今年6月6日早上，一列坐滿學(xué)生和上班族的列車緩緩駛離比利時最大港口城市安特衛(wèi)普中央車站。列車以65公里的時速平穩(wěn)穿過市中心，看上去與平時的火車沒有任何區(qū)別。然而，圍坐在調(diào)度中心大屏幕監(jiān)視器前的工程師們，心情卻無法平靜：如果這列火車順利抵達(dá)目的地，那么在場的所有人都將是一段歷史的見證者——這列外表看上去再普通不過的火車，其運行所需的部分動力，并非來自煤炭、石油或者核電站，而是由16000塊設(shè)置在一段隧道頂板的太陽能電池提供。
世界上首列太陽能“綠色火車”線路的成功運行，提醒人們思考這樣一個問題：鐵路現(xiàn)代化，除了“350公里/小時”、“380公里/小時”這些令人心跳加速的數(shù)字，使用更多的清潔能源、以及更少的列車污染排放，是否也應(yīng)該成為一個考量的指標(biāo)？
利用太陽能為交通工具動力，是未來交通運輸?shù)囊粋€重要發(fā)展方向。雖然目前大部分火車已經(jīng)采用電力作為驅(qū)動能源，但其中絕大多數(shù)車輛使用的電力來自非綠色能源，比如來自火力發(fā)電站的電力。但比利時在今年6月開通的這條部分使用太陽能的火車，為太陽能及其他清潔能源在大型鐵路運輸系統(tǒng)內(nèi)的使用，創(chuàng)造一個成功的先例——比利時工程師們在一段長達(dá)3.5公里的火車軌道上方修建了一段“太陽能隧道”，每隔幾公里，列車的動力系統(tǒng)就會接入沿線的這套太陽能能源裝置補充能量?！?/p>
今年6月6日早上，一列坐滿學(xué)生和上班族的列車緩緩駛離比利時最大港口城市安特衛(wèi)普中央車站。列車以65公里的時速平穩(wěn)穿過市中心，看上去與平時的火車沒有任何區(qū)別。然而，圍坐在調(diào)度中心大屏幕監(jiān)視器前的工程師們，心情卻無法平靜：如果這列火車順利抵達(dá)目的地，那么在場的所有人都將是一段歷史的見證者——這列外表看上去再普通不過的火車，其運行所需的部分動力，并非來自煤炭、石油或者核電站，而是由16000塊設(shè)置在一段隧道頂板的太陽能電池提供。
世界上首列太陽能“綠色火車”線路的成功運行，提醒人們思考這樣一個問題：鐵路現(xiàn)代化，除了“350公里/小時”、“380公里/小時”這些令人心跳加速的數(shù)字，使用更多的清潔能源、以及更少的列車污染排放，是否也應(yīng)該成為一個考量的指標(biāo)？
利用太陽能為交通工具動力，是未來交通運輸?shù)囊粋€重要發(fā)展方向。雖然目前大部分火車已經(jīng)采用電力作為驅(qū)動能源，但其中絕大多數(shù)車輛使用的電力來自非綠色能源，比如來自火力發(fā)電站的電力。但比利時在今年6月開通的這條部分使用太陽能的火車，為太陽能及其他清潔能源在大型鐵路運輸系統(tǒng)內(nèi)的使用，創(chuàng)造一個成功的先例——比利時工程師們在一段長達(dá)3.5公里的火車軌道上方修建了一段“太陽能隧道”，每隔幾公里，列車的動力系統(tǒng)就會接入沿線的這套太陽能能源裝置補充能量。
乘坐太陽能火車旅行
比利時的這列“太陽能火車”，不像人們常見的太陽能汽車那樣，背部鋪滿了太陽能光合板，而是以建在鐵路軌道上的“太陽能光合隧道”為電站，為列車的運行、鐵路的照明和沿線車站的取暖提供所需的全部能源。比利時稱這是目前“全球的唯一”。實地供電不僅減少能耗，還降低運輸成本。
這條位于安特衛(wèi)普附近的3.5公里長的隧道，初始目的僅是為了減輕列車對周邊環(huán)境的影響。因為鐵路沿線是一片古老的森林，為了保護這片森林免遭砍伐，因此興建了這一隧道；同時隧道也可以遮蔽樹木的墜落，保障列車運行安全。隧道完工后，隧道所屬的地區(qū)政府出于對能源可持續(xù)發(fā)展的考慮，提出改建一條“太陽能鐵路”的設(shè)想。在當(dāng)?shù)匾患姨柲芟到y(tǒng)公司的支持下，成就了這條環(huán)保新能源與可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合的示范工程。
根據(jù)海外媒體的報道，這條太陽能鐵路隧道工程總造價約為1600萬歐元。其隧道頂部有16000塊太陽能電池，總面積將近50000平方米，相當(dāng)于8個籃球場，每年可產(chǎn)生330萬度電，足以滿足這段線路上運行列車的電力需求。根據(jù)測算，如果滿負(fù)荷運行，這段“太陽能隧道”一年可減少2400噸的二氧化碳排放量，當(dāng)然，它還能減少噪音對軌道周邊地區(qū)的影響。
“我們生產(chǎn)的電能不輸入國家電網(wǎng)，而是直接為火車供電。”負(fù)責(zé)建設(shè)的太陽能系統(tǒng)公司相關(guān)人士解釋說。他表示，省略國家電網(wǎng)這一中間環(huán)節(jié)，可以節(jié)省30%的輸電成本。同時，對于列車運營商來說，這是減少碳足跡的完美方式，因為所用空間并不具備其它的經(jīng)濟價值，且該項目能在一年內(nèi)就交付使用。“通過利用就地產(chǎn)生的電力，我們消除了能量損耗和運輸費用。”
研究人員表示，安特衛(wèi)普附近的這段“太陽能光合隧道”只是一種嘗試，目前尚未有大范圍普及的計劃。歐盟能源與運輸部門的官員表示，多個專家小組正在和有關(guān)企業(yè)合作，嘗試?yán)没疖囌净蛘咄＼噹斓捻敳恳约芭R近火車站的大量空地來安裝太陽能電池板，但這些太陽能電池產(chǎn)生的能源，暫時還只能供應(yīng)車站自身的照明、采暖等能源系統(tǒng)的使用。
太陽能火車乘坐起來感覺如何？在一列穿過太陽能隧道的列車上，乘客對該項目表示贊成，其中一位乘客說：“我們知道它是可行的，而且不用付很多電費。我認(rèn)為這是一個很好的開始。”
太陽和風(fēng)能都用起來
由于這只是一段試驗性的太陽能隧道，它的供電能力還比較有限，尚未能徹底取代原有的動力系統(tǒng)，主要為來往列車和附近車站的照明、空調(diào)系統(tǒng)供電。
盡管今年夏季比利時的降雨天數(shù)較多，但項目設(shè)計方稱，壞天氣也是在預(yù)料之中的，他們預(yù)計當(dāng)?shù)孛磕昶骄庹諘r間為900小時。這家公司希望此項目能給他們打開在美國以及世界其他地區(qū)發(fā)展的大門，并堅信未來火車的駐車場就是一個安裝如上充電點的理想場所。
其實，以太陽能為行駛中的火車補充能量并不是新鮮事。2005年10月，意大利鐵路公司展示了歐洲第一輛使用太陽能的火車。這種火車在車廂頂層安裝了太陽能板，當(dāng)然，這些太陽能板吸收的能量并不足以驅(qū)動火車，它只為車上的空調(diào)、照明和安全系統(tǒng)提供能源。與此同時，目前日本的部分火車也使用了這類太陽能板。在英國的威爾士地區(qū)，部分偏遠(yuǎn)的鐵路線也有使用太陽能的火車在運行。
研究人員表示，現(xiàn)代的火車動力基本有兩種，一是內(nèi)燃機車，另一種是電力機車。內(nèi)燃機車動力系統(tǒng)的核心是一臺大功率柴油機，列車靠它來帶動同步主發(fā)電機發(fā)電，然后利用這些電來驅(qū)動牽引電動機，火車在每個軸上有一部牽引電機，以此驅(qū)動火車行駛。電力機車構(gòu)造相對簡單，動力系統(tǒng)的核心是一臺變壓器，靠機車的受電弓把接觸網(wǎng)的電引入機車內(nèi)，通過變壓器變壓再提供給牽引電機。
從理論上講，以太陽能驅(qū)動一列龐大的火車完全可行，但受限于當(dāng)下太陽能發(fā)電、傳輸、儲存等技術(shù)的限制，目前已投入使用的太陽能，其能量密度依然很低——要讓太陽能為軌道上運行的列車提供巨大的動力，需要將沿途軌道全程改成太陽能隧道。要保障夜晚的火車也能用上太陽能電力，則需要軌道沿線安裝數(shù)以萬計的太陽能儲能電池，這項工程以目前的成本來計算，即使是全球最富裕的歐盟國家也難以承受。
盡管為火車供電的“太陽能隧道”十分昂貴，但是一些研究人員認(rèn)為應(yīng)逐步推廣這個項目，因為太陽能隧道一旦建成，就可以持續(xù)地用上幾十年甚至上百年，后期只需要較低的維護成本，而帶來的能源卻相當(dāng)可觀。另外，太陽能隧道減少了二氧化碳的排放量，為保護環(huán)境所作的貢獻(xiàn)，無法用金錢衡量。
德國率先打造“綠色鐵路”
事實上，不只比利時方面有類似使用風(fēng)能、水電和太陽能等可再生能源運營鐵路的想法。
就歐盟而言，交通碳排目前已占到該地區(qū)碳排總量的1/4，是僅次于能源行業(yè)的氣候殺手。據(jù)歐盟預(yù)測，如果不采取措施，到2050年歐盟的交通運輸業(yè)年均碳排量將在2010年的基礎(chǔ)上增加25%，達(dá)到20億噸，其中公路運輸碳排將增加45%、航空運輸50%、船運至少增加65%。為此，所有國家都必須要有所行動了。
就在最近，德國聯(lián)邦鐵路公司也已經(jīng)下定決心，迎難而上，提出了“綠色鐵路”的發(fā)展計劃。聯(lián)邦鐵路公司表示，將提高火車運營過程中所使用的風(fēng)能、水電和太陽能的比例，預(yù)計在2014年從現(xiàn)在的20%提高到28%，2050年實現(xiàn)零碳排放。
在3月日本福島核電站事故發(fā)生前，德國人就普遍認(rèn)為需要大力發(fā)展綠色能源，福島核事故則加快了德國發(fā)展可再生能源的步伐。福島核事故發(fā)生后，德國政府對核能政策的態(tài)度發(fā)生180度大轉(zhuǎn)彎，關(guān)閉8座核電站，2022年之前關(guān)閉其他9座核電站。此舉讓德國聯(lián)邦鐵路公司以及工業(yè)界不得不投以關(guān)注的目光。這家國有鐵路公司一直在很大程度上依賴核能發(fā)電?，F(xiàn)在，公眾和業(yè)界越發(fā)青睞于具有可持續(xù)性的可再生能源，很多公司也開始擁抱綠色能源。
據(jù)悉，聯(lián)邦鐵路公司每年輸送的旅客數(shù)量達(dá)到19億人次，貨物達(dá)到4.15億噸。鐵路運輸耗電量占德國全國用電總量的2%。一輛高速ICE列車（城際特快列車）從法蘭克福開往柏林的耗電量為4800千瓦時，足以滿足一個四口之家全年的用電需求。
為了幫助完成這個綠色發(fā)展目標(biāo)，聯(lián)邦鐵路公司在勃蘭登堡運營了兩座風(fēng)力發(fā)電站，7月又與萊茵集團簽署一項價值13億歐元的合約，每年從14座水電站購買9億千瓦時電量。這一電量足以滿足25萬個家庭的用電需求。與萊茵集團簽署的水電購買協(xié)議為期15年，將滿足聯(lián)邦鐵路公司大約8%的用電需求。
德國計劃提高火車運營所用可再生能源比例的做法獲得環(huán)保組織的歡迎。讓環(huán)保組織拍手叫好的是，為了提高可再生能源比重，聯(lián)邦鐵路公司與風(fēng)電和水電供應(yīng)商合作，同時還嘗試在其5700個火車站屋頂安裝太陽能電池板，利用太陽能發(fā)電。柏林中央車站玻璃屋頂?shù)墓夥姵孛磕昕僧a(chǎn)生16萬千瓦時電量，可滿足車站大約2%的用電需求。
但是，一些人士對可再生能源的可靠性仍有擔(dān)憂。天有不測風(fēng)云，如果沒有風(fēng)或者陽光，24小時運行的鐵路公司又將如何應(yīng)對？一些運輸業(yè)分析師便持一種懷疑態(tài)度。另外，為此增加的成本也不容忽視。法蘭克福市場研究公司分析師斯特凡-科克表示：“聽起來有點‘漂綠’的意味。很明顯，采用綠色能源的成本更高。如果消費者愿意買單，此舉才有意義。”
對此，聯(lián)邦鐵路公司首席執(zhí)行官漢斯-尤爾根-維特切克表示，由于在大幅提高存儲能力之前，人們?nèi)詫稍偕茉吹目煽啃援a(chǎn)生疑慮，他會密切關(guān)注風(fēng)電場以了解更多信息。他說：“這是一個學(xué)習(xí)過程。我們面臨著與所有人同樣的問題：如果沒有風(fēng)，我們將怎么辦？根據(jù)我們掌握的情況，在渦輪機關(guān)閉時，太多的風(fēng)要比數(shù)量不足更令人頭疼。”
但是，無論如何，作為德國最大的用電企業(yè)，聯(lián)邦鐵路公司朝著擁抱可再生能源邁出重要一步。在歐洲，這家公司也是最大的用電企業(yè)之一，其象征意義不容忽視。
利用環(huán)保的可再生能源取代傳統(tǒng)能源為交通工具提供動力，一直是各國科學(xué)家研究的目標(biāo)。5月13日，全球首架使用太陽能驅(qū)動的飛機從瑞士起飛，飛越盧森堡和法國，最終抵達(dá)比利時首都布魯塞爾。
利用風(fēng)能也是一種大膽嘗試。美國一家公司的兩位研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種能夠從高速行駛的列車獲取型風(fēng)能的裝置，該裝置名叫T-Box，是一個電力發(fā)電機，根據(jù)設(shè)計要求安裝在現(xiàn)有鐵路軌道之間的空間里。在1公里的軌道上，大約需要150個這樣的T-Box。研究顯示，一列火車在以200公里的時速行駛時，可產(chǎn)生每秒15米的風(fēng)速。而T-Box能夠捕獲并利用這一風(fēng)速產(chǎn)生3500千瓦的電能。一列長度為200米的火車如果以每小時300公里的速度行駛，那么在18秒內(nèi)跑上1公里，T-Box就能夠產(chǎn)生大約2.6千瓦小時的電力，給不通電或沒有鐵路子系統(tǒng)偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電能。