Transporte ferroviário fotovoltaico: como funciona?

As empresas ferroviárias podem instalar módulos solares no teto dos trens para gerar energia para serviços de bordo, como ar-condicionado, iluminação e segurança. Eles também podem instalar painéis solares próximos ou em trilhos de trem para gerar eletricidade para operar trens e distribuir energia para a rede.

Isso poderia fornecer uma solução para redes ferroviárias que dependem fortemente de redes de distribuição, já que algumas redes estão se aproximando da capacidade total e carecem do financiamento necessário para expandir sua capacidade.

Embora seja difícil garantir a capacidade da rede para fornecer eletricidade renovável para alimentar as redes ferroviárias, ao instalar a geração fotovoltaica para uso próprio, as operadoras podem reduzir sua dependência de redes de rede sobrecarregadas.

A Agência Internacional de Energia (IEA) previu em 2019 que a rede ferroviária global poderia expandir de 1,6 milhão de quilômetros em 2016 para 2,1 milhões de quilômetros em 2050, um aumento de 34%. Isso aumentaria a demanda de eletricidade do setor para cerca de 700 TWh, exigindo a instalação de capacidade adicional de geração de energia. A energia renovável oferece uma solução para aumentar o fornecimento de energia enquanto reduz as emissões de CO2 do setor de transporte.

O Trem Fotovoltaico (Pvtrain), um projeto executado pela principal operadora ferroviária da Itália, Trenitalia, foi a primeira tentativa na Europa de testar a viabilidade do uso de células fotovoltaicas para carregar acumuladores a bordo.  

O projeto decorreu de novembro de 2003 a outubro de 2005, com um período de observação iniciado em julho de 2003. Durante o período de observação, os protótipos de trens consumiram 1.378,42 kWh de eletricidade, reduzindo a emissão de CO2 em 1.033,82 kg.

Entre agosto de 2004 e outubro de 2005, os protótipos consumiram 159,3 kWh, o que foi suficiente para alimentar os acumuladores de bordo e reduzir as emissões de CO2 em 119,95 kg. Os protótipos de vagões de carga consumiram 540 kWh, o suficiente para alimentar as fechaduras elétricas e reduzir a emissão de CO2 em 405,51 kg.

Estima-se que, para cada kWh de eletricidade gerada, o uso de módulos fotovoltaicos emita 750 g a menos de CO2 na atmosfera. Além disso, o fluxo constante de corrente elétrica prolonga a vida útil dos acumuladores de bordo.

Transporte ferroviário fotovoltaico: os benefícios

Em dezembro de 2022, as operadoras ferroviárias francesas SNCF Reseau e INES anunciaram uma colaboração para desenvolver sistemas fotovoltaicos para permitir que as redes ferroviárias usem eletricidade renovável.

A colaboração visa:

• reduzir as perdas de energia

• otimizar custos

• aumentar a eficiência da geração fotovoltaica

• aumentar a digitalização

• melhorar a confiabilidade

Conversores inovadores conectarão módulos de corrente contínua de média tensão (MVDC) à microrrede. A microrrede demonstrará como aumentar a produção fotovoltaica de forma eficiente enquanto interconecta ativos dentro da rede MVDC. A microrrede MVDC se conectará à rede principal por meio de um transformador de estado sólido (SST), com o objetivo de operar um sistema inteligente.

Transporte ferroviário fotovoltaico: as preocupações

Embora o transporte ferroviário fotovoltaico tenha o potencial de fornecer soluções para o fornecimento de energia da infraestrutura ferroviária e reduzir as emissões de CO2, há desafios que o setor deve enfrentar.

O custo de instalação de painéis fotovoltaicos em trens permanece muito proibitivo para ser viável em grande escala. Por exemplo, em 2017, a Austrália operou um trem 100% movido a energia solar com um sistema fotovoltaico de 6,5 kW instalado nos telhados de seus dois vagões. A bateria alimentava o trem para 6-7 viagens de ida e volta em sua via de 3 km e havia um sistema de 30 kW instalado na estação de trem para recarregar a bateria.

No entanto, com um custo de A $ 6 milhões, o trem teria que fazer 350 viagens de ida e volta por dia para se manter viável, o que não era viável devido ao horário limitado durante o dia. Os sistemas fotovoltaicos de telhado na Índia são usados ​​apenas para alimentar as luzes a bordo dos trens para manter os custos baixos.

A conversão de ferrovias para funcionar com energia fotovoltaica também apresenta um desafio devido aos grandes volumes de eletricidade que consomem. O Reino Unido lançou um sistema solar fotovoltaico de 30 kW em 2019 para fornecer eletricidade diretamente a uma estação de trem para alimentar a sinalização e as luzes. Mas, dado que os trens do Reino Unido consomem 4,05 GWh de eletricidade anualmente, seria difícil instalar capacidade solar suficiente para operar totalmente uma rede ferroviária.