Таємниці під колією: Швейцарія «грає по-крупному», щоб врятувати планету

(Ден Трі) - Швейцарія, відома своїми годинниками, шоколадом та поїздами, тепер привертає увагу сміливою ініціативою: перетворенням залізниць на сонячні електростанції. Чи це рішення для чистої енергії, яка не займає землю?

Швейцарія, країна, відома своїми вражаючими природними ландшафтами та прецизійною промисловістю, стикається зі значними енергетичними проблемами. Її Енергетична стратегія до 2050 року спрямована на поступову відмову від ядерної енергетики (на яку наразі припадає близько 37% від загального виробництва електроенергії), зменшення залежності від імпортованого викопного палива та значне збільшення частки відновлюваної енергії.

Однак розширення традиційних відновлюваних джерел енергії, таких як гідроенергетика, яка майже повністю використала свій потенціал, або великомасштабна сонячна та вітрова енергетика стикається з багатьма перешкодами, від обмежень земельного фонду та тривалих процесів ліцензування, які можуть тривати понад 20 років для проекту відновлюваної енергетики, до занепокоєння щодо впливу на ландшафт, особливо у незайманих високогірних районах.

У 2023 році швейцарські виборці навіть відхилили пропозицію встановити сонячні панелі на гірських схилах, продемонструвавши громадську чутливість до проектів, які ризикують вплинути на природну красу.

У цьому контексті інноваційні рішення, що використовують існуючу інфраструктуру, постають як перспективний напрямок. Залізниці з їхньою розгалуженою мережею (близько 5317 км у Швейцарії) стають потенційною «золотою жилою». Ідея інтеграції сонячних панелей у залізничні колії не є зовсім новою, оскільки багато подібних проектів задумуються або випробовуються в невеликих масштабах у Німеччині, Італії, Франції, Японії та Індії.

Однак Sunways стверджує, що їхня технологія є «першою у світі » зі знімною системою сонячних панелей, яку можна встановити на діючих залізничних коліях, не порушуючи рух транспорту. «Можливість забезпечити проїзд поїзда без впливу на систему акумуляторів – це фундаментальний прорив», – сказав Джозеф Скудері, генеральний директор Sunways.

Sunways та технологія «енергетичного килима»: розшифровка різниці

Проєкт Sunways, ідея якого виникла у засновника Джозефа Скудері у 2020 році під час очікування поїзда в Ренені, швидко привернув увагу та підтримку Швейцарського агентства інновацій (Innosuisse) та 12 компаній-партнерів. Унікальною та ключовою особливістю цієї технології є її можливість «швидкого випуску».

Стандартні сонячні панелі (на пілотному етапі, 48 панелей, кожна потужністю 385 Вт) кріпляться до спеціального механізму, який дозволяє їх «розгортати» в простір між двома рейками за допомогою спеціалізованого поїзда, розробленого компанією з обслуговування залізниць Scheuchzer SA. Поїзд може встановлювати до 1000 квадратних метрів панелей на день, що є вражаючою швидкістю, яка обіцяє можливість масштабного розгортання.

Коли потрібне технічне обслуговування колії, що є рутинним та важливим завданням, акумуляторну систему можна відносно легко зняти та встановити знову, що вирішує одну з найбільших перешкод для інтеграції сонячної енергії в транспортну інфраструктуру. Це значна перевага порівняно зі стаціонарними або інтегрованими в шпали рішеннями, які складніше обслуговувати.

Компанія Sunways почала випробування нової технології на початку цього року на існуючій залізничній колії поблизу Бютта, у кантоні Невшатель, на заході Швейцарії (Фото: Sunways).

Пілотний етап у кантоні Невшатель, на 100-метровій ділянці колії поблизу станції Бютт, має загальну встановлену потужність 18 кВт, що, як очікується, вироблятиме 16 000 кВт·год електроенергії на рік, чого достатньо для забезпечення приблизно 4-6 домогосподарств. Інвестиційні витрати на цей етап становлять 585 000 швейцарських франків (близько 700 000 доларів США).

На початковому етапі ця електроенергія подаватися в місцеву громадську мережу, а не безпосередньо до поїздів, через складність її інтеграції в спеціалізовану тягову мережу. Однак довгострокова мета Sunways — живити поїзди безпосередньо, рухаючись до майже повної енергетичної самозабезпеченості.

Економічні проблеми та фінансові виклики: чи можуть великі мрії здійснитися?

Теоретичний потенціал технології Sunways величезний.

Якби вся швейцарська залізнична мережа (без урахування тунелів) була покрита сонячними панелями, вона б виробляла приблизно 1 ТВт⋅год електроенергії на рік, що еквівалентно 2% від загального попиту країни на електроенергію та достатньо для забезпечення електроенергією близько 300 000 домогосподарств. Це може здатися скромним на перший погляд, але це є важливим у контексті зусиль Швейцарії щодо диверсифікації поставок та зменшення залежності від імпортної енергії, особливо взимку.

Однак економічна ефективність проекту залишається суперечливою. Початкова вартість досить висока порівняно з великомасштабними наземними сонячними електростанціями. Sunways очікує, що після розгортання для великомасштабного виробництва та встановлення вартість значно знизиться.

Незалежна дослідницька група з Австралії та Бангладеш вивчила встановлення сонячних панелей поблизу залізниць у Бангладеш і підрахувала, що збалансована вартість електроенергії (LCOE) може досягти 0,052 долара США/кВт·год за місцевих умов. Тим часом Sunways оцінює LCOE для своєї «килимової» моделі приблизно в 0,12 долара США/кВт·год – показник, який вважається конкурентоспроможним у галузі.

Проблема полягає не лише у вартості виробництва та монтажу. Також необхідно ретельно розраховувати витрати на технічне обслуговування, особливо на очищення поверхні акумулятора від бруду, мастила з поїздів та сміття. Компанія Sunways запропонувала рішення за допомогою автоматичних щіток для очищення, встановлених на поїздах.

Крім того, важливим фактором, що впливає на термін служби та ефективність інвестицій, є довговічність панелей в умовах постійної вібрації та механічного впливу поїздів, що рухаються зі швидкістю до 150 км/год (хоча випробувальний поїзд рухався лише з максимальною швидкістю 70 км/год). Sunways стверджує, що їхні панелі довговічніші за стандартні та можуть витримувати ці умови.

Збір коштів для масштабних проектів також є проблемою. Наразі проект підтримується Innosuisse та приватними партнерами. Для масштабування Sunways потрібно буде залучити великих інвесторів, можливо, через моделі «Енергія як послуга» (EaaS), які стають дедалі популярнішими у Швейцарії, допомагаючи зменшити тягар початкових інвестиційних витрат для залізничних компаній.

Проєкт «сонячного килима» на залізничних коліях є дуже значущим у контексті зусиль Швейцарії щодо диверсифікації джерел постачання та зменшення залежності від імпортної енергії (Фото: Sunways).

Подолання технічних та екологічних бар'єрів: від сумнівів до реальності

Шлях Sunways до отримання пілотної ліцензії був нелегким. Спочатку Швейцарське федеральне транспортне відомство (FOT) відмовило у видачі ліцензії у 2023 році через побоювання щодо безпеки та впливу на технічне обслуговування залізниць. Sunways знадобилося 10 місяців, щоб створити та випробувати прототип, а також надати додаткові оцінки безпеки від незалежних експертів, щоб переконати FOT.

Основні проблеми включають:

Безпека експлуатації: Ризик відблисків для машиністів поїздів від поверхні панелі. Sunways вирішує цю проблему, використовуючи панелі «повністю чорного кольору» з антибліковим покриттям та проводячи аналіз відблисків для кожного проекту.

Довговічність та продуктивність: Вплив вібрації, бруду, жиру та сміття на поверхні акумуляторів. Очікується, що автоматичні системи очищення та більш довговічні конструкції акумуляторів вирішать цю проблему.

Вплив погоди: Сніг та лід можуть значно знизити продуктивність взимку. Sunways розробляє автоматичну систему видалення льоду. Однак компанія реалістично вважає, що зимова продуктивність загалом буде низькою, подібно до систем на дахах.

Вплив на технічне обслуговування залізниць: швидке розбирання є основним рішенням, але ефективність та вартість цього процесу у масштабній експлуатаційній практиці потребують перевірки.

Ризики пожежі та мікротріщин: Міжнародний союз залізниць (UIC) попередив про ці ризики. Sunways наполягає, що її матеріали відповідають високим стандартам безпеки.

Шум: Було висловлено припущення, що тверда поверхня панелей може збільшувати шум, коли по них проїжджають поїзди. Це необхідно буде оцінити під час випробувань.

Трирічний пілотний проєкт надасть Sunways можливість зібрати реальні дані, вдосконалити технологію та продемонструвати безпеку, ефективність та довговічність системи.

Проєкти сонячної енергетики, встановлені на залізничних коліях, вважаються занадто складними в обслуговуванні (Джерело: Луїджі Джоріо, swissinfo).

Чи стануть енергетичні рейки новою нормою?

Успіх Sunways у Швейцарії може прокласти шлях до енергетичної революції на світових залізничних лініях.

«Використання рейок для виробництва електроенергії — це розумний та ефективний підхід: він не вимагає розчищення землі, не руйнує ландшафт і може бути розгорнутий швидко та з низькими витратами», — сказав експерт з енергетики з CleanTechnica.

Цей міжнародний інтерес демонструє величезний потенціал перетворення існуючої транспортної інфраструктури на децентралізоване виробництво електроенергії, що зменшить конфлікти щодо землекористування – проблему, яка стає дедалі складнішою.

Дослідження, проведене у Великій Британії, показало, що використання сонячної енергії залізниць може задовольнити до 8% потреб країни в електроенергії. Аналогічно, дослідження, проведене TÜV Rheinland для Німеччини, показало, що фотоелектричні системи на залізничній інфраструктурі та всередині неї можуть генерувати до 2940 ГВт·год сонячної енергії на рік, що задовольняє понад чверть річних потреб залізничного сектору країни в електроенергії.

Однак, масштабування у глобальному масштабі зіткнеться з низкою труднощів:

Відмінності в технічних стандартах та правових нормах: кожна країна має власну залізничну систему та правову базу.

Різні кліматичні умови: Продуктивність акумулятора та вимоги до обслуговування суттєво відрізнятимуться залежно від клімату.

Умови та типи колій: Ця технологія може не підходити для всіх типів колій або ліній з дуже високою щільністю руху.

Вартість та доступ до капіталу: Початкові інвестиції залишаються перешкодою на багатьох ринках.

У разі успіху, швейцарський залізничний сонячний проект може стати взірцем розумної відновлюваної енергетики для всього світу (Фото: Sunways).

Пілотний проєкт у Невшатілі буде ретельно контролюватися та оцінюватися протягом наступних кількох років. Випробування та аналізи безпеки, зокрема щодо процесу розбирання панелей, будуть продовжуватися для відповідності суворим вимогам FOT.

Ініціатива Sunways, розроблена у партнерстві зі Швейцарським федеральним технологічним інститутом Лозанни (EPFL), – це більше, ніж просто технологічне рішення. Вона являє собою стратегічне бачення, де транспортна інфраструктура та енергетична інфраструктура можуть бути гармонійно інтегровані, створюючи синергію. «Це відповідає глобальній тенденції зменшення вуглецевого сліду та підвищення енергоефективності», – наголосив пан Скудері.

Якщо швейцарська авантюра з сонячною енергією на залізницях виявиться успішною, вона може не лише принести економічні та екологічні переваги країні, але й слугувати моделлю, надихаючи інші країни в їхньому прагненні до масштабних, сталих та розумних рішень у сфері відновлюваної енергії. Це справді захопливий крок вперед, який має потенціал змінити майбутнє як залізничної галузі, так і світового енергетичного сектору.

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