Каждый день тысячи пассажиров, отправляющихся на юго-запад на поездах со станции Олдершот, проезжают мимо группы солнечных панелей, расположенных у путей. Мало кто, если вообще кто-либо, замечает эту установку. Но поезд, в котором они едут, потребляет энергию от неё.
«В солнечный день, если вы садитесь на поезд через Олдершот, часть энергии для поезда будет поступать от этих солнечных панелей», — говорит Лео Мюррей, соучредитель и генеральный директор Riding Sunbeams, стартапа, нацеленного на использование возобновляемых источников энергии для проектов электрификации железных дорог.
Компания Riding Sunbeams построила солнечную батарею в Олдершоте в 2019 году. Она небольшая по мощности — всего 40 киловатт, что эквивалентно примерно десяти солнечным панелям, установленным на крыше типичного британского дома. Но это демонстрирует, как возобновляемые источники энергии могут напрямую питать железные дороги.
Более того, по словам Мюррея, в настоящее время это единственная солнечная батарея в стране, которая напрямую поставляет электроэнергию на рельсы для движения поездов. «Если вы железнодорожник, это самая дешёвая электроэнергия, которую вы можете купить», — добавляет он.
По всей стране и во всём мире многие поезда до сих пор работают на дизельном топливе — ископаемом топливе. Для перехода на электротягу у железнодорожных операторов традиционно было два варианта: электрифицированные рельсы или воздушные линии электропередач, к которым поезда подключаются с помощью токоприемников, напоминающих руки, на крышах. Установка любой из этих систем может быть дорогостоящей и технически сложной.
Однако инженеры работают над новыми способами внедрения таких технологий, и появляются совершенно другие альтернативы, которые могут ускорить проекты электрификации.
Ключевым препятствием для электрификации часто являются ограничения местной электросети — сложно получить доступ к крупной сети для питания поездов. «Эта проблема только усугубилась», — говорит Мюррей.
Именно поэтому он считает солнечные панели столь полезными для реализации проектов электрификации железных дорог.
Мюррей говорит, что после проекта в Олдершоте он надеялся, что Riding Sunbeaw построит полномасштабный коммерческий пилотный проект. Но помешала проблема с финансированием.
Однако сейчас компания Network Rail, владеющая и обслуживающая железнодорожную инфраструктуру в Великобритании, ищет поставщиков для проектов по использованию возобновляемых источников энергии на железнодорожном транспорте.
«Это серьёзная проблема», — говорит Мюррей, объясняя, что его компания планирует участвовать в тендере на получение контракта.
Однако новые проекты влекут за собой новые сложности. В Олдершоте путь уже был электрифицирован — оставалось лишь подключить солнечные панели к существующей системе.
Но для поездов, которые переходят с дизельного топлива на контактную сеть, использовать солнечную энергию сложнее. Это связано с тем, что солнечные панели вырабатывают постоянный ток (DC), в то время как воздушные линии используют переменный ток (AC).
Однако в Англии ведутся работы по разработке нового преобразователя, который мог бы решить эту проблему.
Кроме того, недавно с помощью программного обеспечения, разработанного в Университете Хаддерсфилда, был электрифицирован Колтон-Джанкшен между Лидсом и Йорком, самый скоростной железнодорожный узел в Великобритании, где поезда мчатся со скоростью до 200 км/ч.
Программное обеспечение создает 3D-модель системы воздушной линии, позволяя инженерам планировать ее строительство в мельчайших деталях, что снижает затраты за счет устранения необходимости проведения определенных традиционных испытаний и оценок.
«Всё было указано в программном обеспечении после измерений», — говорит Жуан Помбу, заместитель директора Института железнодорожных исследований университета. «Все поезда движутся на этой развязке с максимальной скоростью с августа».
Но существуют совершенно другие идеи электрификации. Польский стартап Nevomo разработал электромагнитную систему тяги. Она монтируется на существующие пути путём установки толстого алюминиевого кабеля в корпус, проложенный между рельсами. Это создаёт магнитное поле достаточной силы, чтобы приводить в движение грузовые вагоны, оснащённые магнитами.
«Мы полностью отказываемся от локомотивов», — говорит Бен Пачек, основатель и генеральный директор. «Каждый вагон становится независимым. Они также могут работать группами».
Ключевое преимущество технологии, по словам Пачека, заключается в том, что она позволяет операторам очень быстро останавливать грузовые вагоны, и, как следствие, это означает, что они, в принципе, могут безопасно размещать множество независимо движущихся вагонов относительно близко друг к другу на одном участке пути, увеличивая плотность грузовых перевозок в определённом районе.
Nevomo надеется запустить рабочие проекты своей технологии на сталелитейном заводе в Бремене (Германия) и в порту в Индии в следующем году.
Масштаб этих проектов будет относительно небольшим, каждый из которых будет охватывать участок пути длиной менее 1 км (0,6 мили). Но Пачек надеется увидеть более крупные проекты в будущем. «В такой довольно консервативной отрасли, как железные дороги, нам сначала нужно должным образом продемонстрировать это».
Он добавляет, что можно будет автоматизировать движение вагонов с электромагнитным приводом, хотя поначалу ими будут управлять дистанционно операторы.
В США компания Parallel Systeis также работает над электрификацией отдельных грузовых вагонов, чтобы они могли самостоятельно передвигаться по железнодорожной сети, но совершенно иным способом — с помощью аккумуляторов. По словам соучредителя и генерального директора Мэтта Соула, вагоны компании будут иметь запас хода 800 км.
Он описывает это как перемещение грузов по распределительному центру — «раздробленного груза», и это совершенно не похоже на традиционные грузовые поезда с локомотивной тягой, длина которых может превышать 2 км. «Мы сосредоточены на коротких перевозках, которые они не выполняют», — говорит Соул.
Он добавляет, что не ставит перед собой цель заменить грузовые локомотивы, а скорее предложить железнодорожную службу доставки, которая могла бы конкурировать с автомобильными перевозками. «Если мы просто захватим 10% рынка грузоперевозок, мы удвоим объём железнодорожной отрасли», — говорит он.
Стюарт Хиллмансен из Бирмингемского университета, ранее сотрудничавший с Riding Sunbeain, говорит, что организация движения отдельных грузовых поездов по существующей железнодорожной сети может быть «довольно сложной задачей, особенно на [британских] железных дорогах».
Однако, по его словам, новые технологии способствуют электрификации, и электрифицированные поезда в целом сейчас являются «оптимальным» вариантом для новых железных дорог.
«Все эти технологии физически осуществимы и могут работать, вопрос в том, чтобы грамотно спланировать бизнес-кейс», — говорит он.