Fyrtioåtta paneler mellan spåren förvandlar en linje till ett laboratorium: prestanda, säkerhet och påverkan på schweiziska tåg kommer att mätas fram till 2028.

Utrymmet mellan två räls, viktigt för tågpassage men normalt improduktivt, skulle kunna bli en yta för att generera elektricitet. SNCF-gruppen har inlett ett samarbete med den schweiziska startupen Sun-Ways att studera användningen av avtagbara solpaneler längs järnvägslinjer i drift, där energiproduktion måste samexistera med säkerhetsrestriktioner, inspektioner och arbete på överbyggnaden.

Testbänken är placerad på Högar, i kantonen Neuchâtel, där en experimentell anläggning bestående av 48 moduler på 380 wattPanelerna upptar hundra meter spår och utvecklar en total effekt på cirka 18 kilowatt toppeffektFörsöket kommer att fortsätta till april 2028 och förse SNCF med data om beteendet hos en teknik som överför solceller till en av de mest reglerade och belastade infrastrukturerna i transportsystemet.

Testet gäller särskilt avdelningen Teknologi, Innovation och Koncernprojekt och teamen inom SNCF Réseau, uppmanas att verifiera samspelet mellan systemet och vanlig järnvägsdrift. Det räcker inte att visa att en panel kan generera energi mellan spåren: det måste avgöras om den kan finnas kvar utan att hindra spårviddsmätning, linjeinspektion, ballastarbete, spårslipning eller de procedurer som krävs efter ett fel.

Vändbarhet möjliggör snabb frigöring av spåret

Kärnan i lösningen är mekaniserad avtagbarhetModulerna sätts in mellan rälsen med hjälp av ett patenterat system och kan tas bort när tungt underhåll kräver åtkomst till spåret. Denna reversibilitet skiljer projektet från ett konventionellt solcellssystem, konstruerat för att förbli förankrat i samma struktur i årtionden, och svarar på en icke-förhandlingsbar princip: elproduktionen måste anpassas till järnvägen, inte tvärtom.

Sun-Ways har arbetat med systemet sedan 2021 och planerar att industrialisera både installation och borttagning med hjälp av en dedikerad skenmaskin. Det uttalade målet är att installera upp till 1 000 kvadratmeter moduler per dag, vilket minskar behovet av manuellt arbete längs spåren. Att standardisera denna process kommer att vara avgörande för att förstå om konceptet kan skalas bortom demonstrationsskala: på järnvägen påverkar beläggningstider på linjen, tillgänglighet för besättning och underhållsfönster direkt systemets kostnad.

De använda panelerna har dimensioner nära 1 000 gånger 1 700 millimeter och är anpassningsbara till linjens bredd. Fjädringssystemet utövar sin kraft på rälsen för att hålla hela systemet stabilt. Sun-Ways rapporterar att en teknisk bedömning har utvärderat dess beteende med tåg upp till 150 XNUMX kilometer i timmen och vindar på upp till 240 kilometer i timmen; på Buttes-sträckan är dock maxhastigheten 70 kilometer i timmen. Prototypens data utgör därför ännu inte en operativ validering på de snabbaste franska linjerna.

Det horisontella läget utsätter även cellerna för damm, metallskräp, vatten, snö och material som lyfts upp av tågen. Av denna anledning mäter testet både faktisk produktion och smutsansamling. Startupföretaget planerar automatiserad rengöring med en cylindrisk borste monterad på ett servicetåg, men frekvensen, effektiviteten och kostnaden för denna operation måste verifieras under olika miljöförhållanden.

Bländning, inspektioner och smuts under observation

Bland de parametrar som övervakas finns ävenabbagliamentoModulerna i "Full Black" är behandlade med en antireflexbeläggning, och all framtida installation kräver en specifik analys av det reflekterade ljuset. Denna testning berör inte bara lokförare: signaler, kameror, övervakningssystem och personal som arbetar längs linjen måste upprätthålla full sikt dygnet runt.

Upprepad tågpassage medför vibrationer, tryckvariationer och aerodynamiska belastningar som inte påverkar ett tak eller en solcellsanläggning i samma utsträckning. Till detta kommer termisk expansion, vattenavrinning och behovet av att undvika komponenter som kan störa spårledningar, sensorer och signalsystem. Den treåriga testperioden tjänar därför till att observera det övergripande beteendet över tid, inte bara motståndet hos en nyligen färdigställd installation.

Även snö är inte en sekundär faktor. En horisontell modul kan förbli täckt längre än en lutande, vilket minskar vinterproduktionen som redan begränsas av lägre solstrålning. Den geografiska fördelen med ferrovoltaik måste därför vägas mot den potentiellt lägre avkastningen jämfört med optimalt orienterade och lutande system. Konkurrenskraften kommer att avgöras av de producerade kilowattimmarna under hela livscykeln, tillsammans med kostnaderna för installation, borttagning, rengöring, övervakning och utbyte.

Sun-Ways anger för den nuvarande utvecklingsfasen en genomsnittlig kostnad i storleksordningen 0,10 schweiziska franc per kilowattimmeDet är ett affärsvärde som fortfarande är kopplat till projektets tekniska och ekonomiska antaganden, inte det konsoliderade resultatet av ett kommersiellt nätverk. Buttes-experimentet kommer att visa den verkliga effekten av otillgänglighet, underhåll och prestandaförlust, och huruvida mekaniserad installation kan kompensera för komplexiteten i järnvägsmiljön.

Elektricitet kan betjäna signaler, stationer och dragkraft

Den genererade energin kan följa tre vägar. Den första består av att driva lågspänningsjärnvägsanvändare, såsom växlar, signaler och stationerDet andra innebär att elen matas in i det lokala distributionsnätet. Det tredje, mer ambitiösa, syftar till att överföra el till dragkraftsnätet med hjälp av befintliga transformatorstationer och minska behovet av ny infrastruktur för omvandling på land.

Valet beror på linjekonfigurationen, avståndet mellan användarna och kompatibiliteten mellan intermittent solcellsproduktion och järnvägsbehovet. Ett distribuerat system längs spåren kan minska det extra markbehovet, men kräver upprepade elanslutningar, skydd och frånkopplingsanordningar. Fördelen med det bebyggda området måste därför vägas mot kostnaden för att samla in den energi som produceras av linjärt anordnade moduler.

Enligt Sun-Ways uppskattningar skulle en kilometer utrustad med 400-watts paneler kunna generera cirka 200 megawattimmar per årFöretaget jämför detta med förbrukningen hos sextio hushåll. Startupföretaget uppskattar den teoretiska potentialen för det schweiziska elnätet till en terawattimme per år, vilket motsvarar cirka 30 procent av den el som används av kollektivtrafiken. Dessa prognoser förutsätter ett mycket större fotavtryck än den nuvarande demonstrationsmodellen och kommer att behöva skalas baserat på faktiskt tillgängliga sträckor, skugga, järnvägsgeometri och operativa behov.

Den potentiella marknaden uppstår dock från en betydande infrastrukturell skala: Sun-Ways attraherar mer än 260 000 kilometer europeiska järnvägar och mer än en miljon världen över. Endast en del kommer att anses lämplig. Tunnlar, kurvor, stationer, spårväxlar, vegetation, sluttningar, tung trafik och frekvent underhåll begränsar den användbara ytan, medan mindre överbelastade och väl exponerade linjer skulle kunna erbjuda bättre förhållanden.

För SNCF är ferrovoltaik en mångfacetterad strategi

Franskt intresse uppstår inte från en enda prototyp. SNCF studerar Sun-Ways teknik som en del av en strategi som syftar till att utnyttja sina fastighetstillgångar för att producera energi. Koncernen presenterar sig som den största elkonsumenten och den näst största markägaren i Frankrike och har cirka 12 miljoner kvadratmeter byggnader och 100 000 hektar mark.

Från och med 2023 dotterbolaget SNCF Renouvelables kartlägger tak, nedlagda områden och järnvägsytor som kan användas för solcellsinstallationer. Gruppens mål är att uppnå en solkapacitet på 1 000 megawatt topp, vilket han förutspår skulle kunna täcka 15 till 20 procent av dagens elbehov. Skenmonterade paneler representerar ett alternativ, men inte den enda lösningen, för detta program.

SNCF experimenterar faktiskt också SOLVEIG, en anordning utvecklad av den tvärvetenskapliga myndigheten AREP för oanvända linjer. Prototypen består av åtta hjulmonterade paneler och använder rälsen direkt som bas, utan några permanenta strukturer. Detta är en väsentlig skillnad: SOLVEIG syftar till att återta inaktiva spår, medan Sun-Ways tar itu med den mer komplexa frågan om samexistens med persontrafik.

En annan applikation är redan i drift på den tidigare rangerbangården Le Mans-Arnage, där ett markmonterat solkraftverk har producerat 11 400 megawattimmar årligen sedan 2021. Kombinationen av tak, nedlagd järnvägsmark, oanvända linjer och aktiva spår visar hur strävan efter energiautonomi förvandlar järnvägsarvet till en diversifierad industriell resurs.

För Ecublens-startupen erbjuder SNCF:s engagemang framför allt möjligheten att jämföra uppfinningen med en stor operatörs tillvägagångssätt. Sun-Ways placerar tekniken i centrum Teknikberedskapsnivå 7, dvs. i prototypstadiet demonstrerat i en operativ miljö, och anger 2027 som möjlig kommersiell lansering. Tidtabellen är beroende av resultaten av försöken och de tillstånd som krävs av de enskilda järnvägssystemen.

Det avgörande testet kommer därför inte bara att vara förmågan att omvandla ljus till elektricitet, en teknik som nu är mogen, utan också integrationen mellan solenergiproduktion och servicekontinuitet. Senast i april 2028 måste de data som samlats in vid Buttes klargöra om modulerna kan installeras, tas bort och underhållas tillräckligt snabbt för att göra ferrovoltaiska källor på aktiva spår en industriell lösning, såväl som ett tekniskt möjligt experiment.

Sun-Ways: Solenergi mellan rälsen, från idé till verklighet

Här är tre insikter som kan intressera dig:

I Sachsen en experimentell sträcka av soljärnvägsslipers
I Rom det största självförbrukande solcellssystemet i Europa
Schweizisk solenergiteknik uppnår en effektivitet på över 30 procent