تتمتع مناطق السكك الحديدية الألمانية بـ 37.6 جيجاوات من إمكانات الطاقة الشمسية

حددت شركة Fraunhofer ISE الألمانية إمكانات كبيرة لنشر الطاقة الكهروضوئية على طول شبكة السكك الحديدية في ألمانيا. ووجدت أن المناطق التي تقع على بعد كيلومترين من المحطة الفرعية يمكن أن تستضيف ما يصل إلى 37.6 جيجاوات من القدرة الشمسية.

وقال المعهد إن العاكسات التي تتيح التغذية المباشرة-لشبكة السكك الحديدية ستكون أساسية للتغلب على العوائق التنظيمية والسوقية التي حدت حتى الآن من مثل هذه التركيبات. تنبع هذه النتائج من المشروع البحثي "PV4Rail"، الذي تموله الوزارة الفيدرالية للشؤون الاقتصادية والطاقة، والذي يسعى إلى دمج الطاقة الكهروضوئية مباشرة في شبكة السكك الحديدية أحادية الطور بتردد 16.7- هرتز في البلاد.

وقال أندرياس هنسل، مدير مشروع PV4Rail في Fraunhofer ISE: "يمكن تغطية جزء كبير من الطلب على الطاقة في شبكة كهرباء السكك الحديدية بواسطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، لأن إمكانات المناطق الكهروضوئية على طول خطوط السكك الحديدية أعلى بعدة مرات من كمية الطاقة المطلوبة في شبكة كهرباء السكك الحديدية".

قدرت شركة Fraunhofer ISE إمكانية توليد سنوية تبلغ 32,920 جيجاوات في الساعة من أنظمة الطاقة الشمسية بالقرب من محطات السكك الحديدية الفرعية، مقارنة بحوالي 7,500 جيجاوات في الساعة من الطلب على الكهرباء لعمليات القطارات في عام 2023. ويمكن أن تكون الإمكانية أعلى من ذلك بالنظر إلى ما يقرب من 8000 كيلومتر من شبكة الطاقة التي تديرها شركة السكك الحديدية الوطنية دويتشه بان.

في حين قامت ألمانيا بتجربة العديد من المشاريع التجريبية، إلا أنها كانت مقيدة بتوافق الشبكة وتكنولوجيا العاكس. قامت شركة Vensys Elektrotechnik GmbH، الشريك في المشروع، بتطوير عاكس مركزي بقدرة 2 ميجاوات مقسم إلى قسمين بقدرة 1 ميجاوات. وقد حققت إحدى الوحدات، التي تم اختبارها في مختبر Fraunhofer ISE، كفاءة بنسبة 96.6%.

لقد قام Fraunhofer ISE أيضًا بتطوير أنظمة تحكم للشبكة-التي تشكل عملية تشغيل العاكس، وتحليل خيارات الاتصال بناءً على حجم النظام. يمكن للأنظمة الكهروضوئية التي تصل قدرتها إلى 5 ميجاوات أن تغذي مباشرة الخطوط الهوائية، بينما تحتاج الأنظمة التي تصل قدرتها إلى 12 ميجاوات إلى الاتصال عبر قضبان التوصيل في المحطات الفرعية. تتطلب الأنظمة الأكبر حجمًا، التي تصل قدرتها إلى 40 ميجاوات، محطات فرعية مخصصة مزودة بمحولات ومفاتيح كهربائية لدمجها في شبكة السكك الحديدية بقدرة 110 كيلو فولت.

لقد أظهرت النمسا بالفعل تكاملًا واسع النطاق للطاقة الشمسية في شبكة السكك الحديدية لديها، من خلال أنظمة متعددة تزيد قدرتها عن 10 ميجاوات تغذي الشبكة مباشرة بالطاقة. ومع ذلك، أشار فراونهوفر إلى أن معايير الاتصال بالشبكة-تختلف بين شركة ÖBB النمساوية وشركة Deutsche Bahn.

نظرًا للمتطلبات الفنية ومتطلبات السلامة لشبكة السكك الحديدية في ألمانيا، لا يمكن حاليًا استخدام سوى محولات الجهد الكهربي-المؤثرة. قال فراونهوفر إنه تم التحقق من صحة هذا السلوك في عمليات المحاكاة ضمن مشروع PV4Rail ويمكن أن يتطور إلى التنفيذ في العالم الحقيقي-في مرحلة المتابعة-.