太陽能板供電列車 鐵路電氣化創新方案加速發展

每天，從奧爾德肖特車站出發往西南方向的數千名乘客，都會經過鐵軌旁的一組太陽能板。或許很少有人會注意到這項裝置，但他們所搭乘的列車，正從這些太陽能板汲取動力。 「在陽光充足的午後，如果你搭乘經過奧爾德肖特的列車，這趟列車的動力將有一部分來自這些太陽能板，」Riding Sunbeams聯合創辦人兼執行長里歐·穆雷（Leo Murray）表示。這家新創公司專注於利用可再生能源推動鐵路電氣化項目。 Riding Sunbeams於2019年建置奧爾德肖特太陽能裝置，規模僅40千瓦，相當於英國一般住家屋頂約10套太陽能系統。但該裝置證明了再生能源可直接為鐵路供電。 穆雷進一步指出，這目前是國內唯一直接向鐵路供電推動列車的太陽能系統。「對鐵路業者來說，這是你能買到最便宜的電力，」他補充道。 國內外許多列車至今仍以柴油——一種化石燃料運行。傳統上，鐵路業者若想轉為電力驅動，主要有兩種選擇：鐵軌供電或車頂集電弓連接的架空電線。但兩種系統的建置成本高昂且技術門檻高。 然而，工程師正積極開發新技術，另類方案也陸續浮現，有望加快電氣化進程。 電氣化的一大障礙往往是當地電網的限制——很難取得大規模電力連接來驅動列車。「這個問題變得越來越嚴重，」穆雷說。 這正是他認為太陽能板對鐵路電氣化至關重要的原因。 穆雷提到，奧爾德肖特計畫完成後，他原盼Riding Sunbeams能進一步建置全規模商業試驗計畫，但資金問題使計畫受阻。 如今，負責英國鐵路基礎設施的英國鐵路網公司（Network Rail）正尋找路側再生能源計畫供應商。 「這將是重大突破，」穆雷表示，他的公司正計畫投標該合約。 不過，新計畫也帶來新挑戰。奧爾德肖特案的軌道已電氣化，僅需將太陽能板接入現有系統即可。 但對於從柴油轉為架空電線的列車，利用太陽能則較為困難，因太陽能板輸出直流電（DC），而架空電線使用交流電（AC）。 目前英格蘭正積極開發新型轉換裝置以解決此問題。 另外，位於利茲與約克之間的科爾頓交匯處——英國最快鐵路交匯點（列車時速可達125英哩）——近期透過哈德斯菲爾德大學開發的軟體完成電氣化。 該軟體建立架空電線系統的3D模型，讓工程師能以極細緻的規格規劃施工，透過免除部分傳統測試流程來降低成本。 「所有規格細節都在軟體中明確標示，」該校鐵道研究院副院長若昂·龐博（João Pombo）表示，「自八月以來，所有列車皆以最高速行駛於該交匯處。」 另有完全不同的電氣化解決方案。波蘭新創公司Nevomo開發出電磁推進系統，將粗鋁電纜嵌入軌道間的封閉裝置。此系統產生的磁場足以推動裝設磁鐵的貨運車廂。 「我們完全省去機車頭，」創辦人暨執行長本·帕切克（Ben Paczek）表示，「每節車廂獨立運作，亦可成組行駛。」 帕切克指出，該技術的主要優勢在於能迅速使貨運車廂停車，理論上可讓多節獨立移動的車廂在同一路段緊密排列，提升特定區域的貨運密度。 Nevomo預計明年在德國不來梅的鋼鐵廠及印度某港口啟用該技術，規模均不超過1公里。帕切克希望未來能擴大應用，「在鐵路這種相對保守的產業，我們必須先充分展示其可行性。」 他補充，電磁推進車廂未來可實現自動化運行，但初期仍由人工遠端控制。 美國的Parallel Systems公司則以電池為個別貨運車廂供電，實現網路內獨立移動。該公司聯合創辦人兼執行長馬特·索爾（Matt Soule）表示，其車廂續航力達800公里。 他將此模式類比為配送中心內的包裹流動——「原子化貨運」，與傳統長達2公里以上的機車牽引貨列截然不同。「我們專注於處理現有服務未能觸及的短程運輸，」索爾表示。 他強調，目標並非取代貨運機車，而是提供能與卡車運輸競爭的鐵路配送服務。「若僅搶占10%的卡車市場，鐵路產業規模即可翻倍，」他說。 曾與Riding Sunbeams合作的伯明翰大學史都華·希爾曼森（Stuart Hillmansen）指出，在現有鐵路網路協調個別貨運列車的運行「確實具有挑戰性——尤其在英國鐵路系統」。 但他表示，新技術正協助電氣化進程，且電氣化列車現已成為新建鐵路的首選方案。 「所有技術在物理上皆可行，關鍵在於如何建立可行的商業模式，」他總結道。