Σάββατο, 20 Απριλίου 2019

Η ηλιακή φωτοβολταϊκή ενέργεια θα είναι η τροφοδότης πηγή του σιδηροδρόμου του μέλλοντος;

 Γράφει ο Τζούλιαν Τέρνερ

Πώς θα διοχετευθούν με ενέργεια οι μελλοντικοί μας σιδηροδρομικοί σταθμοί; Τα ηλεκτροφόρα δίκτυα θα κινούνται αποκλειστικά από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας; 

Εδώ θα ρίξουμε μια ματιά σε ένα πρωτοποριακό έργο που χρησιμοποιεί ηλιακούς συλλέκτες τοποθετημένους σε σταθμούς και καινοτομίες που δοκιμάζονται στην Ινδία.

Το 2014 στη Βέρνη της Ελβετίας, σε σχετικά χαμηλά fanfare, η Bankset Energy εγκατέστησε το πρώτο ηλιακό πάνελ σε σιδηροδρομική γραμμή, θέτοντας σε κίνηση ένα έργο που θα μπορούσε να μετατρέψει τον τρόπο τροφοδοσίας των σιδηροδρόμων σε όλο τον κόσμο - και να παραδώσει gigawatts (GW) ενέργεια πίσω στο δίκτυο και τα σπίτια των ανθρώπων.

Τέσσερα χρόνια αργότερα, τον Ιούνιο του 2018, η Bankset, ένας επενδυτής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που εδρεύει στο Λονδίνο, ξεκίνησε τις εργασίες κατασκευής για την εγκατάσταση 200MW ηλιακών φωτοβολταϊκών πλαισίων σε σιδηροδρομικές γραμμές 1,000 χλμ. Στη Σαξονία της Γερμανίας.

Τα πάνελ από σιλικόνη και αλουμίνιο μπορούν να συνδεθούν με τους υπάρχοντες στύλους από σκυρόδεμα, ξύλο και χάλυβα που αποτελούν πολλά από τα παγκόσμια σιδηροδρομικά δίκτυα, χωρίς να χρειαστούν αλλαγές.

Με χρηματοδότηση από αρχικό πακέτο χρηματοδότησης ύψους 10 εκατομμυρίων ευρώ από την Bankset και εταίρους από την Ευρώπη, την Αμερική και την Κίνα, καθώς και από πρόσφατη προσφορά μετοχών ύψους 2,1 δισεκατομμυρίων δολαρίων, η εταιρεία επέκτεινε τη δοκιμή σε δώδεκα χώρες, συμπεριλαμβανομένων των ΗΠΑ, του Ηνωμένου Βασιλείου, της Κίνας και της Αυστραλίας, το οποίο ισχυρίζεται ότι θα αποτελούσε τη μεγαλύτερη ηλιακή εγκατάσταση που πραγματοποιήθηκε ποτέ.

"Ο Όμιλος Bankset είναι η δύναμη της τεχνολογίας πίσω από την τεχνολογία, η οποία εξουσιάζει το σιδηροδρομικό δίκτυο με καθαρή και ανανεώσιμη ενέργεια", λέει ο διευθυντής του Ομίλου Bankset Marc Isoti. «Έχουμε καταλήξει στην ιδέα και διαθέτουμε μια μονάδα παραγωγής ικανή να παράγει αρκετές GW πράσινης ενέργειας τα επόμενα χρόνια.

"Εφευρέσαμε το σύστημα στην Ελβετία, όπου πραγματοποιήθηκε η πρώτη εγκατάσταση (σε ιδιωτική βιομηχανική πίστα που συνδέεται με το δίκτυο SBB / CFF). Επί του παρόντος, το επίκεντρο είναι το κέντρο δοκιμών επίδειξης στη Γερμανία, αλλά περαιτέρω διαδρομές επίδειξης βρίσκονται σε εξέλιξη σε δώδεκα χώρες και η Bankset έλαβε μέχρι στιγμής έρευνες από την πλειοψηφία των κρατικών σιδηροδρομικών επιχειρήσεων που ενδιαφέρονται για την καινοτομία.

Ηλεκτρική τάση: χρήση ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας για έλξη και παροχή δικτύου

Η ζήτηση έλξης στα παγκόσμια σιδηροδρομικά δίκτυα κλιμακώνεται και πολλά παραδοσιακά δίκτυα είναι πλήρη ή σχεδόν πλήρης. Η χρήση ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας είναι ενδεχομένως μια τακτοποιημένη λύση που χρησιμοποιεί φωτοβολταϊκά πάνελ σε άμεση γειτνίαση με σιδηροδρομικές γραμμές (ή στην περίπτωση λύσεων Bankset, απευθείας) για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και τη μετάδοση απευθείας στο σύστημα ως ρεύμα έλξης ή / και τη διανομή στο πλέγμα.

Σύμφωνα με μια έκθεση του 2017 σχετικά με τις εφαρμογές ηλιακών φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων από το Imperial College στο Λονδίνο, αυτό θα μπορούσε να επωφεληθεί από μια συμπτωματική αντιστοιχία μεταξύ του μέγιστου χρόνου παραγωγής για την ηλιακή ενέργεια και της ζήτησης αιχμής για ρεύμα έλξης, παρακάμπτοντας ταυτόχρονα τα τρέχοντα προβλήματα σε περιοχές περιορισμένης χωρητικότητας .

"Η ζήτηση για έλξη έλξης στα παγκόσμια σιδηροδρομικά δίκτυα κλιμακώνεται."

Επιπλέον, οι ηλιακές φωτοβολταϊκές συστοιχίες τυπικά εξάγουν ισχύ DC σε 600-800V, ενώ η ηλεκτρική ράγα λειτουργεί στα 750V, πράγμα που σημαίνει ότι το κόστος σύνδεσης της ηλιακής γενιάς με δίκτυα έλξης DC - όπως αυτά που παρατηρούνται στα αστικά σιδηροδρομικά δίκτυα σε ολόκληρο το Ηνωμένο Βασίλειο - με κόστος σύνδεσης στο δίκτυο, ενδεχομένως εξαλείφοντας την ανάγκη για δημόσιες επιδοτήσεις.

"Σήμερα προμηθεύουμε ηλεκτρική ενέργεια σε όλες τις τρέχουσες επιλογές - AC και DC, χαμηλή, μέση και υψηλή τάση, HVDC - σε σιδηροδρομικούς σταθμούς και απευθείας στους καταναλωτές και τα κτίρια παράλληλα με τις σιδηροδρομικές γραμμές μεγάλων αποστάσεων", εξηγεί η Isoti.

"Χρησιμοποιούμε το λογισμικό προσομοίωσης που σχεδιάστηκε από τη μηχανική συμβουλευτική Mott MacDonald για να ρυθμίσετε τα φορτία και την τροφοδοσία από τις ενεργειακές ράγες Bankset. Στο Q4 του 2019, προσβλέπουμε στην πρώτη γραμμή σιδηροδρομικής γραμμής Bankset των 15 χιλιομέτρων και στην τροφοδότηση  συστοιχιών για 24 ώρες. "

Το Bankset υποστηρίζει ότι τα πάνελ του είναι κατασκευασμένα έτσι ώστε να αντέχουν την τάση των αμαξοστοιχιών που ταξιδεύουν πάνω τους και χρησιμοποιεί τρένα ρομπότ για να τα καθαρίσει με πεπιεσμένο νερό στο πλαίσιο των λειτουργιών και του καθεστώτος συντήρησης.

Πλήρης ατμός μπροστά: η Ινδία έχει το δρόμο για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Η Ινδία είναι μια άλλη πλούσια δυνητική αγορά για την τεχνολογία ηλιακών φωτοβολταϊκών πλαισίων της Bankset, έχοντας βγάλει μια διαδρομή στον τομέα των καινοτομιών από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ιδιαίτερα εκείνων που αφορούν τον τομέα των μεταφορών.

Οι σταθμοί σε ινδικές πόλεις, όπως το Mangaluru, το Thiruvananthapuram και το Jaipur, τροφοδοτούνται εν μέρει από την ηλιακή και την αιολική ενέργεια και το 2017 το Guwahati στη βορειοανατολική πόλη Assam, ένας μεγάλος κόμβος που εξυπηρετεί περίπου 20.000 επιβάτες καθημερινά, έγινε ο πρώτος σταθμός στην Ινδία να είναι 100% ηλιακή.
"Το μετρό του Δελχί έχει συμβληθεί από προγραμματιστές για να κατασκευάσει το μεγαλύτερο ηλιακό έργο ενός χώρου στον κόσμο".

Οι ηλιακοί συλλέκτες που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο του σταθμού έχουν χωρητικότητα 700KW, αρκετό για να ηλεκτροδοτεί τον σταθμό, την αποθήκη του λεωφορείου και τη ζώνη σιδηροδρόμων Northeast Frontier. Το έργο θα βοηθήσει το δίκτυο να εξοικονομήσει περίπου Rs67.7 lakhs (σχεδόν 100.000 δολάρια) ετησίως στους λογαριασμούς ηλεκτρικού ρεύματος και αποτελεί ένα σημαντικό ορόσημο για το ταξίδι των ινδικών σιδηρόδρομων προς την κάλυψη του 25% της ζήτησης ισχύος του με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έως το 2025.

Τον Ιούλιο του ίδιου έτους, στο προαστιακό Νέο Δελχί, οι ινδικοί σιδηρόδρομοι παρουσίασαν την πρώτη αμαξοστοιχία με ηλιακή ενέργεια, τη μονάδα πολλαπλών καυσίμων Diesel (DEMU). Ανυπόμονα από μια ντίζελ ντίζελ, τα πούλμαν είναι εφοδιασμένα με ηλιακούς συλλέκτες στην οροφή που τροφοδοτούν τα φώτα, τους ανεμιστήρες και τα συστήματα απεικόνισης πληροφοριών. Κάθε τρένο με έξι μονάδες ηλιακής ενέργειας θα μπορούσε να εξοικονομήσει περίπου 21.000 λίτρα ντίζελ κάθε χρόνο, αξίας περίπου Rs12 lakh.

Αυτά μπορεί να φαίνονται να είναι μόνο μικρά, επιπρόσθετα βήματα, αλλά λαμβάνουν πρόσθετη σημασία αν θεωρήσουμε ότι, ως φορέας εκμετάλλευσης του μεγαλύτερου σιδηροδρομικού δικτύου της Ασίας, οι ινδικοί σιδηρόδρομοι είναι ο μοναδικός μεγαλύτερος καταναλωτής ηλεκτρικής ενέργειας στη χώρα, αντιπροσωπεύοντας σχεδόν το 2% Συνολική κατανάλωση ενέργειας της Ινδίας.

Το 2015, η υπηρεσία ανέφερε ότι δαπάνησε Rs16,395 crore (2,5 δισεκατομμύρια δολάρια) για το πετρέλαιο ντίζελ και το Υπουργείο Σιδηροδρόμων ελπίζει ότι περισσότερη ηλιακή ενέργεια θα ισοδυναμεί με Rs41,000 crore ($ 6,31δις) εξοικονόμηση κατά την επόμενη δεκαετία.

Οι ινδικοί σιδηρόδρομοι συνεργάζονται με το Πρόγραμμα Ανάπτυξης των Ηνωμένων Εθνών (UNDP) για την ανάπτυξη ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας σε 8.500 σταθμούς και ο Δήμος του Δελχί έχει συμβληθεί από τους προγραμματιστές για την κατασκευή του "μεγαλύτερου παγκοσμίου ηλιακού έργου παγκοσμίως" για την παροχή 90% δίκτυο διανομής.

Πολιτική βούληση: εμπόδια στην υιοθέτηση της ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Σύμφωνα με την προαναφερθείσα έκθεση του « Imperial College» (« Riding Sunbeams ») της Imperial College , υπάρχει τεράστιο πεδίο για την ηλιακή έλξη σε σιδηροδρομικές γραμμές σε όλο τον κόσμο. Σε τροπικά έθνη με ηλιοφάνεια όλο το χρόνο, νέες ηλεκτροκίνητες σιδηροδρομικές γραμμές θα μπορούσαν να λειτουργούν αποκλειστικά με ηλιακή ενέργεια και αποθήκευση, χωρίς να χρειάζεται να βασίζονται σε τοπικά δίκτυα.

Η έκθεση επισημαίνει επίσης ότι η ισχύς ηλιακής έλξης θα ήταν φθηνότερη για τις σιδηροδρομικές εταιρείες από τις εναλλακτικές λύσεις που παρέχονται από το δίκτυο και ότι οι τάσεις του κόστους δείχνουν ότι αυτό το χάσμα θα συνεχίσει να διευρύνεται στο μέλλον.

"Από οικονομική και πολιτική άποψη, έχουμε πολύ καλή ανταπόκριση από ανοιχτές και προνοητικές σιδηροδρομικές εταιρείες".

Σύμφωνα με την Isoti, η τεχνολογία που επιτρέπει την εκμετάλλευση των σιδηροδρομικών δικτύων σε ανανεώσιμες πηγές όπως η ηλιακή φωτοβολταϊκή ενέργεια, αυτό που λείπει είναι η πολιτική βούληση να αποφύγουμε τα ακριβά παλαιότερα συστήματα ισχύος.

"Τεχνικά, είναι απολύτως εφικτό," επιβεβαιώνει. "Πιστεύουμε ότι οι ηλιακοί συλλέκτες στις ράγες είναι σε θέση να παρέχουν το 30% των απαιτήσεων ενεργειακού φορτίου των εθνικών δικτύων 24/7 και ότι αυτή είναι πλέον η πλέον αποδοτική λύση", λέει.

"Είναι ένα πολιτικό ζήτημα, καθώς το μεγαλύτερο μέρος του σιδηροδρομικού δικτύου ανήκει στις περιφέρειες και τα αντίστοιχα κράτη, ιδιωτικοποιούνται πολλές σιδηροδρομικές γραμμές. Στην Αυστραλία και την Κίνα, προσβλέπουμε σε 2.000 χιλιόμετρα ναυτιλιακών γραμμών που τροφοδοτούνται με τα ηλιακά συστήματα Bankset στο εγγύς μέλλον ».

"Αυτή η νέα αγορά που εκτιμάται ότι ανέρχεται σε 60 δισ. Ευρώ είναι πλέον ανοικτή για ανάπτυξη για ένα εθνικό και διεθνές έργο υποδομής", συνεχίζει. "Οικονομικά και πολιτικά έχουμε πολύ καλή ανταπόκριση από ανοιχτούς και μελλοντοστραφείς σιδηροδρομικούς οργανισμούς που θέλουν να αποφύγουν την εξάντληση του χρέους τους.

"Τα περισσότερα σιδηροδρομικά δίκτυα επιχορηγούνται έως και 35% και για περισσότερα από δέκα χρόνια η πράσινη και αειφόρος ενέργεια αποτέλεσε προτεραιότητα. Ως απάντηση, έχουμε παράσχει μια λύση που καλύπτει τα παγκόσμια σιδηροδρομικά δίκτυα και απασχολεί την καινοτομία για να προσφέρει στους φορείς εκμετάλλευσης μια νέα πηγή εισοδήματος. "

railway-technology.com