Непобедимое солнце

Производители фотоэлектрических панелей буквально за несколько лет ворвались на рынок экологического рельсового транспорта. Использовать энергию света для движения железнодорожных поездов, метро и трамваев начинают в различных точках земного шара. Дальнейшая востребованность солярных технологий на транспорте будет зависеть от того, как продолжит расти мощность солнечных батарей.

Непобедимое солнце

Долгое время считалось, что использовать энергию света во многих отраслях экономики неэффективно. Солнечные фотоэлектрические батареи были слишком громоздкими и при этом недостаточно производительными. Ради обеспечения работы небольшого дома приходилось заставлять панелями поле неподалеку. Но технологии сильно шагнули вперед. Производители сегодня предлагают многотерминальные ячейки, которые обеспечивают большую устойчивость в момент изменения солнечного спектра, а значит, гарантируют стабильность питания. Тандемные солнечные элементы создаются с использованием перовскита (титаната кальция) и кремния.

В Германии летом 2020 года уже объявили о создании солнечных панелей, готовых для серийного производства, с КПД 33%. Для сравнения: предыдущий рекорд — 22,3%. Новый показатель мощности уже вполне сопоставим с КПД бензинового, дизельного или даже водородного автомобильных двигателей.

Меняются и габариты солнечных батарей. Первые промышленные модули состояли из стекол и кремниевых ячеек между ними, алюминиевой рамки и токоснимателя. Сегодня используются новые композитные и полимерные материалы. Их преимущество — легкость и гибкость. Современные панели вовсе не обязательно складировать в полях или пустыне, а можно размещать на различных поверхностях — крышах, стенах или даже оборачивать ими столбы и деревья.

Некоторые железнодорожные вокзалы питаются за счет света уже десятилетие. Еще при подготовке World Expo 2010 вокзал высокоскоростных поездов Шанхая (Shanghai Hongqiao Railway Station) «запитали» от энергии солнца. В 2014 году оператор Deutsche Bahn открыл первую железнодорожную станцию на солнечной и геотермальной энергии в Европе, чуть позже реализовывать подобные проекты стали в Индии.

Неудивительно, что инженеры не оставляли попыток создать и поезд, который перемещался бы за счет энергии света. И некоторым это уже удалось. Понятно, что пока «солнечные» поезда находятся в тени своих водородных или гибридных собратьев. Но в разных углах земли уже прошли успешные испытания нескольких солярных моделей. Если технология и дальше будет развиваться, то в скором будущем такие поезда смогут побороться за свое законное место под солнцем и встать в один ряд с технологиями, позволяющими сделать железнодорожный транспорт будущего безвредным для окружающей среды.

DEMU

В 2017 году Индийские железные дороги Indian Railways запустили первый в мире поезд на солнечных батареях — DEMU (diesel electrical multiple unit). На самом деле это гибрид — движение состава осуществлял дизельный локомотив. Солнечные батареи отвечали за освещение купе, кондиционирование и работу внутривагонной электросети. Фотоэлектрические панели разместили на крышах вагонов. Первый поезд двигался по скромному маршруту — всего 20 км из Дели до Фарук Нагара. Мощности установленных батарей хватало на бесперебойную работу на протяжении порядка 72 часов. Предполагается, что число рейсов DEMU постепенно будет расти. Их уже начали использовать на двух новых направлениях. В скором времени поезда DEMU планируют запустить на маршрутах в крупных индийских городах Ченнай и Амритсар.

DEMU

Bayron Bay

В конце 2017 года в Австралии в Южном Уэльсе прошел пуск первого в мире поезда, полностью питающегося солнечной энергией. Он прошел по небольшому маршруту между городом и курортной зоной Байрон Бэй — всего 3 км. Батарея потенциально рассчитана на целый день работы. Правда, это пока не слишком много, ведь по расписанию поезд ходит раз в час. Состав рассчитан на 100 мест.

Солнечные панели размещаются на крыше поезда. Также в нем используется специальная тормозная система, которая позволяет восстанавливать часть отработанной энергии при каждом срабатывании. В пасмурные дни состав может «подзаряжаться от розетки». Станции по маршруту следования поезда будут оборудоваться солнечными батареями, которые можно использовать также и для питания поезда.

Правда, без традиционного двигателя не обошлось и здесь. Модель локомотива, которую использовали в данном проекте, изначально работала на дизельном топливе. Инженеры удалили один из двух двигателей, а второй оставили для баланса и на случай возникновения технических неисправностей.

Во многом пока поезд Bayron Bay — туристический аттракцион. Но такова судьба почти любой новой технологии.

Bayron Bay

La Quebrada Train

Первый в Латинской Америке «солнечный» поезд должен пройти по маршруту Сан-Сальвадор-де-Жужуй (Аргентина) — Ла-Кьяка (граница Боливии). Это дистанция примерно 80 км. Проект был анонсирован в 2019 году, но сроки его реализации чуть сдвинулись в год пандемии COVID-19.

К производству модели привлекли в том числе специалистов, участвовавших в создании поезда Bayron Bay. Неудивительно, что La Quebrada должен работать по схожему принципу. То есть солнечные панели разместят на крыше поезда и на станциях по пути следования.

Поезд будет ходить по маршруту три раза в день и способен принимать «на борт» 240 человек. Средняя скорость движения состава планируется относительно скромной – порядка 30 км/ч.

Авторы проекта также рассчитывают окупать инвестиции за счет туристов. В случае успеха эксперимента маршрут следования поезда продлят до Уюни и озера Титикака в Боливии, а также до Мачу-Пикчу и Куско в Перу. В этом случае протяженность трассы составит порядка 300 км.

La Quebrada Train

First Light

Британский железнодорожный оператор Network Rail в 2019 году начал экспериментальный солярный проект First Light. В отличие от коллег-конкурентов из Bayron Bay они решили размещать фотоэлектрические панели не на крышах поездов, а непосредственно на самих путях. На тестовом участке установлено 100 таких элементов. Разработчики полагают, что потенциально такая система рельсов может использоваться на 30% национальных сетей Соединенного Королевства. На первый взгляд выбранный способ получения солнечной энергии более финансово затратный, чем у альтернативных проектов. С другой стороны, под потребности солярных поездов конкурентам все равно приходится строить дополнительную инфраструктуру на станциях следования. К тому же First Light реализуется под эгидой министерства транспорта Великобритании.

First Light

DMRC

Индийский оператор метро Delhi Metro Rail Corporation (DMRC) в 2021 году планирует «запитать» всю свою городскую сеть от солнечной энергии. Пока метрополитен Дели обеспечивает себя за счет фотоэлектрических панелей на 60%. Они в основном используются на вспомогательные нужды (освещение, кондиционирование и прочее).

Но в 2019 году состоялся торжественный пуск поезда, работающего исключительно на солнечной энергии. Он ходит на маршруте между станциями метро «Стадион Джавахарлала Неру» и «Центральный секретариат». Потенциально солярные технологии в метро использовать проще, чем на железнодорожном транспорте. Маршруты более ограниченны, необязательно оборудовать панелями сами поезда и вагоны, которые просто могут «снимать» электроэнергию с рельса. Однако в этом случае предъявляются повышенные требования к мощности и количеству самих фотоэлектрических батарей, обслуживающих метрополитен.

DMRC

Melbourne tram

Власти австралийского штата Виктория к 2030 году запланировали полностью перевести трамвайную сеть города Мельбурн на солнечную энергию. Она включает в себя 24 маршрута, почти 500 трамваев и 250 км путей. Для реализации задачи уже началось строительство нескольких «солярных ферм», часть которых даже начала генерацию. Предварительные договоры на поставку с ними власти штата Виктория заключили. Фактически мельбурнский трамвай будет получать солнечную энергию «с рельса», как и в проекте, который реализуют в метрополитене Дели.

Melbourne tram

Братья меньшие

«Давным-давно, когда деревья были большими, железные дороги были маленькими…» так могла бы начинаться детская сказка про узкоколейные железные дороги. И это чистая правда не только потому, что заметная часть доживших до сегодняшнего дня узкоколеек — это детские железные дороги. Вся длинная история железных дорог начиналась именно с них. И до сих пор младшие братья «взрослых» железных дорог продолжают работать там, где не помещаются их большие братья.

Зеленый снова в моде

Тема экологии чаще всего привлекает внимание общественности после громких акций. Железнодорожники же никогда не упускают из виду вопросы охраны окружающей среды и на разных стадиях развития технологий предлагают все новые решения.

Бойцовский клуб

190 лет назад, в октябре 1829 года, состоялись Рейнхильские состязания паровозов. Это событие предопределило дальнейший ход истории если не стран, то уж точно развития железнодорожного транспорта.

Встречают по одежке

В отличие от автомобилей, внешний вид которых может быть ультрамодным и даже вызывающим, локомотивы гораздо более утилитарны. Но в их создании нередко участвовали не только дизайнеры из других отраслей промышленности, но даже деятели искусства.

Кто на свете всех милее

Парадоксально, но факт. Вряд ли где-нибудь в мире найдется хотя бы один самолет или ав томобиль, в создании которого участвовал инженер путей сообщения. За то железная дорога смогла увлечь ав иаторов, ав тодизайнеров и архитекторов, чьими руками было создано немало удивительных локомотивов, радующих глаз.

Паровозы «особой важности»

Сто шестьдесят лет назад Александровским заводом в Санкт-Петербурге были изготовлены два паровоза «особой важности» для вождения императорских поездов. Пожалуй, это был единственный случай подобного конструирования. Как правило, для вождения правительственных поездов применялись серийные локомотивы, если не считать современного Китая.