Raiteiden välissä olevat 48 paneelia muuttavat radan laboratorioksi: suorituskykyä, turvallisuutta ja vaikutuksia sveitsiläisiin juniin mitataan vuoteen 2028 asti.

Kahden kiskon välinen tila, joka on välttämätön junien kululle, mutta normaalisti tuottamaton, voisi muuttua sähkön tuotantopinnaksi. SNCF-konserni on aloittanut yhteistyön sveitsiläisen startupin kanssa Auringon tiet tutkia irrotettavien aurinkosähköpaneelien käyttöä toimivilla rautatielinjoilla, joilla energiantuotannon on oltava rinnakkain turvallisuusrajoitusten, tarkastusten ja päällysrakenteeseen liittyvien töiden kanssa.

Testipenkki sijaitsee osoitteessa Mounds, Neuchâtelin kantonissa, jossa kokeellinen laitos, joka koostuu 48 moduulia, à 380 wattiaPaneelit vievät sata metriä rataa ja niiden kokonaisteho on noin 18 kilowatin huipputehoKokeilu jatkuu huhtikuuhun 2028 asti, ja sen avulla SNCF saa tietoa aurinkosähköä yhteen liikennejärjestelmän säännellyimmistä ja rasittuneimmista infrastruktuureista siirtävän teknologian käyttäytymisestä.

Testi koskee erityisesti Teknologiat, innovaatiot ja ryhmäprojektit -osastoa sekä tiimejä SNCF Réseau, jota pyydettiin varmistamaan järjestelmän ja tavanomaisen rautatieliikenteen välinen vuorovaikutus. Pelkkä paneelin kyvyn tuottaa energiaa raiteiden välillä osoittaminen ei riitä: on myös määritettävä, voiko se pysyä siellä estämättä raideleveyden mittausta, radan tarkastusta, sepelityötä, kiskojen hiontaa tai vian jälkeisiä toimenpiteitä.

Käännettävyys mahdollistaa kiskon nopean irrottamisen

Ratkaisun ydin on mekaaninen irrotettavuusModuulit asetetaan kiskojen väliin patentoidulla järjestelmällä, ja ne voidaan irrottaa, kun raskas huolto vaatii pääsyä raiteille. Tämä palautuvuus erottaa hankkeen perinteisestä aurinkosähköjärjestelmästä, joka on suunniteltu pysymään ankkuroituna samaan rakenteeseen vuosikymmeniä, ja se vastaa ehdottomaan periaatteeseen: sähköntuotannon on sopeuduttava rautateihin, ei toisinpäin.

Sun-Ways on työskennellyt järjestelmän parissa vuodesta 2021 lähtien ja aikoo teollistaa sekä asennuksen että purkamisen käyttämällä erillistä kiskokonetta. Ilmoitettuna tavoitteena on asentaa jopa 1 000 neliömetriä moduuleja päivässä, mikä vähentää manuaalisen työn tarvetta raiteilla. Tämän prosessin standardointi on ratkaisevan tärkeää sen ymmärtämiseksi, voidaanko konseptia laajentaa demonstraatiomittakaavan ulkopuolelle: rautateillä radan käyttöajat, miehistön saatavuus ja huoltoikkunat vaikuttavat suoraan järjestelmän kustannuksiin.

Käytettyjen paneelien mitat ovat lähellä 1 000 x 1 700 millimetriä ja ne ovat mukautettavissa radan raideleveyteen. Jousitusjärjestelmä kohdistaa voimansa kiskoihin pitääkseen koko järjestelmän vakaana. Sun-Ways raportoi, että teknisessä arvioinnissa on arvioitu sen käyttäytymistä junilla, joiden raideleveys on enintään 150 kilometriä tunnissa ja jopa 240 kilometrin tuntinopeudella puhaltavat tuulet; Buttesin osuudella suurin nopeus on kuitenkin 70 kilometriä tunnissa. Prototyypin tiedot eivät siis vielä ole operatiivisen validoinnin kohteena nopeimmilla Ranskan radoilla.

Vaakasuora asento altistaa kennot myös pölylle, metalliromulle, vedelle, lumelle ja junien nostamille materiaaleille. Tästä syystä testissä mitataan sekä todellinen tuotanto ja lian kertymistä. Startup-yritys suunnittelee automaattista puhdistusta huoltovaunuun asennetulla lieriömäisellä harjalla, mutta tämän toiminnon tiheys, tehokkuus ja kustannukset on tarkistettava erilaisissa ympäristöolosuhteissa.

Häikäisy, tarkastukset ja lika tarkkailussa

Seurattaviin parametreihin kuuluvat myösabbagliamento"Full Black" -moduulit on käsitelty heijastamattomalla pinnoitteella, ja kaikki tulevat asennukset vaativat heijastuneen valon erityisanalyysin. Tämä testaus ei koske vain veturinkuljettajia: signaalien, kameroiden, valvontajärjestelmien ja radalla työskentelevän henkilöstön on säilytettävä täysi näkyvyys kaikkina vuorokauden aikoina.

Junien toistuva läpikulku aiheuttaa tärinää, paineenvaihteluita ja aerodynaamisia kuormia, jotka eivät vaikuta kattoon tai aurinkopaneelijärjestelmään samassa määrin. Näihin lisätään lämpölaajeneminen, vedenpoisto ja tarve välttää komponentteja, jotka voisivat häiritä raidevirtapiirejä, antureita ja merkinantojärjestelmiä. Kolmen vuoden testijakso palvelee siis kokonaiskäyttäytymisen tarkkailua ajan kuluessa, ei pelkästään vastavalmistuneen asennuksen kestävyyden tarkkailua.

Edes lumi ei ole toissijainen tekijä. Vaakasuora moduuli voi pysyä peitettynä pidempään kuin kallistettu, mikä vähentää talvituotantoa, jota auringonsäteilyn vähäisyys jo ennestään rajoittaa. Ferrovoltiikan maantieteellistä etua on siksi punnittava mahdollisesti alhaisempaan tuottoon verrattuna optimaalisesti suuntautuneisiin ja kallistettuihin järjestelmiin. Kilpailukyky määräytyy koko elinkaaren aikana tuotettujen kilowattituntien sekä asennus-, poisto-, puhdistus-, valvonta- ja vaihtokustannusten perusteella.

Sun-Waysin mukaan nykyisen kehitysvaiheen keskimääräiset kustannukset ovat luokkaa 0,10 Sveitsin frangia kilowattituntia kohdenSe on liiketoiminnallisesti arvokas asia, joka on edelleen sidottu projektin teknisiin ja taloudellisiin oletuksiin, eikä se ole kaupallisen verkon konsolidoitu tulos. Buttesin koe osoittaa katkonaisuuden, kunnossapidon ja suorituskyvyn menetyksen todelliset vaikutukset sekä sen, voiko mekaaninen asennus kompensoida rautatieympäristön monimutkaisuutta.

Sähkö voi palvella signaaleja, asemia ja vetokykyä

Tuotetulla energialla voi olla kolme kanavaa. Ensimmäinen on rautatien pienjännitteisten käyttäjien, kuten kytkimet, opastimet ja asematToinen koskee sähkön syöttämistä paikalliseen jakeluverkkoon. Kolmas, kunnianhimoisempi, pyrkii siirtämään sähköä vetoverkkoon olemassa olevia sähköasemia käyttäen ja vähentämään uuden maalla sijaitsevan muuntoinfrastruktuurin tarvetta.

Valinta riippuu ratakokoonpanosta, käyttäjien välisestä etäisyydestä sekä ajoittaisen aurinkosähkön tuotannon ja rautatiekysynnän yhteensopivuudesta. Hajautettu järjestelmä raiteiden varrella voi vähentää lisämaan tarvetta, mutta vaatii toistuvia sähköliitäntöjä, suojausta ja irtikytkentälaitteita. Siksi rakennetun alueen etuja on punnittava lineaarisesti järjestettyjen moduulien tuottaman energian keräämisen kustannuksiin nähden.

Sun-Waysin arvioiden mukaan kilometri 400 watin paneeleilla voisi tuottaa noin 200 megawattituntia vuodessaYritys vertaa tätä kuudenkymmenen perheen kulutukseen. Startup-yritys arvioi Sveitsin sähköverkon teoreettiseksi potentiaaliksi yhden terawattitunnin vuodessa, mikä vastaa noin 30 prosenttia julkisen liikenteen käyttämästä sähköstä. Nämä ennusteet olettavat paljon suuremman jalanjäljen kuin nykyinen demonstraattori, ja ne on skaalattava todellisten käytettävissä olevien osuuksien, varjon, rautatien geometrian ja operatiivisten tarpeiden perusteella.

Potentiaaliset markkinat syntyvät kuitenkin merkittävästä infrastruktuurin mittakaavasta: Sun-Ways houkuttelee yli 260 000 kilometriä eurooppalaisia ​​rautateitä ja yli miljoona maailmanlaajuisesti. Vain osa niistä katsotaan sopivaksi. Tunnelit, mutkat, asemat, vaihteet, kasvillisuus, rinteet, raskas liikenne ja tiheä huolto rajoittavat käytettävissä olevaa pinta-alaa, kun taas vähemmän ruuhkaiset ja hyvin näkyvät radat voisivat tarjota paremmat olosuhteet.

SNCF:lle ferrovoltaiikka on monitahoinen strategia

Ranskan kiinnostus ei synny yhdestä prototyypistä. SNCF tutkii Sun-Ways-teknologiaa osana strategiaa, jonka tavoitteena on hyödyntää kiinteistöomaisuuttaan energian tuotantoon. Konserni esiintyy Ranskan suurimpana sähkönkuluttajana ja toiseksi suurimpana maanomistajana, ja sillä on noin 12 miljoonaa neliömetriä rakennuksia ja 100 000 hehtaaria maata.

Vuodesta 2023 tytäryhtiö SNCF Renouvelables kartoittaa kattoja, käytöstä poistettuja alueita ja rautatiepintoja, joita voidaan käyttää aurinkosähköasennuksiin. Ryhmän tavoitteena on saavuttaa aurinkoenergiakapasiteetti 1 000 megawatin huippu, jonka hän ennustaa voivan kattaa 15–20 prosenttia nykyisestä sähköntarpeesta. Kiskoihin asennettavat paneelit ovat yksi vaihtoehto, mutta eivät ainoa ratkaisu, tälle ohjelmalle.

SNCF kokeilee itse asiassa myös SOLVEIG, monialaisen AREP-järjestön kehittämä laite käyttämättömille radoille. Prototyyppi koostuu kahdeksasta pyöriin asennetusta paneelista ja käyttää kiskoja suoraan pohjana ilman pysyviä rakenteita. Tämä on merkittävä ero: SOLVEIG pyrkii kunnostamaan käyttämättömät radat, kun taas Sun-Ways käsittelee monimutkaisempaa kysymykseä rinnakkaiselosta matkustajaliikenteen kanssa.

Toinen sovellus on jo toiminnassa entisellä ratapihalla Le Mans-Arnage, jossa maahan asennettu aurinkovoimala on tuottanut 11 400 megawattituntia vuodessa vuodesta 2021 lähtien. Kattojen, käytöstä poistetun rautatiealueen, käyttämättömien rautateiden ja aktiivisten raiteiden yhdistelmä osoittaa, kuinka energiaomavaraisuuden tavoittelu muuttaa rautatieperintöä monipuoliseksi teolliseksi resurssiksi.

Ecublens-startup-yritykselle SNCF:n osallistuminen tarjoaa ennen kaikkea mahdollisuuden verrata keksintöä suuren toimijan menettelytapoihin. Sun-Ways sijoittaa teknologian parhaimmalle mahdolliselle tasolle. Teknologiavalmiustaso 7, eli prototyyppivaiheessa, jota on esitelty operatiivisessa ympäristössä, ja mahdolliseksi kaupalliseksi lanseeraukseksi on ilmoitettu vuosi 2027. Aikataulu riippuu edelleen kokeiden tuloksista ja yksittäisten rautatiejärjestelmien vaatimista luvista.

Ratkaiseva testi ei siis ole pelkästään kyky muuntaa valo sähköksi, mikä on nyt kypsä teknologia, vaan myös aurinkoenergian tuotannon ja palvelun jatkuvuuden integrointi. Huhtikuuhun 2028 mennessä Buttesissa kerättyjen tietojen on selvennettävä, voidaanko moduulit asentaa, irrottaa ja huoltaa riittävän nopeasti, jotta ferrovoltaiikki aktiivisilla radoilla teollinen ratkaisu sekä teknisesti mahdollinen kokeilu.

Sun-Ways: Aurinkoenergiaa kiskojen välissä, ideasta todellisuudeksi

Tässä on kolme oivallusta, jotka saattavat kiinnostaa sinua:

Sachsenissa kokeellinen aurinkoenergiarata ratapölkky
Roomassa Euroopan suurin itsekulutuksellinen aurinkosähköjärjestelmä
Sveitsiläinen aurinkoteknologia saavuttaa yli 30 prosentin hyötysuhteen