Førtiåtte paneler mellom sporene forvandler en linje til et laboratorium: ytelse, sikkerhet og påvirkning på sveitsiske tog vil bli målt frem til 2028.

Plassen mellom to skinner, som er viktig for togpassering, men normalt uproduktiv, kan bli en overflate for å generere elektrisitet. SNCF-gruppen har startet et samarbeid med den sveitsiske oppstartsbedriften Sun-Ways å studere bruken av avtakbare solcellepaneler langs jernbanelinjer i drift, der energiproduksjon må sameksistere med sikkerhetsbegrensninger, inspeksjoner og arbeid på overbygningen.

Testbenken er plassert på Buttes, i kantonen Neuchâtel, hvor et forsøksanlegg bestående av 48 moduler på 380 wattPanelene opptar hundre meter spor og utvikler en total effekt på omtrent 18 kilowatt toppForsøket vil fortsette til april 2028, og vil gi SNCF data om oppførselen til en teknologi som overfører solceller til en av de mest regulerte og belastede infrastrukturene i transportsystemet.

Testen gjelder spesielt avdelingen for teknologi, innovasjon og gruppeprosjekter og teamene til SNCF Réseau, bedt om å verifisere samspillet mellom systemet og vanlig jernbanedrift. Det er ikke nok å demonstrere at et panel kan generere energi mellom sporene: det må avgjøres om det kan forbli der uten å hindre sporviddemåling, linjeinspeksjon, ballastarbeid, skinnesliping eller prosedyrene som kreves etter en feil.

Vendbarhet muliggjør rask utløsning av sporet

Kjernen i løsningen er mekanisert fjernbarhetModulene settes inn mellom skinnene ved hjelp av et patentert system og kan fjernes når tungt vedlikehold krever tilgang til sporet. Denne reversibiliteten skiller prosjektet fra et konvensjonelt solcelleanlegg, designet for å forbli forankret i samme struktur i flere tiår, og svarer til et ufravikelig prinsipp: strømproduksjon må tilpasses jernbanen, ikke omvendt.

Sun-Ways har jobbet med systemet siden 2021 og planlegger å industrialisere både installasjon og fjerning ved hjelp av en dedikert skinnemaskin. Det uttalte målet er å installere opptil 1.000 kvadratmeter moduler per dag, noe som reduserer behovet for manuelt arbeid langs sporene. Standardisering av denne prosessen vil være avgjørende for å forstå om konseptet kan skaleres utover demonstrasjonsskala: på jernbanen påvirker beleggstider på linjen, tilgjengeligheten av mannskap og vedlikeholdsvinduer direkte kostnadene for systemet.

Panelene som brukes har dimensjoner nær 1.000 ganger 1.700 millimeter og kan tilpasses linjens sporvidde. Fjæringssystemet utøver sin kraft på skinnene for å holde hele systemet stabilt. Sun-Ways rapporterer at en teknisk vurdering har evaluert dets oppførsel med tog opptil 150 kilometer i timen og vind på opptil 240 kilometer i timen; på Buttes-strekningen er imidlertid makshastigheten 70 kilometer i timen. Prototypens data utgjør derfor ennå ikke driftsvalidering på de raskeste franske linjene.

Den horisontale posisjonen utsetter også cellene for støv, metallrester, vann, snø og materiale som løftes opp av togene. Av denne grunn måler testen både faktisk produksjon og smussansamling. Oppstartsbedriften ser for seg automatisert rengjøring ved hjelp av en sylindrisk børste montert på et servicetog, men hyppigheten, effektiviteten og kostnaden for denne operasjonen må verifiseres under forskjellige miljøforhold.

Blending, inspeksjoner og smuss under observasjon

Blant parameterne som overvåkes er det ogsåabbagliamento«Full Black»-modulene er behandlet med et antirefleksbelegg, og enhver fremtidig installasjon vil kreve en spesifikk analyse av det reflekterte lyset. Denne testingen gjelder ikke bare lokomotivførere: signaler, kameraer, overvåkingssystemer og personell som jobber langs linjen må opprettholde full sikt til alle døgnets tider.

Gjentatte togpassasjerer introduserer vibrasjoner, trykkvariasjoner og aerodynamiske belastninger som ikke påvirker et tak eller et solcellepanel i samme grad. I tillegg til dette kommer termisk ekspansjon, vanndrenering og behovet for å unngå komponenter som kan forstyrre sporfelt, sensorer og signalsystemer. Den treårige testperioden tjener derfor til å observere den generelle oppførselen over tid, ikke bare motstanden til en nylig ferdigstilt installasjon.

Selv snø er ikke en sekundær faktor. En horisontal modul kan forbli dekket lenger enn en som er skråstilt, noe som reduserer vinterproduksjonen som allerede er begrenset av lavere solstråling. Den geografiske fordelen med ferrovoltaiske energikilder må derfor veies mot det potensielt lavere utbyttet sammenlignet med optimalt orienterte og skråstilte systemer. Konkurranseevnen vil bli bestemt av kilowattimene som produseres over hele livssyklusen, sammen med kostnadene for installasjon, fjerning, rengjøring, overvåking og utskifting.

Sun-Ways angir for den nåværende utviklingsfasen en gjennomsnittlig kostnad i størrelsesorden 0,10 sveitsiske franc per kilowattimeDet er en forretningsverdi som fortsatt er knyttet til prosjektets tekniske og økonomiske forutsetninger, ikke det konsoliderte resultatet av et kommersielt nettverk. Buttes-eksperimentet vil demonstrere den sanne effekten av utilgjengelighet, vedlikehold og tap av ytelse, og om mekanisert installasjon kan kompensere for kompleksiteten i jernbanemiljøet.

Elektrisitet kan betjene signaler, stasjoner og trekkraft

Den genererte energien kan følge tre baner. Den første består av å drive lavspent jernbanebrukere, som for eksempel sporveksler, signaler og stasjonerDet andre innebærer å mate strømmen inn i det lokale distribusjonsnettet. Det tredje, mer ambisiøse, har som mål å overføre elektrisitet til trekkraftnettet ved hjelp av eksisterende transformatorstasjoner og redusere behovet for ny konverteringsinfrastruktur på land.

Valget avhenger av linjekonfigurasjonen, avstanden mellom brukerne og kompatibiliteten mellom intermitterende solcelleproduksjon og jernbanebehovet. Et distribuert system langs sporene kan redusere det ekstra arealbehovet, men krever gjentatte elektriske tilkoblinger, beskyttelse og frakoblingsenheter. Fordelen med det bebygde området må derfor veies mot kostnaden ved å samle inn energien som produseres av lineært anordnede moduler.

Ifølge Sun-Ways' estimater kan en kilometer utstyrt med 400-watts paneler generere omtrent 200 megawattimer per årSelskapet sammenligner dette med forbruket til seksti familier. Oppstartsbedriften anslår det teoretiske potensialet til det sveitsiske strømnettet til én terawattime per år, tilsvarende omtrent 30 prosent av elektrisiteten som brukes av offentlig transport. Disse prognosene forutsetter et mye større fotavtrykk enn den nåværende demonstrasjonsmodellen og må skaleres basert på faktisk tilgjengelige strekninger, skygge, jernbanegeometri og driftsbehov.

Det potensielle markedet oppstår imidlertid fra en betydelig infrastrukturell skala: Sun-Ways tiltrekker seg mer enn 260 000 kilometer med europeiske jernbaner og mer enn en million på verdensbasis. Bare en del vil bli ansett som egnet. Tunneler, kurver, stasjoner, sporveksler, vegetasjon, skråninger, tung trafikk og hyppig vedlikehold begrenser det brukbare overflatearealet, mens mindre overbelastede og godt eksponerte linjer kan tilby bedre forhold.

For SNCF er ferrovoltaisk energi en flerleddet strategi

Fransk interesse oppstår ikke fra én enkelt prototype. SNCF studerer Sun-Ways-teknologi som en del av en strategi som tar sikte på å utnytte eiendomsmidlene til å produsere energi. Gruppen presenterer seg som den største strømforbrukeren og den nest største grunneieren i Frankrike, og har omtrent 12 millioner kvadratmeter med bygninger og 100 000 hektar land.

Fra 2023 datterselskapet SNCF Renovables kartlegger tak, nedlagte områder og jernbaneoverflater som kan brukes til solcelleanlegg. Gruppens mål er å oppnå en solkapasitet på 1.000 megawatt topp, som han spår kan dekke 15 til 20 prosent av dagens strømbehov. Skinnemonterte paneler er ett alternativ, ikke den eneste løsningen, for dette programmet.

SNCF eksperimenterer faktisk også SOLVEIG, en enhet utviklet av det tverrfaglige byrået AREP for ubrukte linjer. Prototypen består av åtte hjulmonterte paneler og bruker skinnene direkte som base, uten permanente konstruksjoner. Dette er en vesentlig forskjell: SOLVEIG tar sikte på å gjenvinne inaktive spor, mens Sun-Ways tar for seg det mer komplekse problemet med sameksistens med passasjertrafikk.

En annen applikasjon er allerede i drift på det tidligere rangerområdet til Le Mans–Arnage, hvor et bakkemontert solcelleanlegg har produsert 11 400 megawattimer årlig siden 2021. Kombinasjonen av hustak, nedlagt jernbaneområde, ubrukte linjer og aktive spor viser hvordan jakten på energiautonomi forvandler jernbanearven til en diversifisert industriell ressurs.

For oppstartsbedriften Ecublens gir SNCFs engasjement fremfor alt muligheten til å sammenligne oppfinnelsen med prosedyrene til en stor operatør. Sun-Ways plasserer teknologien i sentrum Teknologisk beredskapsnivå 7, dvs. på prototypestadiet demonstrert i et operativt miljø, og indikerer 2027 som mulig kommersiell lansering. Tidsplanen er fortsatt avhengig av resultatene av forsøkene og tillatelsene som kreves av de enkelte jernbanesystemene.

Den avgjørende testen vil derfor ikke bare være evnen til å omdanne lys til elektrisitet, en teknologi som nå er moden, men også integreringen mellom solcelleproduksjon og tjenestekontinuitet. Innen april 2028 må dataene som er samlet inn ved Buttes avklare om modulene kan installeres, fjernes og vedlikeholdes raskt nok til å gjøre ferrovoltaiske elektrisiteter på aktive spor en industriell løsning, så vel som et teknisk mulig eksperiment.

Sun-Ways: Solenergi mellom skinnene, fra idé til virkelighet

Her er tre innsikter som kan interessere deg:

I Sachsen en eksperimentell strekning av solcellesviller
I Roma det største solcelleanlegget for egen forbruk i Europa
Sveitsisk solteknologi oppnår en effektivitet på over 30 prosent