт⋅ч — показатель, который считается конкурентоспособным в отрасли.

Проблема заключается не только в стоимости производства и установки. Необходимо также тщательно рассчитать расходы на техническое обслуживание, особенно на очистку поверхности аккумулятора от грязи, смазки и мусора, оставшихся после движения поездов. Компания Sunways предложила решение, используя автоматические щетки для очистки, устанавливаемые на поезда.

Кроме того, прочность панелей в условиях постоянной вибрации и механических воздействий от поездов, движущихся со скоростью до 150 км/ч (хотя испытательный поезд двигался со скоростью не более 70 км/ч), является важным фактором, влияющим на срок службы и эффективность инвестиций. Sunways утверждает, что их панели прочнее стандартных и способны выдерживать такие условия.

Привлечение средств для крупномасштабных проектов также представляет собой проблему. В настоящее время проект поддерживается Innosuisse и частными партнёрами. Для масштабирования Sunways потребуется привлечь крупных инвесторов, возможно, через модели «Энергия как услуга» (EaaS), которые становятся всё более популярными в Швейцарии и помогают снизить бремя первоначальных инвестиционных затрат для железнодорожных компаний.

Проект «солнечного ковра» на железнодорожных путях имеет большое значение в контексте усилий Швейцарии по диверсификации источников поставок и снижению зависимости от импорта энергии (Фото: Sunways).

Преодоление технических и экологических барьеров: от сомнений к реальности

Путь Sunways к получению лицензии пилота был непростым. Изначально Швейцарское федеральное транспортное управление (FOT) отказалось выдать лицензию в 2023 году из-за опасений по поводу безопасности и влияния на обслуживание железных дорог. Sunways потребовалось 10 месяцев, чтобы построить и испытать прототип, а также предоставить дополнительные оценки безопасности от независимых экспертов, чтобы убедить FOT.

Основные опасения включают:

Безопасность эксплуатации: риск бликов от поверхности панелей для водителей поездов. Sunways решает эту проблему, используя панели «Full Black» с антибликовым покрытием и проводя анализ бликов для каждого проекта.

Долговечность и производительность: воздействие вибрации, грязи, жира и мусора на поверхности аккумулятора. Ожидается, что автоматические системы очистки и более прочные конструкции аккумуляторов помогут решить эту проблему.

Влияние погоды: Снег и лёд могут значительно снизить производительность зимой. Sunways разрабатывает автоматическую систему противообледенения. Однако компания реалистично оценивает, что зимой производительность, как правило, будет низкой, как и у систем, устанавливаемых на крыше.

Влияние на обслуживание железной дороги: Основным решением является быстрый демонтаж, но эффективность и стоимость этого процесса в широкомасштабной эксплуатационной практике необходимо проверить.

Риски возгорания и образования микротрещин: Международный союз железных дорог (МСЖД) предупреждает об этих рисках. Sunways настаивает на том, что её материалы соответствуют высоким стандартам безопасности.

Шум: Было высказано предположение, что твёрдая поверхность панелей может усиливать шум при прохождении по ним поездов. Это необходимо будет оценить в ходе испытаний.

Трехлетний пилотный проект предоставит Sunways возможность собрать реальные данные, усовершенствовать технологию и продемонстрировать безопасность, эффективность и долговечность системы.

Проекты солнечной энергетики, установленные на железнодорожных путях, считаются слишком сложными в обслуживании (Источник: Луиджи Джорио, swissinfo).

Станут ли энергетические рельсы новой нормой?

Успех Sunways в Швейцарии может проложить путь к энергетической революции на мировых железнодорожных линиях.

«Использование рельсов для выработки электроэнергии — разумный и эффективный подход: он не требует расчистки земли, не разрушает ландшафт и может быть развернут быстро и с низкими затратами», — сказал эксперт по энергетике из CleanTechnica.

Этот международный интерес демонстрирует огромный потенциал преобразования существующей транспортной инфраструктуры в децентрализованную генерацию электроэнергии, что позволит сократить конфликты из-за землепользования — все более трудноразрешимую проблему.

Исследование, проведённое в Великобритании, показало, что использование солнечной энергии, вырабатываемой железными дорогами, может покрыть до 8% потребностей страны в электроэнергии. Аналогично, исследование, проведённое TÜV Rheinland в Германии, показало, что фотоэлектрические системы, установленные на железнодорожной инфраструктуре и внутри неё, могут генерировать до 2940 ГВт·ч солнечной энергии в год, что покрывает более четверти годовых потребностей железнодорожного сектора страны в электроэнергии.

Однако масштабирование в глобальном масштабе столкнется с рядом проблем:

Различия в технических стандартах и ​​правовых нормах: Каждая страна имеет свою собственную железнодорожную систему и правовую базу.

Различные климатические условия: производительность аккумуляторов и требования к их обслуживанию могут существенно различаться в зависимости от климата.

Состояние и типы путей: данная технология может не подходить для всех типов путей или линий с очень высокой плотностью движения.

Стоимость и доступ к капиталу: первоначальные инвестиции остаются препятствием на многих рынках.

В случае успеха швейцарский проект солнечной железной дороги может стать образцом интеллектуальной возобновляемой энергетики для всего мира (Фото: Sunways).

Пилотный проект в Невшателе будет тщательно контролироваться и оцениваться в течение следующих нескольких лет. Испытания и анализ безопасности, особенно в отношении процесса демонтажа панелей, будут продолжены для соответствия строгим требованиям FOT.

Инициатива Sunways, разработанная совместно со Швейцарским федеральным технологическим институтом Лозанны (EPFL), — это больше, чем просто технологическое решение. Она представляет собой стратегическое видение, позволяющее гармонично интегрировать транспортную и энергетическую инфраструктуру, создавая синергетический эффект. «Это соответствует глобальной тенденции к сокращению выбросов углекислого газа и повышению энергоэффективности», — подчеркнул г-н Скудери.

Если швейцарская стратегия солнечной энергетики на рельсах окажется успешной, она может не только принести стране экономические и экологические выгоды, но и послужить примером для других стран, вдохновляя их на поиск масштабных, устойчивых и интеллектуальных решений в области возобновляемой энергетики. Это поистине захватывающий шаг вперёд, способный изменить будущее как железнодорожной отрасли, так и мировой энергетики.

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