شبکه ریلی خورشیدی؛ آینده حمل‌‎ونقل زمینی

به گزارش برق نیوز، صنعت راه‌آهن مسئولیت درصد کمی از انتشار گاز‌های گلخانه‌ای را در سطح جهان دارد و یکی از پایدارترین روش‌های حمل‌ونقل در بازار است، اما با این حال، با گذشت زمان و تلاش دولت‌ها برای کاهش ردپای کربن، این صنعت نیز شروع به ارائه اقداماتی برای کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای کرده است.

پروژه‌های بی‌شماری در این زمینه در سرتاسر جهان در حال اجرا هستند، از قطار‌های هیدروژنی گرفته تا شبکه‌های ریلی برقی که نشان می‌دهند جایگزین‌هایی پاک برای سوخت‌های فسیلی وجود دارد که به همان اندازه کارآمد هستند. پس از افتتاح اولین راه‌آهن خورشیدی در جهان، که در اوت سال جاری در بریتانیا شروع به کار کرد، انرژی خورشیدی نیز جایگاه ویژه‌ای در راهکار‌های خلاقانه این صنعت پیدا کرده است.

تولید برق خورشیدی در شبکه ریلی

قطار‌های خورشیدی معمولاً با قرار دادن پانل‌های فتوولتائیک نزدیک یا روی خطوط ریلی کار می‌کنند که می‌توانند الکتریسیته کافی را برای ایجاد جریان کششی مورد نیاز برای تأمین انرژی سیستم‌های راه‌آهن تولید کنند. این سیستم‌ها چندین مزیت مالی برای شبکه‌هایی به همراه دارد که در حال حاضر به‌شدت به شبکه‌های توزیع برق سراسری متکی هستند. در واقع، کمبود بودجه و این واقعیت که شبکه‌ها به‌سرعت به ظرفیت کامل خود می‌رسند، اهمیت مسئله تولید برق از منابع تجدیدپذیر برای تأمین برق راه‌آهن را چندبرابر و توسعه‌دهندگان را وادار به یافتن راه‌هایی برای تولید مستقیم انرژی خورشیدی برای مصرف کرده است.

یافته‌های یک مطالعه تحقیقاتی در سال ۲۰۱۷ توسط کالج امپریال لندن نشان داد که تنها راه‌حلی که توسعه‌دهندگان به دنبال آن هستند، تولید انرژی از سیستم‌های قدرت کششی مستقیم (DC) است که می‌تواند به‌طور مؤثری اتکا به شبکه‌های توزیع را به حداقل برساند و سالانه ۴.۵ میلیون پوند صرفه‌جویی کند. بر اساس گزارش منتشرشده، این مدل می‌تواند با موفقیت در شبکه‌های متروی شهری مانند متروی لندن اجرا شود. در حال حاضر ۶ درصد از انرژی مورد نیاز از طریق انرژی خورشیدی تأمین می‌شود.

افزایش محبوبیت قطار‌های خورشیدی

تلاش‌هایی در راستای استفاده از پنل‌های فتوولتائیک در شبکه‌های ریلی در نقاط مختلف جهان صورت گرفته است، اما توسعه این طرح نیاز به زمان دارد تا بتواند در شبکه‌های گسترده سراسر جهان اعمال شود. بریتانیا اولین خط راه‌آهن با انرژی خورشیدی در جهان را راه‌اندازی کرد که در آگوست ۲۰۱۹ در شهرستان همپشر افتتاح شد. این خط با استفاده از حدود ۱۰۰ پنل خورشیدی می‌تواند میان‌بری برای شبکه ملی باشد.

در هند نیز قطار‌ها از پنل‌های خورشیدی نصب‌شده روی سقف خود برای تأمین انرژی استفاده می‌کنند. شهر گواهاتی در سال ۲۰۱۷، اولین ایستگاه خود را که صددرصد از انرژی خورشیدی استفاده می‌کند، در این کشور افتتاح کرد. دولت محلی گواهاتی در تلاش است تا در سال‌های آتی در هشت هزار و ۵۰۰ ایستگاه دیگر از پنل خورشیدی استفاده کند. استرالیا و آرژانتین نیز پروژه‌هایی را در چند سال گذشته در مکان‌های نسبتاٌ کوچک آغاز کرده‌اند.

اهمیت تراورس‌های راه‌آهن

ایده اتصال سلول خورشیدی به تراورس‌های راه‌آهن نیز در صنعت ریلی مورد توجه قرار گرفته است که به‌طور بالقوه امکان تعبیه پنل‌های خورشیدی را در مسیر‌های طولانی و با هزینه‌های نسبتاً کم فراهم می‌کند. ابتکارات در این زمینه در چند سال گذشته شروع به ظهور کرده است و شرکت‌هایی مانند Bankset Group و Greenrail پیشتاز این راه هستند. گروه بانک‌ست یک سرمایه‌گذار مالی بریتانیایی در بخش انرژی‌های تجدیدپذیر است که اعتبارش در این صنعت با سرعتی چشمگیر در حال افزایش است.

این شرکت در حال انجام آزمایش‌هایی برای اتصال سلول‌های خورشیدی ساخته‌شده از سیلیکون و آلومینیوم به تراورس‌های راه‌آهن در تعدادی از شبکه‌های اروپایی و بین‌المللی از جمله ایتالیا، فرانسه، آلمان، بریتانیا، چین و ایالات متحده آمریکا است. بانک‌ست اولین پنل خورشیدی را در سال ۲۰۱۴ روی یک مسیر ریلی در سوئیس نصب کرد و در حال حاضر پروژه مشابهی را در آلمان دنبال می‌کند.

پنل‌های این شرکت را می‌توان به تراورس‌های بتنی، چوبی و فولادی موجود که بسیاری از شبکه‌های ریلی جهان را تشکیل می‌دهند، بدون نیاز به تغییرات وصل کرد. اگر آزمایش‌ها موفقیت‌آمیز باشند، این فناوری می‌تواند نقطه عطفی در صنعت ریلی جهان باشد و به ۱۶۵ کشور در سراسر جهان گسترش یابد.

از سوی دیگر، شرکت ایتالیایی Greenrail در حال حاضر طیف وسیعی از تراورس‌های خورشیدی خود را ارائه کرده است که مجهز به سلول‌های فتوولتائیک هستند. این سلول‌ها که از مواد بازیافتی همچون تایر‌های منقضی‌شده و پلاستیک بازیافتی تشکیل شده‌اند به اقتصاد دایره‌ای نیز کمک می‌کنند. محصولات گرین‌ریل هم به مقررات بین‌المللی و هم به نیاز‌های محلی خاص پاسخ می‌دهند و این شرکت را به یک بازیگر مهم در بخش خصوصی تبدیل کرده‌اند.

نکته شایان ذکر در مورد پنل‌های شرکت گرین‌ریل این است که تمیز کردن یک کیلومتر راه‌آهن مجهز به این پنل‌ها با استفاده از ترولی با برس و جت آب نصب‌شده تنها چند دقیقه طول می‌کشد و امکان صرفه‌جویی در منابع و زمان را در مقایسه با تمیز کردن یک مزرعه خورشیدی استاندارد فراهم می‌آورد.

آینده فناوری خورشیدی در صنعت ریلی

آینده انرژی خورشیدی در صنعت راه‌آهن بدون شک روشن به نظر می‌رسد، اما تحقیقات موجود در این زمینه هنوز کافی نیست. این فناوری به خودی خود دارای محدودیت‌هایی است که اغلب به دلیل نیاز به باتری است. برای مثال، خط آینده آرژانتین که شهر سن سالوادور د خوخوئی را به لا کوایاکا متصل می‌کند متشکل از قطار‌هایی است که پنل‌های خورشیدی روی سقف خود دارند و انرژی آن‌ها از باتری‌های شارژشده در ایستگاه‌ها تأمین می‌شود. در استرالیا نیز شرکت راه‌آهن بایرون‌بی در سال ۲۰۱۷ قطاری را راه‌اندازی کرد که روی سقف آن پنل‌های خورشیدی نصب شده است و در عین حال مجهز به باتری‌هایی است که در مواقع اضطراری از آن‌ها به‌عنوان پشتیبان استفاده می‌شود.

با وجود راه‌اندازی پروژه‌های بسیار در این زمینه، تحقیقات محدود به مناطق خاصی است که در آن افراد محلی و ذی‌نفعان به شیوه‌ای مؤثر با یکدیگر همکاری کرده‌اند. برای گسترش این پروژه‌ها نیاز به تحقیقات بیشتر در سایر نقاط با ویژگی‌ها و محدودیت‌های خاص آن مناطق است تا قطار‌ها و تراموا‌ها در سرتاسر جهان بتوانند در سال‌های آتی زیر نور خورشید حرکت کنند.