Các khu vực đường sắt của Đức có tiềm năng năng lượng mặt trời 37,6 GW

Fraunhofer ISE của Đức đã xác định được tiềm năng đáng kể để triển khai quang điện dọc theo mạng lưới đường sắt của Đức. Nó phát hiện ra rằng các khu vực trong phạm vi 2 km từ trạm biến áp có thể chứa tới 37,6 GW công suất năng lượng mặt trời.

Viện cho biết các bộ biến tần cho phép cấp nguồn trực tiếp-vào lưới đường sắt sẽ là chìa khóa để vượt qua các rào cản thị trường và quy định cho đến nay vẫn hạn chế việc lắp đặt như vậy. Những phát hiện này bắt nguồn từ dự án nghiên cứu "PV4Rail", do Bộ Kinh tế và Năng lượng Liên bang tài trợ, nhằm tìm cách tích hợp quang điện trực tiếp vào lưới đường sắt một pha 16,7-hertz của đất nước.

Andreas Hensel, giám đốc dự án PV4Rail tại Fraunhofer ISE cho biết: “Tuy nhiên, một phần đáng kể nhu cầu năng lượng trong lưới điện đường sắt có thể được đáp ứng bởi quang điện mặt trời vì tiềm năng của các khu vực quang điện dọc theo các tuyến đường sắt cao hơn nhiều lần so với lượng năng lượng cần thiết trong lưới điện đường sắt”.

Fraunhofer ISE ước tính tiềm năng sản xuất hàng năm là 32.920 GWh từ các hệ thống năng lượng mặt trời gần các trạm biến áp đường sắt, so với khoảng 7.500 GWh nhu cầu điện cho hoạt động tàu hỏa vào năm 2023. Tiềm năng này có thể còn cao hơn khi xét đến gần 8.000 km lưới điện do nhà điều hành đường sắt quốc gia Deutsche Bahn vận hành.

Mặc dù Đức đã thử nghiệm một số dự án thí điểm nhưng chúng vẫn bị hạn chế bởi khả năng tương thích của lưới điện và công nghệ biến tần. Vensys Elektrotechnik GmbH, một đối tác trong dự án, đã phát triển một bộ biến tần trung tâm 2 MW chia thành hai phần 1 MW. Một trong những thiết bị được thử nghiệm tại phòng thí nghiệm của Fraunhofer ISE đã đạt hiệu suất 96,6%.

Fraunhofer ISE cũng đã phát triển hệ thống điều khiển cho hoạt động biến tần hình thành lưới, phân tích các tùy chọn kết nối dựa trên kích thước hệ thống. Các hệ thống PV lên đến 5 MW có thể cấp điện trực tiếp vào đường dây trên không, trong khi các hệ thống lên đến 12 MW sẽ cần kết nối qua thanh cái tại các trạm biến áp. Các hệ thống lớn hơn, lên tới 40 MW, sẽ cần các trạm biến áp chuyên dụng có máy biến áp và thiết bị đóng cắt để tích hợp vào mạng lưới đường sắt 110 kV.

Áo đã chứng minh khả năng tích hợp năng lượng mặt trời-quy mô lớn vào mạng lưới đường sắt của mình, với nhiều hệ thống có công suất trên 10 MW cấp điện trực tiếp vào mạng. Tuy nhiên, Fraunhofer lưu ý rằng các tiêu chuẩn kết nối-lưới điện giữa ÖBB và Deutsche Bahn của Áo có sự khác nhau.

Do các yêu cầu về kỹ thuật và an toàn của mạng lưới đường sắt của Đức, hiện chỉ có thể sử dụng bộ biến tần ép điện áp-. Fraunhofer cho biết hành vi này đã được xác thực trong các mô phỏng của dự án PV4Rail và có thể tiến tới triển khai-thế giới thực trong giai đoạn-tiếp theo.