Vili, a kisvasúti napelemes motorkocsi hazánk egyik legérdekesebb fejlesztése az utóbbi időben kisvasúton. A napenergia hasznosításának módja évek, évtizedek óta ismert, de a közúti és vasúti járműveknél még viszonylag új iránynak számít, így most betekintettünk a színfalak mögé, hogy lássuk, miként is jutott el a napelem mindjárt egy kisvasútra.

Vili, a napelemes motorkocsi
(2013.05.04.)

A világon egyre fokozottabb a törekvés úgy az iparban, mint a közlekedésben a káros környezeti hatások csökkentésére. A gépjárműiparban egyre jobban terjed, az un. hibrid erőátviteli rendszer, amely a csökkentett üzemanyag felhasználás következtében kevesebb károsanyag kibocsátásával járul hozzá az üvegházhatás kialakulásának lassításához, megszüntetéséhez. Az energiahatékony technológiát már a nagyvasúti rendszerekben is alkalmazzák a világ vezető vasúti gyártói.

Ez a törekvés inspirálta, hogy a hazai keskenynyomtávú vasúti üzemeltetésben is alkalmazásra kerüljön egy ilyen, vagy hasonló megoldás. A megvalósítás annál is inkább sürgető mert - harmonizálva az európai irányelvekkel - a magyarországi erdeinkben és természetvédelmi területeinken a levegő tisztaságának megőrzése, előírás.

A környezettudatos kihívásoknak eleget téve került sor egy tisztán villamos hajtású motorkocsi kifejlesztésére. Az energia tárolása akkumulátorokban történik, így lehetőség van a legkorszerűbb villamos technológiák alkalmazásával, pl. fékezésnél történő visszatáplálással a vesztességeket csökkenteni. A hatásfok javulása kifejezetten hegyi pályán érvényesül, ebből a szempontból a megbízó által a királyréti vonalra terveztetett jármű, ideális körülmények között üzemelne. A rendszer hatásosságának további javulása, a járművön elhelyezett napelemek által biztosított töltés eredményeként várható. Ideális körülmények között (kellő mennyiségű napsugárzás) külső töltésre nincs is szükség, azaz a jármű tisztán megújuló energiával üzemelhet.

További alternatívát jelent még egy visszatápláló hálózati üzemben működő, a fenntartási telephely tetejére telepített napelemes rendszer. Az így megtermelt energiamennyiség fordítódik a járművek akkumulátorainak éjszakai (vagy üzemszüneti) töltésére. Jól méretezett esetben nem szükséges energiafelvétel az országos hálózatból, tehát az üzemeltetés nem terheli a környezetet és jelentős költségmegtakarítással is számolhatunk. Az ilyen típusú beruházásokat az EU-s pályázati alapok nagymértékben támogatják.

Járulékos turisztikai érdekesség lehet egy kicsi, működő, fából épült vízimalom kiépítése a Királyréten átfolyó patak partján. Itt szintén visszatápláló hálózati üzemű generátor kerülne alkalmazásra, amely hasonló eredményeket hozhatna, mint a fent említett napelemes megoldás. A látogatók számára pedig a működő, forgó kerék s a mérőműszereken megjelenő energiatermelés vonzó látványosság lehet.

A zöld technológiák alkalmazására és előtérbe helyezésére irányuló európai törekvéseket ötvözve az idegenforgalmi látványosságok fejlesztésével, a helyi turizmus ágazatában is kívánatos eredmények várhatók egy ilyen beruházás megvalósítása által. A vízimalom tervének elbírálása során fontos szempont lehet, hogy az így megjelenő ökoturizmus a térség fejlődéséhez jelentős mértékben hozzájárulhat, illetve a látnivalókon keresztül az emberek figyelmét az ökotudatos létformára és az energiagazdálkodás fontosságára is ráirányíthatjuk. A megvalósításra váró projekt kiváló lehetőséget nyújthat a jövő nemzedéke számára az alternatív energia hasznosításának megismerésére.

Műszaki leírás

A Királyréti Erdei Vasút koncepciója alapján újonnan kifejlesztett prototípus „Környezetbarát villamos motorkocsi” egy olyan aszinkronmotor meghajtású kisvasúti jármű, amelynél a szükséges hajtóenergiát – a külső hálózatról előzőleg feltöltött akkumulátorokon kívül – a tetőre szerelt nagyméretű napelemek is biztosítják. A hegyi pályákon, lejtmeneti villamos ellenállás fékezéssel, az elfogyasztott energia jelentős része szintén visszatáplálható az akkumulátorokba.

A prototípus járművet az Ipoly Erdő ZRt. Királyréti Erdészete megbízásából a Börzsöny 2020 Kft., a Hungarotrain Kft. és a GanzPlan Hungária Kft. közösen fejlesztette ki.

Az idegenforgalmi és turisztikai igények kielégítésére célszerűvé vált olyan jármű kifejlesztése, mely lehető legkevesebb energiával, lehető legkisebb környezeti terheléssel üzemeltethető. Az ilyen jármű különösen ajánlott természetvédelmi területekre, hegyi pályákra, keskeny nyomközű vasutakra.

A napelemes elektromos járművek fontos jellemzője, hogy 100%-ban környezetkímélők, ugyanakkor számolni kell vele, hogy egyelőre kisebb teljesítménnyel, alacsonyabb átlagsebességgel, valamint rövidebb hatótávolsággal rendelkeznek, mint a hagyományos benzin, illetve dízelüzemű társaik.

Előbbiekből következik, hogy a lehetséges (alacsony gördülési ellenállású) vasúti alkalmazásuknál a kis önsúllyal rendelkező, könnyűszerkezetes (nyári üzemeltetésű, nyitott kivitelű), kisebb teljesítményű, alacsonyabb átlagsebességű, valamint rövidebb hatótávolságú keskeny nyomtávolságú erdei vasúti motorkocsik jönnek elsősorban számításba.

A napelemek alakítják át a fényenergiát villamos energiává, napos, vagy akár felhős időben is. A napelemek élettartama általában 20-40 év, melyek az üzemeltetésük során megfelelő elhelyezés és védelemmel való ellátás esetén gondozást nem igényelnek.

A műszaki és piaci lehetőségeket, valamint a karbantartási és egyéb költségeket is figyelembe véve, a legcélszerűbb megoldásként aszinkronmotor alkalmazása került előtérbe, ahol a motort a különleges feszültség miatt tekercseltetni kellett, illetve a vasúti igényeknek megfelelően módosítani kellett a csapágyazását, és ki kellett egyensúlyozni a forgórészét.

Az aszinkronmotor pólusszámának megfelelő megválasztásával a névleges fordulatszám kedvezőbb, mint a soros egyenáramú gép esetén, így az áttételezést egy egyszerű bordásszíj hajtással is meg lehetett oldani (tehát nem volt szükség komoly előtét-áttételezésre a differenciálműnél).

Az elektronikus vezérlő aszinkronmotor visszatáplálására alkalmas, inverteres vezérlésű.

A lörnyezetbarát villamos motorkocsi főbb jellemzői:

• Nem igényel szénhidrogén alapú üzemanyagot, 100%-ban környezetkímélő.
• Az elektromos energiafelhasználása minimális, mely kizárólag a gördülő ellenállás leküzdésére fordítódik.
• Hasznosítja a hegyipálya lejtmeneti előnyét, mivel a helyzeti energia jelentős részét saját energiatárolójába vissza tudja táplálni.
• Hasznosítja a napenergiát, mely kellő töltési idő esetén a lejtmenettel nyert energiával együtt elegendő a hegymenethez.
• Téli időszakban, vagy borús időre tekintettel, célszerű a végállomásokon töltőre csatlakozás lehetőségét biztosítani.
• Amennyiben a várakozási idő a napelemes vagy külső töltéshez hosszabb időt igényel, mint a forgalmi igény, két azonos jármű beállítható.
• A merev tengelyes vasúti járművek gördülő ellenállása a keskeny nyomközű vasútvonalakra jellemző kis sugarú pályaívekben a többszörösére nő. A javasolt jármű speciálisan kialakított tengelyeivel (differenciálmű közbeiktatásával) ez az ellenállás is jelentősen csökken, mely a hegymenetben csökkenti az energiafogyasztást, völgymenetben növeli a visszatáplálás hatásfokát.
• A „nyitott” kivitelű alapkoncepció kibővíthető „zárt” kivitelű változatra.

Vili digitális kezelőfelülete