שילוב מקורות אנרגיה מתחדשת במערכות מהירות גבוהה

שילוב מקורות אנרגיה מתחדשת במערכות מהירות גבוהה

רשתות הרכבות המהירות הגבוהה (HSR) כבר עומדות כאחת משיטות האנרגיה של תחבורה המונית, אבל טביעת הרגל הסביבתית שלהם רחוקה מניטראלי.החשמל שמעצמות הרכבות האלה מגיעות לעתים קרובות מרשתות עדיין תלויות בדלקים מאובנים.כפי שמדינות מאיצות את מטרות הדה-פחמיניסטים שלהן, משלב מקורות אנרגיה מתחדשים – סול, רוח, הידרואלקטריק וטכנולוגיות מתפתחות – ישירות לתוך מערכות הכוח HSR הפכו לאסטרטגיות אסטרטגיות, אך הן לא פחות מהירות, אלא גם לשיטות מהירות ואסטרטגיות, אלא גם לשיטות אמתיות, אלא גם לשיטות מהירות, אך לא מדויקות, אלא גם לשיטות מהירות ואסטרטגיות, אך לא מדויקות, אלא גם לשיטות מהירות וטכנולוגיות מתקדמות, אך לא מדויקות, אלא גם לשיטות מהירות, אך לא-עולם מהיר, אלא גם לשיטות מהירות וטכנולוגיות מתקדמות, אלא גם לשיטות מהירות, אך לא-עולם מהיר, ולא טכנולוגיות מתפתחות, ולא טכנולוגיות מתפתחות, לא-עולם, אלא גם לשיטות מהירות-עולם-עולם-עולם-עולם-אמת, אלא גם לשיטות מהירות-עולם-אוויר, אלא גם לשיטות מתקדמות, אלא גם לשיטות מתקדמות, אך הן, לא-מציאותיות, אלא גם לשיטות מתקדמות, ולא טכנולוגיות מתפתחות, אלא גם לשיטות

המקרה האסטרטגי של אנרגיה מתחדשת ב High-Speed Rail

הנהג העיקרי לשילוב מתחדשים לתוך HSR הוא צמצום פליטת גזי החממה מחזור חיים. בעוד רכבות חשמליות לא לייצר ממצה ישירה, פליטות גלגל מלא תלויות לחלוטין על הדור של רשת האספקה. במדינות שבהן פחם או גז טבעי עדיין שולט, מערכת HSR יכולה להיות טביעת רגל פחמן דומה לתעופה קצרה.

מעבר להפחתה בפחמן, ישנם יתרונות כלכליים ואסטרטגיים.מחירי אנרגיה מתחדשת נפלו באופן דרמטי: השמש והרוח בקנה מידה של כלי רכב הם כעת זולים יותר מתחנות דלק מאובן חדשות ברוב האזורים.הסכמי רכישת חשמל לטווח ארוך (PPAs) עם מפתחים מתחדשים יכולים לנעול בעלויות חשמל יציבות במשך עשרות שנים, תוך הפחתה של מפעילי הרכבות ממחירי דלק מאובניים תנודתיים.

שיטות של Integrating Renewables לתוך High-Speed Rail Power Systems

דור על גבי אתר ימין

מסדרונות רכבת מהירים חוצים לעתים קרובות פתוחים, נופים כפריים עם חשיפה לשמש בשפע ורוחות. התקנת לוחות פוטו-וולטאיים סולאריים (PV) על גגות התחנה, מחסומים קול, ואפילו לצד מאגרים יכולים לייצר כוח ישירות עבור מתחמי עזר או עומסי עזר.לדוגמה, רכבת הרשת של בריטניה הציבה מסילות סולאריות בכמה תחנות לשימושים שאינם ממריצים.

טורבינות רוח ניתן גם לאתר ליד תשתיות HSR, בתנאי שהם ממוקמים מרחק בטוח מהמסלולים כדי למנוע זריקת קרח או זעזועי להב. טורבינות קטנות אל מוליום באתרי מחסנים יכולים להוריד את השימוש באנרגיה התחנה.עם זאת, יכולת הרוח והצורך בכוח עקבי מערכות אותות וקווי קטנריים פירושו כי לעמוד אחד על אתרי אנרגיה מתחדשת לעתים רחוקות מכסה את העומס המלא ביותר עם מערכת אחסון יעילה ביותר.

הסכמי אינטגרציה ורכישת חשמל

השיטה הניתנת לדרגתית ביותר היא חיבור לרשת הרכבות לרשת בעלת חדירה מתחדשת גבוהה.רכבת מהירה גבוהה בדרך כלל שואבת כוח במתח גבוה מאוד (למשל, 25 kV AC או 2×25 kV אוטומטיtransformer מערכות באירופה) מפעילי הרכבות יכולים להיכנס ל-PPAs עם רוח מחוץ לאתר או חוות סולאריות, ביעילות התאמת צריכת החשמל שלהם עם דור מתחדש על אותה רשת אינה מתכוונת לאלקטרון ישירות לקיבולת הרכבת.

מדינות כמו ספרד השיגו כמעט 100% שירותי מהירות מתחדשת מופעלים באמצעות מנגנונים כאלה. רנף, המפעיל הלאומי, חתם על PPAs ארוך טווח עם מפתחים מתחדשים כדי לכסות את הביקוש החשמלי של רכבות AVE שלה, עובד בשיתוף עם מפעיל הרשת (FLT:0 Red Eléctrica de EspañaFLT:1 גישה זו ממנף את התשתית הקיימת תוך הפעלת יכולת מתחדשת.

מערכות אחסון אנרגיה

ההתערבות של השמש והרוח - מחזורי יום / לילה, כיסוי ענן, תקופות רגועות - יוצרת חוסר התאמה עם הביקוש 24/7 של פעולות רכבת. אחסון אנרגיה מגשרים פער זה. ליתיום-יון בנקים סוללות כבר פרוסים בתתות לתנודות קצרות טווח, לספק גיבוי עבור אותות חירום, ואפילו ללכוד מחדש אנרגיה מאימונים.

השימוש באחסון נייח מאפשר למפעילים להפחית את עלויות הביקוש מהשימושים, לחסוך עלויות.חלק ממערכות HSR, כגון FLT:0JR CentralFLT:1, חקרו אחסון אנרגיה לצד השני כדי לייצב את המתח הקטארי ולהקטין את הצורך בתת-התאימות נוספת.

דלקים חלופיים ודלקים חלופיים

בעוד מימן אינו מקור אנרגיה מתחדש (יש לייצר באמצעות חשמל מתחדש כדי להיות "מימן ירוק") הוא מציע נתיב מבטיח עבור decarbonizing חלקים לא אלקטרוניים או כגיבוי. רכבות מהירות גבוהה דורשות כוח עצום - סביב 8-10MW לרכבת 300 קמ"ש - כך תאי דלק מימן עדיין אינם קיימא עבור קו הרקיע מלא.

Global Case Studies in Renewable-Powered High-Speed Rail

ספרד: מחויבות מחודשת של רנפה

ספרד מובילה את העולם באינטגרציה מתחדשת עבור HSR. מאז 2019, רנה רכשה 100% חשמל מתחדש עבור AVE שלה רכבות למרחקים ארוכים, כיסוי כ-2,500 ק"מ של המסלול.החברה חתמה על PPAs עם מפתחי השמש והרוח הכולל מעל 600 GWh מדי שנה.זה מהלך, בשילוב עם יכולת השמש והרוח הגבוהה של ספרד, אפשרה ל-Renfe לטעון חשמל גרעיני עבור שירותיה המהירים שלה מאז מהירות גבוהה של פחמן-חמצני, 82, עם פליטות אוויר, לעומת אפס אוויר, עם אפס אוויר, פחות מקיבולת אוויר, 000 נוסעים, לעומת אפס אוויר, 000 מנועים, 000 גבוה יותר מאשר מנוע אוויר, 000 של פחות מקיבולת אוויר גבוהה של פחות מקיבולת אוויר, 000 של פחות מקיבולת אוויר, 000 של פחות מקיבולת אוויר גבוהה של פחות מקיבולת אוויר, 000 עבור צריכת חשמל גבוהה של מנוע אוויר, 000 של מכונית אוויר גבוהה של פחות מקיבולת אוויר, 000 עבור חשמל נוסעים, 000 נוסעים, 000 עבור חשמל גבוהה של פחות מקיבולת אווירית פחמן-אוויר, 000 פחמן-אוויר, 000 עבור חשמל גבוהה של פחות מקיבולת אוויר, 000 עבור חשמל, כבר אפס אוויר, 000 פחמן-אוויר, כבר אפס אוויר, 000 פחמן-אוויר, 000 פחמן-אוויר, 000 פחמן-אוויר, 000 פחמן

יפן: השמש והחדשנות על שינקנסן

רכבות הקליקן ביפן ידועות כבר זמן רב בטוהר ויעילות האנרגיה של JR East התקין לוחות סולאריים בכמה תחנות והוא בודק את AFLT:0-עצמי מודל ההרחבה של עצמו FLT:1 שבו תחנת הכוח של גג PV תאורה ו-escalators. יותר באופן משמעותי, הרכבת משתמשת בהתחדשות כדי להחזיר אנרגיה לרשת - צורה של אחסון ויעילות בעוד שרשתות רכבת וירטואליות עדיין מסתמך על דלקים, ומתבססות באמצעות חברת דלק וירטואלית, פועלת באופן פעיל יותר, באמצעות חברת דלק וירטואלית, פועלת באמצעות חברת דלק מתחדשת, היא פועלת באמצעות חברת הרכבות.

צרפת: אסטרטגיית השמש של SNCF

SNCF השיקה תוכנית שאפתנית לכסות מיליון מ"ר של קרקע לא משומשת (תחנות רכבת, מחסנים, אתרי חומים) עם לוחות סולאריים עד 2025, המטרה היא לייצר מספיק חשמל ל 15% מהצרכים שלה.ה-FLT:0SNCF אנרגיה מעבר אנרגיה) עם לוחות סולאריים עד 2025.

סין: רשת HSR הגדולה בעולם הולכת ירוקה

סין מפעילה יותר מ- 40,000 ק"מ של רכבת מהירה גבוהה - יותר משאר העולם בשילוב.רשתה נותרה תלויה בפחם, אך הממשלה התחייבה כי פרויקטים חדשים של HSR משלבים אנרגיה מתחדשת מההתחלה.הבייג'נג'יקאו קו מהיר מאוד, שנבנה עבור אולימפיאדת החורף 2022, פועל על תערובת של רוח, סולרית, ומזריקת הידרו באופן דומה, Qing-Tibet משתמשת בגבהים נרחבים של בדיקות אוויריות, אפילו על מנת להפחית את רמת הכוח הסינית.

אתגרים ופתרונות באינטגרציה מחודשת

איכות רשת ועוצמה

רכבות מהירות גבוהה שואבות עומסים גדולים, מתפתלים - במיוחד במהלך האצה מתחנות. מקורות חדשים כמו השמש והרוח הם משתנים ויכולים פתאום לרדת פלט.זה יכול ליצור הפרעות תדירות ומתח על מערכת הכוח של מערכת הכוח המתיחה.כדי להפחית את זה, מפעילי הרכבות הם פריסת בקרה סטטית מתקדמת של קונדסים סטטיים מתקדמים (SVCs) ו ⁇ סטטיים (STATCOM) שיכולים לייצב במהירות את השליטה על חשמל אמיתי, כמו גם על ידי ניהול אנרגיה.

עלויות ההון הראשוניות

התקנת לוחות סולאריים, טורבינות רוח, או בנקים סוללה לאורך אלפי קילומטרים של מסדרון רכבת דורש השקעה גבוהה משמעותית.עם זאת, המגמה היא כלפי מטה: עלויות PV סולאריות נפלו 90% מאז שנת 2000.

שימוש בקרקע וסכסוכים סביבתיים

זכויות רכבת הן ליניאריות ולעתים קרובות צרות, מגבילות את האזור הזמין עבור חוות סולאריות גדולות. התקנת לוחות על מחסומים רעש או גגות התחנה נמנעים מבעיות רכישת קרקעות, אך מייצרת פחות כוח. פרויקטים מתחדשים גדולים יותר חייבים להיות ממוקמים מחוץ לקורידור, הדורש קווי שידור נוספים ושימוש קרקעיים שעשויים להתנגש עם בתי גידול חקלאיים או טבעיים.

מדיניות וגדרות סודיות

במדינות רבות, מערכות כוח רכבת מטופלות כ"רשתות חדירה" נפרדות עם מסגרות רגולטוריות משלהם אשר עשויות לא לאפשר לגלגל חשמל מ גנרטורים פרטיים או מ"מ"ל, תשלום חיבור לרשתות קטנות של מתקנים מתחדשים יכול להיות בלתי-מחייב.הפגיעה במדיניות - לדוגמה, המאפשר מפעילי הרכבות לרכוש ישירות באמצעות PPAs או למכור עודף חשמל בחזרה לרשת - מאיץ את האינטגרציה של האיחוד האירופי ל-Feratives:

פרספקטיבה עתידית: טכנולוגיות ומערכות

אינטליגנציה מלאכותית לחיזוי ולייעל

שילוב משתנים מתחדשים דורש נתונים מדויקים של יום ראש ויומיומי תחזית של הן פלט מתחדשים והן תחנת כוח רכבת הביקוש.מודלים למידת מכונה כי נתונים מזג אוויריים, לוחות זמנים לרכב, וצריכה היסטורית יכולה לחזות עומס נטו עם דיוק גבוה. תחזיות אלה להאכיל לתוך מערכות ניהול אנרגיה בזמן אמת, אשר מחליט מתי לגבות או שחרור אחסון, כאשר לצייר מהרשת, וכאשר לרפא את הדור המתחדש לכדי יעילות גבוהה כדי למנוע מסלולים של יעילות (כמו גם) כדי לנטרלטרה (כלומר, כדי לנטרלקבוע את לוחות זמנים של לוח זמנים מהירים).

הבא: אחסון אנרגיה

מעבר ליתיום-יון, סוללות מוצקות של מדינתיות, וניל Redox Flow סוללות, מימן ירוק (עבור משך זמן ארוך יותר) יכול לעצב מחדש סוללות רשת איזון. Flow, במיוחד, להציע חיי מחזור בלתי מוגבלים וקיבולת אנרגיה מחוספסת, מה שהופך אותם מתאימים לאחסון שבועי או עונתי.עבור יישומים לרכבת-ל-לפרקים, החיסגוניים מחדש יכול בסופו של דבר להיות משולב עם אחסון חלק לצד השני של השני, על ידי חומרים, על ידי מטה אנרגיה, על פני כמה לחץ אווירי-שני, על פני השטח המגנטיים, והופכים את הפחתת לחץ על פני זמן קצר יותר, על פני השטח (חלק מהחומרים).

רכב אל-גריד ו-Bdirectional Charging

למרות שרכבות מהירות גבוהות אינן חורגות כמו מכוניות חשמליות, הרעיון של שימוש בבנקים סוללות חוצות בתחנה כמו תחנות כוח וירטואליות ניתן להרחיב. כאשר רכבת נמצאת במונחינוס, סוללות הסוללות שלה (אם מצויד) יכול לפנות באופן תיאורטי חזרה לתחנה כדי לתמוך ברשת.כמה יצרנים טבעיים מפתחים רכבות מהירות היברידית או חשמלית שיכולה לפעול על חלקים לא חשמליים אלה יכול להיות מוכחים על ידי סוללות בשלב זה, אך ורק כדי לספק סוללות סולאריות בשלב זה.

רשתות חכמות ומיקרוגרואידים בתחנת הרכבת

תחנות רכבת הן מרכזי אנרגיה המשלבים כוח מתפתל, סוחרים מסחריים, תאורה ציבורית, EV טעינה עבור נוסעים, ועומסי גיבוי. תחנת מיקרוגרריד המחוברת לשמש מקומית, אחסון סוללות, ויחידת חום ועוצמה משולבת (אם ביוגז) יכול לייעל עלויות אנרגיה ואי עצמו מכשלי רשת.ה-FLT:0Shift2RailFLT:1 מומן פרויקטים כגון מסילות ברזל ותחנות כוח סטנדרטיות כמו גרמניה כולה.

מחזור חיים של פחמן חשבונאות ותעודות

כדי להבטיח כי שילוב מתחדש באמת מקטין את פליטות, מפעילי חייב לאמץ חשבונאות פחמן חזקה כולל היקף 2 והיקף 3 פליטות. תעודות אנרגיה מתחדשת (RECs) או ערבויות של מקור (GOs) יכול לוודא כי החשמל הנצרך הוא תואמים על ידי דור מתחדשים.עם זאת, המבקרים מציינים כי RECs יכול להיות כפול-דיווח או מקור כוח הידרואלקטריק הישן שהיה קיים בכל מקרה, לכן, תוספת - הבטחת מהירות גבוהה - דרישות עבור תפעולי חדש של ציוד רכבת מהירה כגון: 0.1% - 100.

מסקנה: עידן חדש לרכבת גבוהה בת קיימא

שילוב אנרגיה מתחדשת במערכות כוח רכבת מהירות גבוהה כבר לא שאיפה נישה - זוהי מציאות טכנית וכלכלית המיושמת מספרד ליפן. על מערכת השמש במסלולים, וירטואלית PPAs, אחסון בקנה מידה רשת, וניהול אנרגיה אינטליגנטי מוכח שיטות שיכולות לפחמן אפילו עומסי המעבר האינטנסיביים ביותר לאורך מסדרונות התחבורה, העלות, והטעימה הרגולטורית הם אמיתיים עם מהירות גבוהה מאוד, אך ורק עם מהירות גבוהה של פעילות גופנית, אך לא יכולה להיות יעילה יותר, אך ורק כדי להגדיל את עלויות ניהולית התחבורה המהירה של מערכת ההפעלה של סוללות.