Güney Kore'de demiryolu rayları güneş enerjisi için kullanılabilir

Demiryolu hatlarının arasına güneş panelleri yerleştirilecek

Araştırmada Güney Kore'nin Busan kentindeki Gaya ve Donghae hatları, Seul Metro Hattı'nin yer üstündeki bölümleri, Daegu Metro Hattı ve Seul ile Busan'ı birbirine bağlayan Gyeongbu Hattı'nın uygun açık bölümleri incelendi. Araştırmacılar, hangi bölümlerin güneş paneli kurulumu için uygun olduğunu belirlemek amacıyla OpenStreetMap'teki demiryolu geometrilerinden ve Güney Kore'ye ait dijital yüzey modeli verilerinden yararlandı. Bu kapsamda tüneller, viyadükler ve yıl boyunca gölgelenme kaybının yüzde 15'in üzerine çıktığı ray bölümleri çalışma dışında bırakıldı. Böylece güneş panellerinin yeterli güneş ışığı alabileceği bölümler belirlendi. Yapılan tarama sonucunda toplam 28,4 kilometrelik demiryolu koridorunun ve 39.760 metrekarelik alanın güneş enerjisi kurulumu için uygun olduğu tespit edildi.

Araştırmacılar, rayların arasına 1,05 metre genişliğinde esnek monokristal silikon güneş panelleri yerleştirileceği bir senaryoyu ele aldı. Panellerin ray başından her iki tarafta da en az 150 milimetre mesafede olması öngörüldü. Yüzde 21,4 nominal verimliliğe sahip paneller kullanıldığında, söz konusu alanın toplam 8,51 MW'lık kurulu güce ev sahipliği yapabileceği hesaplandı.

Çalışmada kullanılan güneş enerjisi üretim modeli, Busan'da çatılara kurulmuş güneş panellerinden 17 ay boyunca elde edilen gerçek üretim verileriyle doğrulandı. Araştırmacılar ayrıca demiryollarında oluşabilecek tozlanmayı dikkate alarak yüzde 3,5 oranında kirlenme kaybı varsaydı. Bunun 1 puanlık bölümünün demiryollarına özgü tozlanmadan kaynaklanabileceği kabul edildi. Bunun yanında DC kablolama ve panel uyumsuzluğundan kaynaklanan toplam yüzde 2'lik kayıp ile yüzde 97,5 inverter verimliliği de hesaplamalara dâhil edildi.

Demiryollarının elektrik ihtiyacı güneş enerjisiyle karşılanabilir

Araştırmanın en dikkat çekici noktalarından biri, üretilen elektriğin doğrudan demiryolu sisteminde kullanılma ihtimalini gündeme getiriyor olması. Çünkü demiryolları, özellikle elektrikli trenlerde düzenli ve öngörülebilir bir elektrik tüketimine sahip. Araştırmacılar da bu nedenle güneş panellerinden üretilecek elektriği saatlik çekiş enerjisi talebiyle karşılaştırarak ne kadarının doğrudan kullanılabileceğini, ne kadarının şebekeye aktarılabileceğini ve ne kadarının boşa gideceğini hesapladı.

Simülasyonlara göre 8,51 MW'lık kurulu güç yıllık yaklaşık 9,95 GWh elektrik üretebiliyor. Sistemin kapasite faktörü ise yüzde 13,4 olarak hesaplandı. Enerji depolama kullanılmadığında güneş panellerinin ürettiği elektriğin yüzde 62,3'ü doğrudan trenlerin elektrik ihtiyacıyla aynı zaman diliminde kullanılabiliyor. Geriye kalan yüzde 37,7'lik bölümün yüzde 19,8'i elektrik şebekesine aktarılacağı, yüzde 17,8'lik kısmının ise talep bulunmadığı için kullanılamayacağı öngörülüyor.

Araştırmacılar bu sorunu batarya kullanarak azaltmanın da mümkün olduğunu ortaya koydu. Kilovat başına 0,5 kWh kapasiteli bir batarya sistemi kullanılması durumunda, kullanılamayan güneş enerjisinin toplam üretim içindeki payının yüzde 8,5'e kadar düşürülebileceği hesaplandı. Ancak batarya kullanımı sistemin maliyetini de artırıyor. Araştırmaya göre depolama sırasında oluşan enerji kayıpları da hesaba katıldığında, batarya kullanıldığında elektrik üretiminin maliyeti yaklaşık yüzde 10 yükseliyor.

Peki demiryoluna güneş paneli kurmak ekonomik olarak mantıklı mı?

Ayrıca Bkz.Çin, dev ölçekli basınçlı hava enerji depolama tesisini devreye alıyor

Araştırmacılara göre sonuçlar, özellikle arazi bulmanın zor olduğu yoğun şehirlerde demiryolu altyapısının yalnızca ulaşım amacıyla değil, aynı zamanda yenilenebilir enerji üretimi için de kullanılabileceğini gösteriyor. Ancak sistemin ekonomik açıdan uygulanabilirliği, özellikle kurulum maliyetleri ve kamu sübvansiyonlarına önemli ölçüde bağlı görünüyor.