¡Sorpresa! ¡El ferrocarril fotovoltaico tiene un potencial de 239,6TWh! ¿Cambiará el panorama energético?

Recientemente, la startup italiana Greenrail Group anunció que ha comenzado a implementar su solución de traviesas ferroviarias fotovoltaicas personalizadas en una línea ferroviaria en Italia.

Desde 2018, la empresa prueba traviesas fotovoltaicas en líneas ferroviarias. Occhipinti, director general de la empresa, afirmó que estas traviesas son fáciles de montar y limpiar. “Solo se necesitan unos minutos para limpiar 1 km de vía solar mediante un carro con cepillos y pulverizadores de agua instalados debajo. Esto nos permite completar la limpieza de grandes superficies en poco tiempo, ahorrando recursos y tiempo respecto a la limpieza con energía fotovoltaica estándar. plantas."

Greenrail ha realizado una serie de pruebas periódicas durante seis meses consecutivos para evaluar la eficiencia energética, la resistencia a la intemperie y el impacto en las operaciones ferroviarias. Dijeron que la solución de traviesas solares tiene una excelente robustez y eficacia. 1 km de traviesas solares es suficiente para generar 44 MWh de electricidad al año. Esta energía puede venderse a la red o utilizarse para alimentar estaciones de tren, pasos a nivel y semáforos en zonas remotas.

Paneles fotovoltaicos sobre raíles

La idea de "reemplazar las traviesas con paneles solares" no es nueva. Bankset Energy en el Reino Unido y Deutsche Bahn en Alemania están experimentando añadiendo células solares a las traviesas de las vías de ferrocarril o fijando elementos fotovoltaicos a las traviesas. Generalmente creen que hay un espacio enorme entre los rieles, así que ¿por qué no utilizar paneles solares en lugar de traviesas, que pueden generar electricidad de manera efectiva sin obstaculizar el movimiento de los trenes.

Entre ellos, Swiss Sun-Ways tiene sus propias ventajas únicas. Es el primero en desarrollar un sistema solar desmontable sobre carriles. El fundador cree que los paneles desmontables son un requisito previo importante para el mantenimiento de este sistema, al igual que el personal de gestión y mantenimiento ferroviario pule los raíles cuando gestiona las vías.

Según los inventores, sus paneles son más resistentes a la corrosión que los paneles tradicionales, y el color negro de los paneles y el uso de filtros antirreflectantes reducirán las interferencias con los maquinistas. Los sensores podrán controlar el funcionamiento normal de los paneles y los cepillos circulares colocados en ambos extremos del grupo de trenes podrán eliminar automáticamente la suciedad residual acumulada en la superficie de los paneles, como polvo o restos de lastre del ferrocarril. Para zonas con mucha nieve o bajas temperaturas, la startup pretende desarrollar un sistema para derretir el hielo y la nieve.

Suiza, como otros países, depende de las energías renovables para lograr la transformación energética y avanzar gradualmente hacia el objetivo de una sociedad sin emisiones. Sin embargo, la escasez de espacio disponible dificulta que Suiza construya instalaciones a gran escala, y la instalación de paneles solares en edificios privados, infraestructuras o zonas montañosas se verá obstaculizada por muchas regulaciones.

Por tanto, esta tecnología tiene un gran potencial en Suiza. En teoría, la red ferroviaria suiza de 5.317 kilómetros podría albergar una planta de energía solar con una superficie total de 5.317 millones de metros cuadrados, lo que equivale a unos 760 campos de fútbol. Según Sun-Ways, excluyendo los túneles o los tramos con luz solar insuficiente, la red ferroviaria nacional suiza puede producir 1 teravatio hora de energía solar al año, lo que representa alrededor del 2% del consumo eléctrico del país.

Sun-Ways cuenta con el apoyo de unas 10 empresas asociadas y la Agencia Suiza para la Promoción de la Innovación. Si la Oficina Federal de Transportes lo aprueba, en mayo se pondrá en funcionamiento la primera central solar móvil del mundo.

Y los objetivos de la startup no se limitan a Suiza. Sun-Ways planea expandirse en Europa, especialmente en Alemania, Austria e Italia, además de Estados Unidos y Asia. "En el mundo hay más de un millón de kilómetros de líneas ferroviarias. Creemos que el 50% de los ferrocarriles del mundo pueden equiparse con nuestro sistema."

El mercado fotovoltaico ferroviario de China y sus dificultades

Los ferrocarriles de China pasan por el sur de las coloridas nubes, adyacente al Gran Valle del Rift de África Oriental, y cruzan la superficie del lago Baikal, sinuoso y estirándose. En agosto de 2024, la longitud total de los ferrocarriles de China superará los 160.000 kilómetros, ocupando el tercer lugar en el mundo. Si todas las traviesas de la vía se sustituyen por paneles fotovoltaicos, se generarán enormes beneficios económicos.

Los tramos muy transitados de las vías férreas consumen mucha electricidad y el noroeste tiene buena luz solar. La electricidad generada por las traviesas fotovoltaicas puede ser absorbida por el sistema eléctrico a lo largo del ferrocarril, lo que presenta enormes ventajas. Las líneas ferroviarias muy transitadas, como las de Beijing a Guangzhou o Shanghai, o las rutas de Beijing a Xinjiang, son la única opción para proyectos piloto.

Según datos institucionales, el potencial total de generación de energía fotovoltaica que se puede desarrollar y utilizar en la red ferroviaria de mi país es de 239,6 TWh. En la red de transporte ferroviario, el espacio a lo largo de la vía férrea, la marquesina de los grandes edificios de estaciones y la parte superior de locomotoras y vehículos pueden proporcionar recursos espaciales para la integración de la generación de energía fotovoltaica, y la electricidad utilizada por los ferrocarriles electrificados y las instalaciones de servicio de las estaciones puede también proporcionan un amplio espacio para la generación de energía fotovoltaica.

Se estima que para 2030, el consumo anual de energía de los ferrocarriles de alta velocidad de China aumentará a 191,9 TWh. Para el escenario de aplicación ferroviaria fotovoltaica, bajo las condiciones de 5%, 10% y 15% de energía fotovoltaica en el transporte ferroviario, la tasa de autoconsistencia eléctrica anual del sistema de transporte ferroviario alcanzará el 6,2%, 12,5% y 18,7%, y la reducción anual de emisiones de dióxido de carbono superará las 12.000 toneladas.

Sin embargo, estas son suposiciones perfectas sin considerar otros factores, y todavía tenemos que considerar problemas prácticos.

El primer problema: la absorción fotovoltaica

En los últimos años, con la promoción gradual de la energía fotovoltaica distribuida y el avance continuo de proyectos básicos a gran escala, el problema de la absorción fotovoltaica se ha vuelto cada vez más prominente. Entonces, ¿cómo absorber la energía de la energía fotovoltaica ferroviaria? De hecho, es muy sencillo. La electricidad generada por los ferrocarriles fotovoltaicos se puede vender a las redes eléctricas, a las estaciones de ferrocarril y a los consumidores de energía cercanos.

La estación de tren utiliza generación de energía fotovoltaica para impulsar trenes y cargar baterías; los consumidores pueden comprar la electricidad generada por los ferrocarriles fotovoltaicos para cargas domésticas; Además, el exceso de electricidad se puede vender a la empresa de la red eléctrica para obtener ganancias, lo que puede lograr una absorción local y una utilización diversificada. En cuanto al exceso de electricidad en zonas remotas, también se puede almacenar in situ en combinación con una nueva tecnología de almacenamiento de energía mediante volante de inercia.

El segundo problema: alto costo

El mercado de generación de energía fotovoltaica no puede popularizarse ampliamente en el mundo, aún está limitado por el costo, además de los requisitos especiales de los ferrocarriles fotovoltaicos en tecnología y equipos, el costo se puede imaginar. Sun-Ways no ha revelado el coste por megavatio, pero llevará a cabo un proyecto piloto en un tramo de la red ferroviaria de transporte público que cubre el cantón de Neuchâtel, en el oeste de Suiza. El proyecto ha recaudado cerca de 400.000 francos suizos. Si en el futuro se logra una construcción a gran escala, el coste de la energía fotovoltaica ferroviaria aún podría reducirse significativamente.

La tercera pregunta: Empresas ferroviarias

La decisión final sobre si se puede promover la energía fotovoltaica ferroviaria corresponde a las empresas ferroviarias. China Railway Corporation es básicamente responsable de la operación de los ferrocarriles de China, incluida la energía fotovoltaica instalada en traviesas.

Aunque el país ahora está promoviendo vigorosamente la construcción de nueva energía para lograr el objetivo del "carbono dual", la perspectiva de combinar los activos ferroviarios existentes con energía fotovoltaica es brillante, pero si la electricidad generada se va a transmitir a la línea aérea para impulsar el tren , es necesario impulsarlo. Hay problemas con el suministro y la estabilidad de la energía fotovoltaica. Dado que el ferrocarril tiene altos requisitos de confiabilidad del suministro de energía, cómo combinarlo con otras fuentes de energía también es un problema. Teniendo en cuenta los posibles riesgos para la seguridad, las oficinas ferroviarias de base no pueden tomar decisiones independientes en áreas clave que involucran la seguridad del sistema ferroviario.

Ejemplos fotovoltaicos ferroviarios de China

El ferrocarril tiene una gran demanda de electricidad. Con el proyecto de generación de energía fotovoltaica, se reducirán efectivamente los costos de electricidad y se logrará la conservación de energía y la reducción de carbono. Aunque no existe ningún precedente de instalación de energía fotovoltaica sobre raíles en mi país, hace tiempo que se explora activamente el campo de la energía fotovoltaica ferroviaria.

El 25 de diciembre de 2021, el proyecto de generación de energía fotovoltaica distribuida en el techo de la estación Xiong'an del ferrocarril interurbano Beijing-Xiongan (la estación ferroviaria de alta velocidad más grande de Asia) se conectó oficialmente a la red para generación de energía. El proyecto adopta el modelo de "autogeneración y uso propio, excedente de energía a la red", con una capacidad instalada total de 6 megavatios, que puede proporcionar 5,8 millones de grados de electricidad limpia para la estación de tren de alta velocidad de Xiong'an cada año. año.

Como la estación recién construida más grande a lo largo del ferrocarril interurbano Beijing-Xiongan, la estación de tren de alta velocidad Xiong'an tiene un área total de construcción de ââ475.000 metros cuadrados, y todo el edificio de la estación está diseñado en una forma elíptica en forma de gota de agua. El proyecto de generación de energía fotovoltaica en el tejado coloca 17.700 piezas de 42.000 metros cuadrados de módulos fotovoltaicos de silicio policristalino a ambos lados del tejado de la estación. Mirando hacia abajo desde un lugar alto, es como "una perla en una gota de agua brillando", lo que complementa la forma del techo.

Al tiempo que logra beneficios económicos, el proyecto ahorra 1.800 toneladas de carbón estándar y reduce las emisiones de dióxido de carbono en 4.500 toneladas por año, lo que equivale a plantar 12 hectáreas de árboles.

En julio de 2016, la Oficina de Ferrocarriles de Hohhot en Mongolia Interior, China, completó el primer proyecto de demostración de generación de energía fotovoltaica del sistema ferroviario del país. Utilizando los techos de los edificios ferroviarios y los espacios cercanos en el Parque Logístico de Shaliang bajo la jurisdicción de la Oficina de Ferrocarriles de Hohhot, se colocaron 6.780 paneles fotovoltaicos para completar un proyecto de generación de energía fotovoltaica distribuida de 2,4 MW con una generación de energía anual de aproximadamente 3 millones de kWh, que se utiliza principalmente para el transporte y la producción ferroviaria.

El proyecto fotovoltaico distribuido "Hutie Photovoltaic", que se lanzó al mismo tiempo que el Shaliang Logistics Park, incluye: la estación Hohhot Railway East, la estación Hohhot, la estación Baotou, etc., un total de cuatro ubicaciones, con una capacidad total de instalación de alrededor de 16,5 MW y se espera que genere 24,75 millones de kWh de electricidad al año, lo que equivale a una ganancia de generación de energía de 6,73 millones de RMB.

El alcance del servicio de Hohhot Railway Bureau cubre miles de condados ferroviarios en el centro y oeste de Mongolia Interior, así como los terrenos, casas y redes de suministro de energía a ambos lados de la línea ferroviaria, con un consumo de electricidad anual promedio de 1,6 a 1.900 millones de kWh. La operación de trenes y la electricidad de tracción representan alrededor del 80% del consumo eléctrico total, y el resto se destina a la producción y la vida útil. Huhhot Railway ha llevado a cabo la construcción fotovoltaica bajo la marca "Huhhot Railway Photovoltaic", reduciendo el gasto en electricidad ferroviaria, creando una transformación corporativa y respondiendo activamente al llamado nacional para la conservación de energía y la reducción de emisiones.

Aunque a los ferrocarriles fotovoltaicos aún les queda un largo camino por recorrer antes de su promoción y aplicación a gran escala, su potencial en el campo del desarrollo de nuevas energías ya ha quedado revelado. Además, es simplemente un maravilloso rincón de la aplicación de la energía verde en muchos campos. En el futuro, con la expansión del desarrollo de la energía verde y las tendencias de protección ambiental, habrá una cooperación más estrecha e innovadora entre la energía renovable y el transporte masivo.