Surprendre! Le ferroviaire photovoltaïque a un potentiel de 239,6 TWh ! Cela va-t-il changer le paysage énergétique ?

Récemment, la startup italienne Greenrail Group a annoncé avoir commencé à déployer sa solution de traverses de chemin de fer photovoltaïques personnalisées sur une ligne ferroviaire en Italie.

Depuis 2018, l'entreprise teste des traverses photovoltaïques sur les voies ferrées. Occhipinti, PDG de l'entreprise, a déclaré que ces traverses sont faciles à assembler et à nettoyer. "Il suffit de quelques minutes pour nettoyer 1 km de voie ferrée solaire à l'aide d'un chariot équipé de brosses et de pulvérisateurs d'eau installés en dessous. Cela nous permet de terminer le nettoyage de grandes surfaces en peu de temps, en économisant des ressources et du temps par rapport au nettoyage à énergie photovoltaïque standard. plantes."

Greenrail a mené une série de tests réguliers pendant six mois consécutifs pour évaluer l'efficacité énergétique, la résistance aux intempéries et l'impact sur l'exploitation ferroviaire. Ils ont déclaré que la solution de dormeur solaire présentait une excellente robustesse et efficacité. 1 km de traverses solaires suffit à produire 44 MWh d’électricité par an. Cette énergie peut être vendue au réseau ou utilisée pour alimenter les gares, les passages à niveau et les feux de circulation dans les zones reculées.

Panneaux photovoltaïques sur rails

L’idée de « remplacer les traverses par des panneaux solaires n’est pas nouvelle. Bankset Energy au Royaume-Uni et Deutsche Bahn en Allemagne expérimentent l'ajout de cellules solaires aux traverses de chemin de fer ou la fixation d'éléments photovoltaïques sur les traverses. Ils pensent généralement qu'il y a un espace énorme entre les rails, alors pourquoi ne pas utiliser des panneaux solaires au lieu de traverses, qui peuvent générer efficacement de l'électricité sans gêner la circulation des trains.

Parmi eux, Swiss Sun-Ways possède ses propres avantages uniques. C'est le premier à développer un système solaire amovible pour rails. Le fondateur estime que les panneaux amovibles sont une condition préalable importante à la maintenance de ce système, tout comme le personnel de gestion et d'entretien ferroviaire polit les rails lors de la gestion des voies.

Selon les inventeurs, leurs panneaux sont plus résistants à la corrosion que les panneaux traditionnels, et la couleur noire des panneaux ainsi que l'utilisation de filtres antireflet réduiront les interférences avec les conducteurs de train. Des capteurs pourront surveiller le fonctionnement normal des panneaux, et des brosses circulaires placées aux deux extrémités du groupe de train pourront éliminer automatiquement la saleté résiduelle accumulée à la surface des panneaux, comme la poussière ou les débris de ballast ferroviaire. Pour les zones à forte neige ou à basses températures, la startup compte développer un système pour faire fondre la glace et la neige.

La Suisse, comme d’autres pays, s’appuie sur les énergies renouvelables pour réaliser la transformation énergétique et progresser progressivement vers l’objectif d’une société zéro émission. Cependant, le manque d'espace disponible rend difficile pour la Suisse la construction d'installations à grande échelle, et l'installation de panneaux solaires sur des bâtiments privés, des infrastructures ou des zones montagneuses sera entravée par de nombreuses réglementations.

Cette technologie a donc un grand potentiel en Suisse. Théoriquement, le réseau ferroviaire suisse de 5 317 kilomètres pourrait accueillir une centrale solaire d'une superficie totale de 5,317 millions de mètres carrés, soit l'équivalent d'environ 760 terrains de football. Selon Sun-Ways, hors tunnels ou tronçons insuffisamment ensoleillés, le réseau ferroviaire intérieur suisse peut produire 1 térawattheure d'énergie solaire par an, ce qui représente environ 2% de la consommation électrique du pays.

Sun-Ways est soutenu par une dizaine d'entreprises partenaires et l'Agence suisse de promotion de l'innovation. Si elle est approuvée par l'Office fédéral des transports, la première centrale solaire mobile au monde sera mise en service en mai.

Et les objectifs de la startup ne se limitent pas à la Suisse. Sun-Ways prévoit se développer en Europe, notamment en Allemagne, en Autriche et en Italie, ainsi qu'aux États-Unis et en Asie. "Il existe plus d'un million de kilomètres de lignes ferroviaires dans le monde. Nous pensons que 50 % des chemins de fer du monde peuvent être équipés de notre système."

Le marché photovoltaïque ferroviaire chinois et ses difficultés

Les chemins de fer chinois traversent le sud des nuages ​​colorés, adjacents à la vallée du Grand Rift en Afrique de l'Est, et traversent la surface du lac Baïkal, sinueux et s'étirant. D'ici août 2024, la longueur totale du réseau ferroviaire chinois dépassera 160 000 kilomètres, ce qui la placera au troisième rang mondial. Si toutes les traverses de la voie étaient remplacées par des panneaux photovoltaïques, cela générerait d'énormes bénéfices économiques.

Les sections ferroviaires très fréquentées consomment beaucoup d'électricité et le nord-ouest bénéficie d'un bon ensoleillement. L'électricité produite par les traverses photovoltaïques peut être absorbée par le système électrique situé le long de la voie ferrée, ce qui présente d'énormes avantages. Les lignes ferroviaires très fréquentées telles que Pékin à Guangzhou ou Shanghai ou les routes de Pékin au Xinjiang sont le seul choix pour les projets pilotes.

Selon les données institutionnelles, le potentiel total de production d'énergie photovoltaïque pouvant être développé et utilisé sur le réseau ferroviaire de mon pays est de 239,6 TWh. Dans le réseau de transport ferroviaire, l'espace le long de la voie ferrée, l'auvent des grands bâtiments des gares et le sommet des locomotives et des véhicules peuvent fournir des ressources spatiales pour l'intégration de la production d'énergie photovoltaïque, et l'électricité utilisée par les chemins de fer électrifiés et les installations de service des gares peut offrent également un large espace pour la production d’énergie photovoltaïque.

On estime que d'ici 2030, la consommation annuelle d'énergie des chemins de fer à grande vitesse chinois atteindra 191,9 TWh. Pour le scénario d'application ferroviaire photovoltaïque, dans les conditions de 5 %, 10 % et 15 % de photovoltaïque dans le transport ferroviaire, le taux annuel d'autocohérence électrique du système de transport ferroviaire atteindra 6,2 %, 12,5 % et 18,7 %, et la réduction annuelle des émissions de dioxyde de carbone dépassera 12 000 tonnes.

Cependant, ce sont des hypothèses parfaites sans tenir compte d'autres facteurs, et nous devons encore considérer des problèmes pratiques.

Le premier problème : l’absorption photovoltaïque

Ces dernières années, avec la promotion progressive du photovoltaïque distribué et l'avancement continu des projets de base à grande échelle, le problème de l'absorption photovoltaïque est devenu de plus en plus important. Alors comment absorber la puissance du photovoltaïque ferroviaire ? En fait, c'est très simple. L'électricité produite par les chemins de fer photovoltaïques peut être vendue aux réseaux électriques, aux gares ferroviaires et aux consommateurs d'électricité à proximité.

La gare utilise la production d'énergie photovoltaïque pour alimenter les trains et charger les batteries ; les consommateurs peuvent acheter l'électricité produite par les chemins de fer photovoltaïques pour leurs besoins domestiques ; en outre, l'électricité excédentaire peut être vendue à la société de réseau électrique dans un but lucratif, ce qui permet une absorption locale et une utilisation diversifiée. Quant à l’excédent d’électricité dans les zones reculées, il peut également être stocké sur place en combinaison avec une nouvelle technologie de stockage d’énergie par volant d’inertie.

Le deuxième problème : le coût élevé

Le marché de la production d'énergie photovoltaïque ne peut pas être largement popularisé dans le monde, encore limité par le coût, auquel s'ajoutent les exigences particulières des chemins de fer photovoltaïques en matière de technologie et d'équipement, le coût peut être imaginé. Sun-Ways n'a pas divulgué le coût par mégawatt, mais réalisera un projet pilote sur un tronçon du réseau ferroviaire de transport public couvrant le canton de Neuchâtel en Suisse romande. Le projet a permis de récolter près de 400'000 francs suisses. Si des constructions à grande échelle peuvent être réalisées à l’avenir, le coût du photovoltaïque ferroviaire pourrait encore baisser considérablement.

La troisième question : les entreprises ferroviaires

La décision finale quant à savoir si le photovoltaïque ferroviaire peut être encouragé appartient aux compagnies ferroviaires. La China Railway Corporation est essentiellement responsable de l’exploitation des chemins de fer chinois, y compris des installations photovoltaïques installées sur les traverses.

Bien que le pays promeuve désormais vigoureusement la construction de nouvelles énergies pour atteindre l'objectif du « double carbone », les perspectives de combiner les actifs ferroviaires existants avec le photovoltaïque sont brillantes, mais si l'électricité produite doit être transmise à la ligne aérienne pour alimenter le train , il faut le booster. Il existe des problèmes d’approvisionnement et de stabilité de l’énergie photovoltaïque. Étant donné que le chemin de fer a des exigences élevées en matière de fiabilité de l'alimentation électrique, la manière de l'adapter à d'autres sources d'énergie constitue également un problème. Compte tenu des risques possibles pour la sécurité, les bureaux ferroviaires locaux ne peuvent pas prendre de décisions indépendantes dans des domaines aussi clés impliquant la sécurité du système ferroviaire.

Exemples photovoltaïques des chemins de fer chinois

Le chemin de fer a une forte demande en électricité. Avec le projet de production d'énergie photovoltaïque, il réduira efficacement les coûts de l'électricité et réalisera des économies d'énergie et une réduction des émissions de carbone. Bien qu'il n'y ait pas de précédent en matière de pose de panneaux photovoltaïques sur rails dans mon pays, le pays explore depuis longtemps activement le domaine du photovoltaïque ferroviaire.

Le 25 décembre 2021, le projet de production d'énergie photovoltaïque distribuée sur le toit de la gare de Xiong'an du chemin de fer interurbain Pékin-Xiongan (la plus grande gare ferroviaire à grande vitesse d'Asie) a été officiellement connecté au réseau pour la production d'électricité. Le projet adopte le modèle « d'autoproduction et d'auto-utilisation, excédent d'énergie sur le réseau », avec une capacité installée totale de 6 mégawatts, qui peut fournir 5,8 millions de degrés d'électricité propre à la gare ferroviaire à grande vitesse de Xiong'an chaque année. année.

En tant que plus grande gare nouvellement construite le long du chemin de fer interurbain Pékin-Xiongan, la gare ferroviaire à grande vitesse de Xiong'an a une superficie totale de construction de 475 000 mètres carrés, et l'ensemble du bâtiment de la gare est conçu en une forme elliptique en forme de goutte d'eau. Le projet de production d'énergie photovoltaïque sur le toit prévoit 17 700 pièces de 42 000 mètres carrés de modules photovoltaïques en silicium polycristallin des deux côtés du toit de la station. Vu d'un endroit élevé, il ressemble à "une perle brillante sur une goutte d'eau", qui complète la forme du toit.

Tout en générant des avantages économiques, le projet permet d'économiser 1 800 tonnes de charbon standard et de réduire les émissions de dioxyde de carbone de 4 500 tonnes par an, ce qui équivaut à la plantation de 12 hectares d'arbres.

En juillet 2016, le bureau des chemins de fer de Hohhot en Mongolie intérieure, en Chine, a achevé le premier projet de démonstration de production d'énergie photovoltaïque du système ferroviaire du pays. En utilisant les toits des bâtiments ferroviaires et les espaces voisins du parc logistique de Shaliang sous la juridiction du bureau des chemins de fer de Hohhot, 6 780 panneaux photovoltaïques ont été posés pour compléter un projet de production d'énergie photovoltaïque distribuée de 2,4 MW avec une production annuelle d'électricité d'environ 3 millions de kWh, ce qui est principalement utilisé pour le transport ferroviaire et la production.

Le projet photovoltaïque distribué « Hutie Photovoltaic », qui a été lancé en même temps que le parc logistique de Shaliang, comprend : la gare ferroviaire de Hohhot Est, la gare de Hohhot, la gare de Baotou, etc., un total de quatre sites, avec une capacité d'installation totale de environ 16,5 MW et devrait produire 24,75 millions de kWh d'électricité par an, ce qui équivaut à un bénéfice de production d'électricité de 6,73 millions de RMB.

L'étendue des services du Bureau des chemins de fer de Hohhot couvre des milliers de comtés ferroviaires du centre et de l'ouest de la Mongolie intérieure, ainsi que les terrains, les maisons et les réseaux d'alimentation électrique des deux côtés de la ligne ferroviaire, avec une consommation annuelle moyenne d'électricité de 1,6 à 1,9 milliard de kWh. L'exploitation des trains et l'électricité de traction représentent environ 80 % de la consommation totale d'électricité, le reste étant destiné à la production et à la durée de vie. Huhhot Railway a réalisé des constructions photovoltaïques sous la marque « Huhhot Railway Photovoltaic », réduisant ainsi les dépenses en électricité des chemins de fer, créant une transformation des entreprises et répondant activement à l'appel national en faveur des économies d'énergie et de la réduction des émissions.

Même si les chemins de fer photovoltaïques ont encore un long chemin à parcourir avant d'être promus et appliqués à grande échelle, leur potentiel dans le domaine du développement des nouvelles énergies a déjà été révélé. De plus, ce n’est qu’un merveilleux coin d’application de l’énergie verte dans de nombreux domaines. À l’avenir, avec la diffusion des tendances en matière de développement des énergies vertes et de protection de l’environnement, il y aura une coopération plus étroite et plus innovante entre les énergies renouvelables et les transports de masse.