Секреты под рельсами: Швейцария делает большой шаг к спасению планеты

(Дэн Три) - Известная часами, шоколадом и поездами, Швейцария теперь привлекает внимание смелой инициативой: превращением железных дорог в солнечные электростанции. Это ли решение для чистой энергии, которая не занимает землю?

Швейцария, страна, известная своими впечатляющими природными ландшафтами и точной промышленностью, сталкивается со значительными энергетическими проблемами. Ее Энергетическая стратегия 2050 направлена ​​на отказ от ядерной энергетики (которая в настоящее время составляет около 37% от общего объема производства электроэнергии), снижение зависимости от импортируемого ископаемого топлива и значительное увеличение доли возобновляемой энергии.

Однако расширение традиционных источников возобновляемой энергии, таких как гидроэнергетика, которая почти полностью раскрыла свой потенциал, или крупномасштабная солнечная и ветровая энергетика сталкивается со многими препятствиями: от ограничений по земельным участкам и длительных процессов лицензирования, которые могут занять более 20 лет для проекта по 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 склоне горы, что отражает общественное мнение о проектах, которые могут нанести ущерб природной красоте.

В этом контексте инновационные решения, использующие существующую инфраструктуру, становятся перспективным направлением. Железные дороги с их обширной сетью (около 5317 км в Швейцарии) становятся потенциальной «золотой жилой». Идея интеграции солнечных панелей в рельсовые пути не совсем нова, аналогичные проекты уже находятся в стадии разработки или проходят испытания в небольших масштабах в Германии, Италии, Франции, Японии и Индии.

Однако Sunways утверждает, что ее технология является «первой в мире » со съемной системой солнечных панелей, которую можно устанавливать на действующих железнодорожных путях, не нарушая движение. «Возможность пропуска поезда без воздействия на систему аккумуляторов является фундаментальным прорывом», — сказал Джозеф Скудери, генеральный директор Sunways.

Sunways и технология «энергетического ковра»: расшифровка разницы

Проект Sunways, начавшийся с идеи основателя Джозефа Скудери в 2020 году во время ожидания поезда в Рененсе, быстро привлек внимание и поддержку Швейцарского агентства инноваций (Innosuisse) и 12 компаний-партнеров. Уникальная и ключевая особенность этой технологии заключается в ее возможности «быстрого выпуска».

Стандартные солнечные панели (на пилотной стадии 48 панелей, каждая мощностью 385 Вт) крепятся к специальному механизму, который позволяет им «раскладываться» в пространстве между двумя рельсами с помощью специализированного поезда, разработанного компанией по обслуживанию железных дорог Scheuchzer SA. Поезд может устанавливать до 1000 квадратных метров панелей в день — впечатляющая скорость, которая обещает возможность крупномасштабного развертывания.

Когда требуется техническое обслуживание путей, что является обычной и важной задачей, аккумуляторную систему можно снять и переустановить с относительной легкостью, решая одну из самых больших проблем интеграции солнечной энергии в транспортную инфраструктуру. Это значительное преимущество по сравнению с фиксированными или интегрированными 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).

Пилотная фаза в кантоне Невшатель, на 100-метровом участке пути около станции Бют, имеет общую установленную мощность 18 кВт и, как ожидается, будет вырабатывать 16 000 кВт·ч электроэнергии в год, что достаточно для снабжения около 4-6 домохозяйств. Инвестиционные затраты на эту фазу составляют 585 000 швейцарских франков (около 700 000 долларов США).

На начальном этапе эта электроэнергия будет подаваться в местную общественную сеть, а не напрямую в поезда, из-за сложности ее интеграции в выделенную тяговую сеть. Однако долгосрочная цель Sunways — поставлять электроэнергию напрямую в поезда, стремясь к почти полной энергетической самодостаточности.

Экономические проблемы и финансовые трудности: могут ли большие мечты стать реальностью?

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 питания около 300 000 домохозяйств. Это может показаться скромным в общей схеме вещей, но это важно в контексте усилий Швейцарии по диверсификации поставок и снижению зависимости от импортируемой энергии, особенно зимой.

Однако экономическая эффективность проекта остается спорной. Первоначальная стоимость довольно высока по сравнению с крупномасштабными наземными солнечными фермами. Sunways ожидает, что при развертывании для крупномасштабного производства и установки стоимость будет существенно снижена.

Независимая исследовательская группа из Австралии и Бангладеш изучила установку солнечных панелей вблизи железных дорог в Бангладеш и подсчитала, что приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) может достигать $0,052/кВт·ч в местных условиях. Между тем, Sunways оценивает LCOE для своей «ковровой» модели примерно в $0,12/кВт·ч — показатель, который считается конкурентоспособным в отрасли.

Проблема заключается не только в стоимости производства и установки. Расходы на техническое обслуживание, особенно на очистку поверхности батареи от грязи, жира от поездов и мусора, также должны быть тщательно рассчитаны. Sunways предложила решение, которое использует автоматические щетки для очистки, установленные на поездах.

Кроме того, долговечность панелей в условиях постоянной вибрации и механического воздействия 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 более долговечны, чем стандартные, и могут выдерживать эти условия.

Финансирование крупномасштабных проектов также является проблемой. В настоящее время проект поддерживают Innosuisse и частные партнеры. Для масштабирования Sunways необходимо будет привлечь крупных инвесторов, возможно, через модель Energy-as-a-Service (EaaS), которая становится все более популярной в Швейцарии, что снижает бремя первоначальных инвестиционных затрат для железнодорожных компаний.

Проект «солнечного коврового покрытия» 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 пилотной лицензии был непростым. Первоначально Швейцарское федеральное управление транспорта (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 протестировать прототип и предоставить дополнительные оценки безопасности от независимых экспертов, чтобы убедить FOT.

Основные опасения включают в себя:

Эксплуатационная безопасность: Риск бликов для машинистов поездов от поверхности панели. Sunways решает эту проблему, используя панели «Full Black» с антибликовым покрытием и проводя анализ бликов для каждого проекта.

Прочность и производительность: Влияние вибрации, грязи, смазки и мусора на поверхности аккумулятора. Автоматические системы очистки и более прочные конструкции аккумуляторов, как ожидается, решат эту проблему.

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

Влияние на техническое обслуживание железных дорог: Основным решением является быстрый демонтаж, но эффективность и стоимость этого процесса в условиях крупномасштабной эксплуатации необходимо проверить.

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

Шум: Было высказано предположение, что твердая поверхность панелей может увеличить шум, когда по ним проходят поезда. Этот вопрос необходимо оценить во время испытаний.

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

Проекты по установке солнечных электростанций 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 маршрутах.

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

Этот международный интерес демонстрирует огромный потенциал превращения существующей транспортной инфраструктуры в децентрализованный источник выработки электроэнергии, что позволит сократить конфликты из-за землепользования — все более неразрешимую проблему.

Исследование, проведенное в Великобритании, показало, что использование солнечной энергии от железных дорог может удовлетворить до 8% потребностей страны в электроэнергии. Аналогичным образом, исследование TÜV Rheinland для Германии показало, что применение фотоэлектрических систем на железнодорожной инфраструктуре и внутри нее может генерировать до 2940 ГВт-ч солнечной энергии в год, что удовлетворяет 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: эксплуатационные характеристики аккумуляторов и требования к их обслуживанию могут существенно различаться в зависимости от климата.

Состояние и типы путей: 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 железнодорожной солнечной энергетики 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. Тесты и анализы безопасности, особенно в отношении процесса разборки панелей, будут продолжаться 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, в котором транспортная и энергетическая инфраструктуры могут быть гармонично интегрированы, создавая синергию. «Это соответствует глобальной тенденции сокращения выбросов углерода и повышения энергоэффективности», — подчеркнул г-н Скудери.

Если швейцарская ставка на солнечные батареи на рельсах окажется успешной, она может не только принести стране экономические и экологические выгоды, но и послужить образцом и вдохновением для других стран в их стремлении к масштабным, устойчивым и интеллектуальным решениям в области возобновляемой энергии. Это действительно захватывающий шаг вперед, который может изменить будущее как железнодорожной отрасли, так и мирового энергетического сектора.

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