تبدیل ریل های قطار به نیروگاه انرژی خورشیدی، خلاقیت سوئیس همه گیر می گردد؟ - وبلاگ 8 شارژ

ایده نوآورانه Sun-Ways برای فراوری انرژی از فضای میان ریل ها

استارت آپ سوئیسی Sun-Ways راهکاری پیدا نموده است که بدون تبدیل زمین های کشاورزی به مزارع خورشیدی، ظرفیت فراوری برق کشور را افزایش دهد. این شرکت به جای پاکسازی اراضی برای نصب پنل های نو، یک پروژه آزمایشی (Pilot) را اجرا نموده که از زمین هایی که قبلاً برای هدف دیگری پیشرفته اند، یعنی خطوط راه آهن، استفاده می نماید. پنل های خورشیدی مخصوص این شرکت در فضای استفاده نشده بین دو ریل قرار می گیرند و بدون اینکه کوچک ترین تأثیری بر عملکرد قطارها یا برنامه زمانی آن ها بگذارند، این مسیرها را به زیرساخت های برداشت انرژی تبدیل می نمایند. این پروژه آزمایشی بیش از یک سال است که در مسیری به طول 100 متر در نوشاتل (Neuchâtel) سوئیس در حال اجراست و نتایج اولیه آن به قدری امیدوارنماینده بوده که کشورهایی مثل ایتالیا و کره جنوبی هم به فکر آزمایش های مشابه افتاده اند.

توصعه این فناوری فراتر از مرزهای سوئیس آغاز شده. شرکت ملی راه آهن فرانسه (SNCF) اعلام نموده که برای آنالیز نتایج این پروژه با Sun-Ways همکاری خواهد نمود. بعلاوه یک شرکت ایتالیایی قراردادی را برای آغاز آزمایشی مشابه در ایتالیا امضا نموده است. گزارش ها حاکی از آن است که کشورهای دیگری از جمله چین، هند، سنگاپور و هلند نیز به این طرح ابراز علاقه نموده اند. حتی نام کشورهایی مثل بلژیک، کانادا، مکزیک و ایالات متحده هم در فهرست طرف های مشتاق دیده می گردد.

نکته جالب اینجاست که در حال حاضر، اپراتور ملی راه آهن سوئیس (SBB) تمام انرژی خود را از منابع تنوپذیر تأمین می نماید و این پنل های بین ریلی می توانند ظرفیت مازادی برای شبکه برق سراسری فراهم نمایند.

جزئیات فنی و نحوه عملکرد سیستم خورشیدی ریلی

نصب این پنل ها در آوریل 2025 در نزدیکی روستای بوت (Buttes) در کانتون نوشاتل انجام شد. این طرح شامل 48 ماژول فتوولتائیک (Photovoltaic) است که در طول 100 متر ریل پراکنده شده اند. هر پنل حدود 2 متر طول دارد و توان خروجی آن در شرایط ایده آل به 380 وات می رسد. کل این سیستم 100 متری می تواند حداکثر 18 کیلووات برق فراوری کند. تخمین زده می گردد که این سامانه کوچک می تواند سالانه حدود 16 هزار کیلووات ساعت (معادل 16 مگاوات ساعت) الکتریسیته فراوری کند. برخلاف پنل های خورشیدی معمولی که با زاویه نصب می شوند، پنل های Sun-Ways به صورت کاملاً تخت بین ریل ها قرار می گیرند تا قطارها بتوانند به راحتی و با ایمنی عبور نمایند.

یکی از نوآوری های اصلی این شرکت، نحوه نصب و نگهداری آن هاست. یک ماشین ریلی مخصوص که به وسیله شرکت شویتزر (Scheuchzer) ساخته شده، پنل ها را حمل و مستقر می نماید و سپس آن ها را به سیستم متصلی روی تراورس های (Sleepers) ریل می بندد. این سیستم به گونه ای طراحی شده که در صورت احتیاج به تعمیر و نگهداری ریل، پنل ها به سرعت جدا شوند. برای مثال، یک مجموعه سه پنلی به طول 6 متر را می توان تنها در 10 دقیقه جدا کرد. بعلاوه برای تمیز نگه داشتن پنل ها، ابتدا قرار بود از برس های زیر قطار استفاده گردد، اما آزمایش ها نشان داد که جریان هوای ناشی از حرکت سریع قطارها به تنهایی برای جلوگیری از تجمع گرد و غبار کافی است. علاوه بر این، یک لایه پوشش ضد انعکاس (Anti-reflective) روی پنل ها کشیده شده تا درخشش نور باعث مزاحمت برای رانندگان قطار نگردد.

پتانسیل فراوری انرژی و چالش های پیش روی قطارهای خورشیدی

اگر بخواهیم مقیاس این پروژه را بزرگ تر ببینیم، اعداد خیره نماینده هستند. Sun-Ways برآورد می نماید که اگر این فناوری در تمام 5320 کیلومتر شبکه راه آهن سوئیس مستقر گردد، می تواند سالانه حدود 1 تراوات ساعت (TWh) برق فراوری کند. این اندازه معادل تقریباً 2 درصد از کل مصرف سالانه برق سوئیس است و می تواند احتیاج حدود 300 هزار خانوار را تأمین کند. در طول دوره آزمایشی، بیش از 11 هزار قطار با سرعت حدود 70 کیلومتر بر ساعت از روی این پنل ها عبور نموده اند و سیستم به خوبی دوام آورده است. در حال حاضر این پنل ها برای تحمل سرعت قطار تا 150 کیلومتر بر ساعت طراحی شده اند، که البته این موضوع می تواند یک محدودیت برای قطارهای تندرو (High-speed trains) در کشورهایی مثل فرانسه یا کره جنوبی باشد که سرعتشان بسیار بیشتر از این اندازه است.

موقعیت جغرافیایی و اقلیم نیز نقش مهمی در بازدهی این طرح دارد. سوئیس کشور کوهستانی و نسبتاً کم آفتابی است؛ بنابراین اگر این فناوری در منطقه ها آفتابی تر مثل ایتالیا یا جنوب فرانسه اجرا گردد، مقدار برق فراوریی به مراتب بیشتر خواهد بود. با این حال، هدف اصلی این است که از زیرساخت های موجود حداکثر استفاده را ببریم بدون اینکه به طبیعت آسیبی بزنیم. این رویکرد که به آن فراوری انرژی در محل مصرف یا در فضاهای مرده می گویند، یکی از کلیدی ترین استراتژی ها برای گذار به انرژی های پاک در کشورهای متراکم اروپایی و آسیایی است.

چرا استفاده از حریم راه آهن یک انتخاب هوشمندانه است؟

استفاده از حریم راه آهن برای نصب پنل های خورشیدی، پاسخی به یکی از بزرگ ترین چالش های انرژی های تنوپذیر یعنی کمبود زمین است. در بسیاری از کشورها، تضاد شدیدی بین احتیاج به زمین برای کشاورزی و احتیاج به فضا برای نیروگاه های خورشیدی وجود دارد. شبکه های ریلی هزاران کیلومتر طول دارند و معمولاً در مسیرهایی کشیده شده اند که از قبل زیرساخت های الکتریکی (مانند پست های برق و خطوط انتقال) در نزدیکی آن ها وجود دارد. این یعنی هزینه اتصال این نیروگاه های خطی به شبکه سراسری بسیار کمتر از احداث نیروگاه در نقاط دورافتاده است.

علاوه بر این، قرارگیری پنل ها در بین ریل ها مزایای زیست محیطی پنهانی هم دارد. این فضاها معمولاً با مواد شیمیایی برای جلوگیری از رشد گیاهان سم پاشی می شوند؛ پوشاندن آن ها با پنل می تواند احتیاج به این سموم را کاهش داده و از فرسایش خاک زیر ریل نیز جلوگیری کند. از منظر پایداری، این یک بازی برد-برد برای محیط زیست و اقتصاد انرژی محسوب می گردد.

منبع