كريس بارانيوكمراسل التكنولوجيا
وكالة فرانس برس عبر غيتي إيماجزكل يوم، يمر آلاف الركاب المتجهين إلى الجنوب الغربي على متن القطارات التي تغادر محطة ألدرشوت، عبر مجموعة من الألواح الشمسية الموجودة بجوار القضبان. قليلون، إن وجد، قد يلاحظون التثبيت. لكن القطار الذي يستقلونه يستمد قوته منه.
يقول ليو موراي، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Riding Sunbeams، وهي شركة ناشئة تهدف إلى استخدام موارد الطاقة المتجددة لمشاريع كهربة السكك الحديدية: “في فترة ما بعد الظهيرة المشمسة، إذا كنت تستقل قطارا عبر ألدرشوت، فإن القليل من الطاقة لهذا القطار سيأتي من تلك الألواح الشمسية”.
قامت شركة Riding Sunbeams ببناء مصفوفة Aldershot في عام 2019. إنها صغيرة الحجم حيث تبلغ 40 كيلووات فقط – أي ما يعادل حوالي 10 من مصفوفات الطاقة الشمسية الموجودة على السطح والتي قد تجدها في منزل بريطاني نموذجي. لكنه يوضح كيف يمكن لمصادر الطاقة المتجددة أن تغذي السكك الحديدية مباشرة.
ليس هذا فحسب، بل يقول موراي إنها حاليا المجموعة الشمسية الوحيدة في البلاد التي توفر الطاقة مباشرة للسكك الحديدية لتحريك القطارات. ويضيف: “إذا كنت تعمل في السكك الحديدية، فهذه أرخص كهرباء يمكنك شراؤها”.
في جميع أنحاء البلاد، وفي جميع أنحاء العالم، لا تزال العديد من القطارات تعمل بالديزل – وهو الوقود الأحفوري. للتحول إلى الكهرباء، كان لدى مشغلي السكك الحديدية تقليديًا خياران: السكك الحديدية المكهربة، أو الخطوط الهوائية التي تتصل بها القطارات بمنساخ يشبه الذراع على أسطحها. قد يكون تثبيت أي من هذه الأنظمة مكلفًا وصعبًا من الناحية الفنية.
لكن المهندسين يعملون على طرق جديدة لتنفيذ مثل هذه التقنيات، كما تظهر بدائل مختلفة تمامًا، مما قد يؤدي إلى تسريع مشاريع الكهرباء.
غالبًا ما يكون العائق الرئيسي أمام الكهربة هو القيود المفروضة على شبكة الكهرباء المحلية – فمن الصعب الوصول إلى اتصال كبير لتشغيل قطاراتك. يقول موراي: “هذه المشكلة أصبحت أسوأ بكثير”.
ولهذا السبب فهو يرى أن الألواح الشمسية مفيدة جدًا في تمكين مشاريع كهربة السكك الحديدية.
يقول موراي إنه، بعد مشروع ألدرشوت، كان يأمل أن تستمر شركة Riding Sunbeams في بناء طيار تجاري واسع النطاق. لكن مشاكل التمويل اعترضت الطريق.
ومع ذلك، فإن شركة Network Rail، التي تمتلك وتحافظ على البنية التحتية للسكك الحديدية في بريطانيا العظمى، تبحث الآن عن موردين لمشاريع الطاقة المتجددة على جانب السكك الحديدية.
يقول موراي: “هذا هو الحدث الكبير”، موضحاً أن شركته تخطط لتقديم عطاءات للحصول على عقد.
ركوب أشعة الشمسغير أن المشاريع الجديدة تجلب تعقيدات جديدة. في ألدرشوت، كان المسار مكهربًا بالفعل – وكان الأمر عبارة عن حالة توصيل الألواح الشمسية بهذا النظام الحالي.
لكن بالنسبة للقطارات التي تقوم بإيقاف تشغيل الديزل والذهاب إلى الخطوط الهوائية، فإن الاستفادة من الطاقة الشمسية أصعب. وذلك لأن الألواح الشمسية تنتج كهرباء التيار المباشر (DC) بينما تستخدم الخطوط الهوائية التيار المتردد (AC).
ومع ذلك، هناك جهود جارية في إنجلترا لتطوير جهاز محول جديد يمكنه حل هذه المشكلة.
وبشكل منفصل، تم مؤخراً انتخاب كولتون جانكشن بين ليدز ويورك، وهو أسرع تقاطع للسكك الحديدية في المملكة المتحدة – حيث تصل سرعة القطارات فيه إلى 125 ميلاً في الساعة – بمساعدة البرمجيات التي تم تطويرها في جامعة هيدرسفيلد.
يقوم البرنامج بإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لنظام الخطوط الهوائية، مما يسمح للمهندسين بالتخطيط لبنائه بتفاصيل دقيقة – مما يؤدي إلى خفض التكاليف عن طريق إزالة الحاجة إلى أشكال معينة من الاختبار والتقييم التقليدي.
يقول جواو بومبو، المدير المساعد لمعهد أبحاث السكك الحديدية التابع للجامعة: “تم تحديد كل شيء في البرنامج فيما يتعلق بالقياسات”. “جميع القطارات تعمل بأقصى سرعة عند هذا التقاطع منذ أغسطس.”
نيفوموولكن هناك أفكار مختلفة تمامًا للكهرباء. قامت شركة Nevomo البولندية الناشئة بتطوير نظام دفع كهرومغناطيسي. لقد تم تعديله وتحديثه على المسار الحالي عن طريق تركيب كابل ألومنيوم سميك في حاوية تمتد بين القضبان. وهذا يولد مجالًا مغناطيسيًا قويًا بما يكفي لدفع سيارات الشحن المجهزة بالمغناطيس.
يقول بن باكزيك، المؤسس والرئيس التنفيذي: “نحن نتخلص من القاطرات تماما”. “تصبح كل عربة مستقلة. ويمكنها أيضًا العمل في مجموعات.”
إحدى الفوائد الرئيسية لهذه التكنولوجيا، كما يقول باتشيك، هي أنها تسمح للمشغلين بإيقاف عربات الشحن بسرعة كبيرة – ونتيجة لذلك، يعني ذلك أنهم يستطيعون، من حيث المبدأ، وضع الكثير من العربات المتحركة بشكل مستقل بشكل آمن بالقرب من بعضها البعض نسبيًا على امتداد واحد من السكك الحديدية، مما يزيد من كثافة نقل البضائع في منطقة معينة.
وتأمل شركة نيفومو في إطلاق تطبيقات عملية لتقنيتها في مصنع للصلب في بريمن بألمانيا وفي ميناء بالهند العام المقبل.
وستكون هذه صغيرة الحجم نسبيًا، حيث يغطي كل منها مسافات أقل من كيلومتر واحد (0.6 ميل). لكن السيد باتشيك يأمل في رؤية منشآت أكبر في المستقبل. “في بيئة محافظة تمامًا مثل السكك الحديدية، نحتاج إلى إثبات ذلك بشكل صحيح أولاً.”
ويضيف أنه سيكون من الممكن أتمتة حركة العربات التي تعمل بالدفع الكهرومغناطيسي، على الرغم من أنه سيتم التحكم فيها في البداية عن بعد بواسطة مشغلين بشريين.
جامعة برمنجهاموفي الولايات المتحدة، تعمل شركة Parallel Systems أيضًا على كهربة عربات الشحن الفردية حتى تتمكن من التحرك بشكل مستقل حول شبكة السكك الحديدية – ولكن بطريقة مختلفة تمامًا، باستخدام البطاريات. ويقول المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي مات سولي إن سيارات الشركة سيصل مداها إلى 800 كيلومتر.
ويصفها بأنها مثل نقل الحزم حول مركز التوزيع – “الشحن المتناثر”، وعلى عكس قطارات الشحن التقليدية التي تجرها قاطرات والتي يمكن أن يصل طولها إلى أكثر من كيلومترين. يقول سولي: “نحن نركز على القيام بالأشياء الأقصر التي لا يقومون بها”.
ويضيف أنه لا يهدف إلى استبدال قاطرات الشحن، بل إلى تقديم خدمة توصيل تعتمد على السكك الحديدية يمكنها التنافس مع النقل بالشاحنات. ويقول: “إذا استحوذنا ببساطة على 10% من سوق النقل بالشاحنات، نكون قد ضاعفنا صناعة السكك الحديدية”.
يقول ستيوارت هيلمانسن من جامعة برمنجهام، الذي عمل مع شركة Riding Sunbeams في الماضي، إن تنظيم حركة قطارات الشحن الفردية على شبكة السكك الحديدية الحالية يمكن أن يكون “صعبًا للغاية – بالتأكيد على شبكة السكك الحديدية الحالية”. [British] السكك الحديدية”.
ولكنه يقول إن التكنولوجيات الجديدة تساعد في تسهيل عملية التحول إلى الكهرباء ــ وأن القطارات المكهربة بشكل عام أصبحت الآن الخيار الأمثل لخطوط السكك الحديدية الجديدة.
ويقول: “كل هذه التقنيات مجدية ماديًا ويمكن أن تنجح، والأمر يتعلق بإدارة دراسة الجدوى”.
