7.2.1 Energia solar
As vias de alta velocidade são consumidoras de energia mas ao mesmo tempo estão implantadas em zonas com boa exposição solar (Marques, J. 2013).
Para fazer aproveitamento desta exposição solar na linha de alta velocidade entre Amesterdão e Paris, na Bélgica em Antuérpia, numa extensão de 3,5 km, foi construída o “túnel do sol”, uma estrutura sobre a via ferroviária para suportar 16 mil painéis solares, ver Figura 7.20.
Vista interior do túnel Painéis solares sobre a via Vista superior do túnel Figura 7.20 - Túnel solar entre Amesterdão e Paris (Carrington, D. 2012)
Os 16 mil painéis solares correspondem a uma área de implantação de 50 mil metros quadrados, que consegue gerar 3.300 Mega Watts de electricidade por hora. Contribuindo para os consumos dos comboios ao mesmo tempo que reduz as emissões de dióxido de carbono, CO2. A estrutura tem um custo de construção relativamente alto e que devido à forma arquitectónica será inviável em muitas zonas das vias férreas.
Relativamente a Portugal, sendo uma zona de grande exposição solar o aproveitamento da energia solar é uma grande vantagem e, aliado à via em laje, é uma grande oportunidade. Com os avanços tecnológicos e de materiais existentes actualmente, seria de estudar a instalação de painéis solares, mantas fotovoltaicas ou outra tecnologia sobre a própria via em laje, entre carris e ou lateralmente aos carris.
Entre as vantagens está a inexistência de balastro voador. Nas desvantagens, entre outras, encontram-se os problemas associados à deslocação do vento e o reflexo do sol. Problemas que não parecem impeditivos de uma solução altamente rentável.
Os painéis solares poderiam ser colocados entre carris e ou na superfície lateral aos carris. Entre carris poderiam ter a largura de 1,20 m e lateralmente de cada lado 0,40 m totalizando 2,00 m. Considerando um aproveitamento de 80% da extensão da linha de 125 km seriam colocados painéis em 100 km.
Os painéis entre carris totalizariam 120.000 m2, e se for considerada a secção total trata-se de 200.000 m2 para uma só linha, enquanto no caso de duas linhas seria 240.000 m2 e 400.000 m2, respectivamente.
Uma particularidade é que nesta situação, ainda sem estar concluída a construção da via ferroviária, a empresa já teria receitas da venda da electricidade produzida pelos painéis solares. Outro factor importante é que as maiores necessidades energéticas ocorrem durante o dia, coincidindo com a maior produção dos painéis solares. Durante a noite, para os veículos de mercadorias, as necessidades energéticas poderão ser fornecidas a baixo custo senão mesmo irrisórios. Isto deve-se ao facto de durante a noite, as eólicas atingirem os picos de produção enquanto o consumo da rede baixa. Muitas das vezes, o excesso da electricidade produzida durante a noite acaba por ser dissipada, com grandes custos para a rede eléctrica nacional (Marques, J. 2013).
7.2.2 Frenagem dos veículos ferroviários
Os comboios quando frenam, travam, produzem energia eléctrica que pode ser aproveitada e devolvida à catenária (Marques, J. 2013).
A produção de energia eléctrica, por frenagem, ocorre de maneira acentuada quando um comboio de mercadorias reduz a velocidade durante as descidas, ou os veículos ferroviários suburbanos arrancam e param nas estações.
A CP é produtora de energia eléctrica e desde 2007, por decisão da ERSE, a CP contabiliza a energia eléctrica que é produzida pela frenagem.
Para isso, a CP instalou contadores nas locomotivas que medem a quantidade de energia que entra e sai, o mesmo acontecendo nas subestações, tanto nas da REFER como da CP, onde é medida também a energia eléctrica consumida ao fornecedor e a que lhe é devolvida.
A CP poupa cerca de 4,5 milhões de euros por ano, o equivalente em energia eléctrica para alimentar uma cidade de 25 mil habitantes, ou ainda o equivalente à não emissão de 50 mil toneladas de CO2 para a atmosfera (CP, 2012).
Destes 4,5 milhões de euros poupados, 1,5 milhões são descontados nas facturas das fornecedoras de electricidade e 3 milhões ficam no sistema interno sem irem para a rede, sendo consumidos por outros comboios.
É um sistema, que já é utilizado e que deverá continuar a ser utilizado e melhorado.
7.2.3 Energia piezoeléctrica
A energia piezoeléctrica é a energia eléctrica derivada da pressão. À medida que é exercida a pressão, pelo peso, pequenos cristais metálicos incorporados sob a superfície produzem energia eléctrica (Marques, J. 2013).
Esta tecnologia ao invés dos painéis solares ou turbinas eólicas, não necessita de muito espaço, e não fere arquitectonicamente, por não ser visível.
É uma tecnologia recente da empresa Innowattech, mas com testes já realizados, conseguindo-se uma aproveitamento de 60% da energia mas com potencial de aumento da eficiência.
Situação conveniente a considerar em projecto é a produção de electricidade, em pontes relativo aos seus deslocamentos, da circulação de veículos ferroviários e da circulação de pessoas.
Energia piezoeléctrica resultante da circulação dos veículos ferroviários
Quanto maior for a carga, maior é a produção de electricidade, pelo que os veículos ferroviários e nomeadamente os de mercadorias são os de maior potencial (Marques, J. 2013).
Na via ferroviária este sistema pode ser usado subterraneamente, por baixo da via em laje, e sobre o solo, nas fixações dos carris, ver Figura 7.21.
Nas fixações, as palmilhas actuais são substituídas por palmilhas de produção de energia, que também podem fornecer a informação acerca da velocidade, comprimento, número de carruagens, número de eixos, peso dos eixos e das carruagens, distância entre dois comboios consecutivos ou em sentidos oposto, controlo dos defeitos e diâmetro da roda, vigilância da saúde da faixa. A energia é fornecida pelo próprio sistema, ver Figura 7.22.
Figura 7.22 - Aplicação da palmilha em linhas existentes (Innowattech, 2012)
Energia piezoeléctrica resultante da circulação de pessoas
Esta tecnologia pode ser aplicada, a locais a onde circulam de forma regular um número elevado de pessoas, como é o caso das estações de caminho-de-ferro (Marques, J. 2013).
Esta solução, tem sido testada em vários locais. Na East Japan Railway Company (JRTR, 2012), produz electricidade, quando as pessoas passam nas portas de ingresso, a qual poderá vir a fornecer uma parte da electricidade consumida na estação, ver Figura 7.23.