Spojení železnice a energie ze Slunce představuje ideální kombinaci

Železnice patří obecně mezi jeden z energeticky nejefektivnějších a současně nejekologičtějších způsobů přepravy osob i nákladu vůbec. Dle loňského reportu Mezinárodní energetické agentury zajišťuje globálně přibližně 8 % přepravního výkonu v osobní a 9 % v nákladní dopravě. Spotřebuje přitom pouhá 3 % energie v oblasti dopravy.

Z tohoto důvodu byl stanoven celoevropský cíl převést do roku 2030 30 % současných výkonů silniční nákladní dopravy (s délkou přepravy nad 300 km) na železniční nebo vodní dopravu. Do roku 2050 by tento podíl měl následně vzrůst na 75 %. Srovnáme-li možnosti železniční a vodní dopravy v České republice, pak např. existující železniční spojení ve stopě ještě nedávno plánovaného kanálu Dunaj–Odra–Labe nabízí pro účely nákladní přepravy zhruba desetinásobnou kapacitu. To vše při výrazně vyšší nákladové i energetické efektivitě. Realitou je, že už dnes železnice doslova zachraňuje mnohé podniky, kterým nabízí přijatelnou alternativu za drahou a nespolehlivou vodní a leteckou nákladní přepravu.

V oblasti osobní železniční dopravy si nově vzniklé sdružení dopravců dalo za cíl zvýšit podíl tohoto způsobu dopravy z dnešních 9 na 14 % a přiblížit se tak úrovni vyspělých evropských zemí. Mezi jednu z dalších priorit patří i rozvoj vysokorychlostních tratí. Ty by do budoucna měly umožnit zvýšení maximální rychlosti vlakových souprav až na 320 km/h.

Kromě plánovaných vysokorychlostních úseků disponuje ČR více než 9500 km železničních tratí, na kterých operuje celá řada nákladních a osobních dopravců. Problémem, kterému budou do budoucna čelit provozovatelé železniční infrastruktury i jednotliví dopravci, jsou zvýšené provozní náklady spojené s růstem cen elektřiny a paliv.

Jedním z možných způsobů, jak tyto náklady snížit, je zapojení obnovitelných zdrojů energie (OZE), zejména fotovoltaiky (FV). Ta zaznamenala v posledních letech pokles sdružených nákladů na výrobu elektřiny o přibližně 90 %. I když lze v letošním roce očekávat mírné zvýšení těchto nákladů (o cca 10 až 15 %), stále se v našich podmínkách bude jednat o jeden z nejlevnějších zdrojů energie. To poskytuje dostatečný prostor jak pro úspory provozních nákladů, tak motivaci pro investory při realizaci projektů tohoto typu.

FV je současně velmi flexibilní co se možných způsobů využití týče. V případě železniční dopravy lze mluvit například o těchto oblastech:

• Napájení bezdrátových senzorů napojených na železniční infrastrukturu.
• Napájení prvků bezdrátové železniční komunikace (systém GSM-R).
• Napájení prvků zabezpečovacího zařízení.
• Krytí vlastní spotřeby v drážních budovách.
• Napájení pomocných systémů kolejových vozidel (vnitřní osvětlení, ventilace, klimatizace apod.).
• Pohon samotných kolejových vozidel.

Pro použití FV v oblasti pohonu kolejových vozidel hovoří mimo jiné tyto skutečnosti:

• Existující hardware. Velká část kolejových vozidel jsou z principu "elektromobily".
• Zmíněná vysoká energetická efektivita umožňující účinné využití takto vyrobené energie. Dle v úvodu zmíněného reportu Mezinárodní energetické agentury vyžaduje železniční doprava přibližně dvanáctkrát méně energie na osobokilometr v porovnání s leteckou nebo osobní automobilovou dopravou.
• Kolejová vozidla operují v definovaných trasách, kde lze velmi dobře predikovat energetické toky a úměrně tomu dimenzovat použitou energetickou technologii.

Kromě zmíněného se nabízí synergický efekt s dalším rozvojem OZE: denní špička výkonu FV elektráren je do značné míry shodná se špičkou poptávky po elektřině pro vlakovou dopravu. Elektřinu vyrobenou v těchto elektrárnách lze za určitých podmínek využít k přímému napájení trakční soustavy (bude detailněji řešeno v jednom z dalších dílů), aniž by to vyžadovalo jakékoliv úpravy na kolejových vozidlech. Toho lze využít mimo jiné v případech, kdy budování nových FV elektráren naráží na problémy s připojením k elektrické síti z důvodu její nedostatečné kapacity v dané oblasti.

V případě neelektrifikovaných tratí lze zase využít vozidel vybavených palubními bateriemi. V čase, kdy tato vozidla budou mimo provoz, je možné využít kapacity jejich baterií pro účely stabilizace elektrizační soustavy.

Využití FV v kolejové dopravě má kromě svých pozitiv také stinné stránky. Patří mezi ně např. tyto:

• Zavádění nových technologií do relativně konzervativního prostředí, které se současně vyznačuje vysokými nároky na bezpečnost. S tím také souvisí množství specifických předpisů, kterými je nutné se řídit.
• Nestálost výroby z FV v čase a s tím spojená nutnost použít v některých případech vhodně dimenzovaný systém pro ukládání energie, což zvyšuje investiční i provozní náklady.
• Zvýšené znečištění fotovoltaických panelů, nacházejících se v bezprostřední blízkosti železnice, tzv. polétavou rzí (anglicky industrial fallout). Zdrojem polétavé rzi je obrušování kolejí, případně trolejového vedení.

I přes existující omezení může FV významně přispět ke zvýšení konkurenceschopnosti a udržitelnosti tohoto způsobu dopravy. Další díly tohoto seriálu budou řešit konkrétní příklady využití FV v železniční praxi.



Autor: Ondřich Sklenář (autor je analytikem Asociace pro mezinárodní otázky)

FOTO: Deutsche Bahn