Czterdzieści osiem paneli umieszczonych między torami zamienia linię produkcyjną w laboratorium: do 2028 r. będą mierzone parametry wydajności, bezpieczeństwa i oddziaływania na szwajcarskie pociągi.

Przestrzeń między dwiema szynami, niezbędna do przejazdu pociągów, ale normalnie nieproduktywna, mogłaby stać się powierzchnią do wytwarzania energii elektrycznej. Grupa SNCF rozpoczął współpracę ze szwajcarskim startupem Drogi Słońca zbadanie możliwości wykorzystania demontowalnych paneli fotowoltaicznych wzdłuż linii kolejowych w trakcie eksploatacji, gdzie produkcja energii elektrycznej musi współistnieć z ograniczeniami bezpieczeństwa, kontrolami i pracami na nawierzchni.

Stanowisko badawcze znajduje się w Kopcew kantonie Neuchâtel, gdzie powstał zakład eksperymentalny składający się z 48 modułów o mocy 380 watówPanele zajmują sto metrów toru i generują łączną moc około 18 kilowatów szczytowychTesty potrwają do kwietnia 2028 r. i dostarczą SNCF danych na temat zachowania technologii wprowadzającej ogniwa fotowoltaiczne do jednej z najbardziej regulowanych i obciążonych infrastruktur w systemie transportowym.

Test dotyczy w szczególności działu Technologii, Innowacji i Projektów Grupowych oraz zespołów Reseau SNCF, wezwany do weryfikacji interakcji między systemem a normalnymi operacjami kolejowymi. Nie wystarczy wykazać, że panel może generować energię między torami: należy ustalić, czy może on tam pozostać bez utrudniania pomiaru rozstawu szyn, kontroli torów, prac związanych z podsypką, szlifowania szyn lub procedur wymaganych po wystąpieniu awarii.

Rewersyjność pozwala na szybkie zwolnienie toru

Sercem rozwiązania jest zmechanizowana możliwość usunięciaModuły są umieszczane między szynami za pomocą opatentowanego systemu i można je zdemontować, gdy intensywne prace konserwacyjne wymagają dostępu do torów. Ta odwracalność odróżnia projekt od konwencjonalnego systemu fotowoltaicznego, zaprojektowanego tak, aby pozostawał zakotwiczony w tej samej konstrukcji przez dziesięciolecia, i odpowiada niezbywalnej zasadzie: wytwarzanie energii elektrycznej musi dostosować się do kolei, a nie odwrotnie.

Firma Sun-Ways pracuje nad tym systemem od 2021 roku i planuje uprzemysłowienie zarówno instalacji, jak i demontażu za pomocą dedykowanej maszyny szynowej. Deklarowanym celem jest instalacja do 1.000 metrów kwadratowych modułów dziennie, zmniejszając zapotrzebowanie na pracę ręczną wzdłuż torów. Standaryzacja tego procesu będzie kluczowa dla zrozumienia, czy koncepcja może wyjść poza skalę demonstracyjną: na kolei, czas zajętości torów, dostępność załogi i przerwy konserwacyjne bezpośrednio wpływają na koszt systemu.

Zastosowane panele mają wymiary zbliżone do 1.000 na 1.700 milimetrów i są dostosowane do szerokości toru. System zawieszenia wywiera siłę na szyny, aby utrzymać stabilność całego systemu. Sun-Ways informuje, że w ramach oceny technicznej oceniono jego zachowanie w pociągach o szerokości do 150 kilometrów na godzinę i wiatry o prędkości do 240 kilometrów na godzinę; na odcinku Buttes maksymalna prędkość wynosi jednak 70 kilometrów na godzinę. Dane z prototypu nie stanowią zatem jeszcze walidacji operacyjnej na najszybszych liniach francuskich.

Pozycja pozioma naraża również ogniwa na kurz, zanieczyszczenia metalowe, wodę, śnieg i materiał unoszony przez pociągi. Z tego powodu test mierzy zarówno rzeczywista produkcja i gromadzenie się brudu. Startup zakłada automatyczne czyszczenie za pomocą cylindrycznej szczotki zamontowanej na zestawie serwisowym, ale częstotliwość, skuteczność i koszt tej operacji będą musiały zostać zweryfikowane w różnych warunkach środowiskowych.

Blask, inspekcje i brud pod obserwacją

Wśród monitorowanych parametrów znajduje się równieżabbagliamentoModuły „Full Black” są pokryte powłoką antyrefleksyjną, a każda przyszła instalacja będzie wymagała szczegółowej analizy odbitego światła. Testy te dotyczą nie tylko maszynistów: sygnalizatory, kamery, systemy monitoringu i personel pracujący wzdłuż linii muszą zapewniać pełną widoczność przez cały dzień.

Wielokrotny przejazd pociągów wprowadza wibracje, zmiany ciśnienia i obciążenia aerodynamiczne, które nie wpływają w takim samym stopniu na dach ani panele słoneczne. Do tego dochodzą rozszerzalność cieplna, odprowadzanie wody oraz konieczność unikania elementów, które mogłyby zakłócać pracę obwodów torowych, czujników i systemów sygnalizacji. Trzyletni okres testowy służy zatem obserwacji ogólnego zachowania w czasie, a nie tylko wytrzymałości nowo ukończonej instalacji.

Nawet śnieg nie jest czynnikiem drugorzędnym. Moduł poziomy może pozostać przykryty dłużej niż moduł pochylony, zmniejszając tym samym produkcję energii w zimie, która i tak jest ograniczona przez niższe promieniowanie słoneczne. Przewagę geograficzną ferrowoltaiki należy zatem rozważyć w kontekście potencjalnie niższej wydajności w porównaniu z systemami o optymalnej orientacji i pochyleniu. Konkurencyjność będzie zależeć od liczby kilowatogodzin wyprodukowanych w całym cyklu życia, a także od kosztów instalacji, demontażu, czyszczenia, monitorowania i wymiany.

Sun-Ways wskazuje, że w obecnej fazie rozwoju średni koszt wynosi 0,10 franków szwajcarskich za kilowatogodzinęTo wartość biznesowa, wciąż powiązana z założeniami technicznymi i ekonomicznymi projektu, a nie skonsolidowany wynik sieci komercyjnej. Eksperyment w Buttes pokaże rzeczywisty wpływ niedostępności, konserwacji i utraty wydajności oraz to, czy zmechanizowana instalacja może zrekompensować złożoność środowiska kolejowego.

Energia elektryczna może służyć do zasilania sygnalizacji, stacji i trakcji

Wytworzona energia może być wykorzystana na trzy sposoby. Pierwszym z nich jest zasilanie użytkowników kolei niskiego napięcia, takich jak: przełączniki, sygnały i stacjeDrugie rozwiązanie zakłada wprowadzenie energii elektrycznej do lokalnej sieci dystrybucyjnej. Trzecie, bardziej ambitne, ma na celu przesył energii elektrycznej do sieci trakcyjnej z wykorzystaniem istniejących podstacji i ograniczenie zapotrzebowania na nową lądową infrastrukturę konwersji.

Wybór zależy od konfiguracji linii, odległości między użytkownikami oraz kompatybilności między nieregularnym wytwarzaniem energii fotowoltaicznej a zapotrzebowaniem kolei. System rozproszony wzdłuż torów może zmniejszyć zapotrzebowanie na dodatkową powierzchnię, ale wymaga wielokrotnych połączeń elektrycznych, zabezpieczeń i urządzeń rozłączających. Należy zatem rozważyć korzyści płynące z zabudowanego terenu w stosunku do kosztów gromadzenia energii wytwarzanej przez moduły ułożone liniowo.

Według szacunków Sun-Ways kilometr wyposażony w panele o mocy 400 watów mógłby wygenerować około 200 megawatogodzin rocznieFirma porównuje to do zużycia energii przez sześćdziesiąt rodzin. Startup szacuje teoretyczny potencjał szwajcarskiej sieci na jedną terawatogodzinę rocznie, co odpowiada około 30% energii elektrycznej zużywanej przez transport publiczny. Prognozy te zakładają znacznie większy zasięg niż obecny projekt demonstracyjny i będą wymagały skalowania w oparciu o faktycznie dostępne odcinki, zacienienie, geometrię linii kolejowej i potrzeby operacyjne.

Potencjalny rynek wynika jednak ze znacznej skali infrastrukturalnej: Sun-Ways przyciąga ponad 260 000 kilometrów europejskich linii kolejowych i ponad milion na całym świecie. Tylko część zostanie uznana za odpowiednią. Tunele, zakręty, stacje, zwrotnice, roślinność, zbocza, duży ruch i częste prace konserwacyjne ograniczają powierzchnię użytkową, podczas gdy mniej zatłoczone i dobrze widoczne linie mogłyby zapewnić lepsze warunki.

Dla SNCF ferrowoltaika to wielotorowa strategia

Zainteresowanie Francuzów nie bierze się z pojedynczego prototypu. SNCF bada technologię Sun-Ways w ramach strategii mającej na celu wykorzystanie aktywów nieruchomości do produkcji energii. Grupa prezentuje się jako największy konsument energii elektrycznej i drugi co do wielkości właściciel gruntów we Francji, a jej aktywa obejmują około 12 milionów metrów kwadratowych budynków i 100 000 hektarów ziemi.

Od 2023 roku spółka zależna Renowacje SNCF Bada dachy, nieużytki i nawierzchnie kolejowe, które mogą być wykorzystane pod instalacje fotowoltaiczne. Celem grupy jest osiągnięcie mocy słonecznej na poziomie 1.000 megawatów szczytowych, który według jego prognoz mógłby pokryć 15–20 procent obecnego zapotrzebowania na energię elektryczną. Panele montowane na szynach stanowią jedną z opcji, ale nie jedyne rozwiązanie w tym programie.

SNCF w rzeczywistości również eksperymentuje ROZWIĄZANIE, urządzenie opracowane przez multidyscyplinarną agencję AREP dla nieużywanych linii. Prototyp składa się z ośmiu paneli montowanych na kołach i wykorzystuje szyny bezpośrednio jako bazę, bez żadnych stałych konstrukcji. To istotna różnica: SOLVEIG ma na celu odzyskanie nieczynnych torów, podczas gdy Sun-Ways zajmuje się bardziej złożonym problemem współistnienia z ruchem pasażerskim.

Kolejna aplikacja jest już w użyciu na terenie byłego placu rozrządowego Le Mans-Arnage, gdzie naziemna elektrownia słoneczna produkuje 11 400 megawatogodzin rocznie od 2021 roku. Połączenie dachów, nieużywanych terenów kolejowych, nieużywanych linii i czynnych torów pokazuje, w jaki sposób dążenie do autonomii energetycznej przekształca dziedzictwo kolejowe w zróżnicowany zasób przemysłowy.

Dla startupu Ecublens zaangażowanie SNCF oferuje przede wszystkim możliwość porównania wynalazku z procedurami dużego operatora. Sun-Ways stawia tę technologię na pierwszym miejscu. Poziom gotowości technologicznej 7, tj. na etapie prototypu zademonstrowanego w warunkach operacyjnych, i wskazuje na 2027 rok jako możliwą datę wprowadzenia na rynek. Harmonogram pozostaje zależny od wyników prób i zezwoleń wymaganych przez poszczególne systemy kolejowe.

Decydującym testem będzie zatem nie tylko zdolność do przekształcania światła w energię elektryczną – technologia, która jest już dojrzała – ale także integracja generacji słonecznej z ciągłością działania. Do kwietnia 2028 r. dane zebrane w Buttes będą musiały wyjaśnić, czy moduły można instalować, demontować i konserwować wystarczająco szybko, aby… ferrowoltaika na aktywnych torach rozwiązanie przemysłowe, a także eksperyment możliwy technicznie.

Sun-Ways: Energia słoneczna między szynami – od pomysłu do rzeczywistości

Oto trzy spostrzeżenia, które mogą Cię zainteresować:

W Saksonii eksperymentalny odcinek słonecznych podkładów kolejowych
W Rzymie największy system fotowoltaiczny na własne potrzeby w Europie
Szwajcarska technologia solarna osiąga wydajność ponad 30 procent