Zasilanie made in Poland dla szwajcarsko-francuskiej kolejki w Alpach

U stóp Mont Blanc krąży kolejka, która od ponad 100 lat zabiera na pokład amatorów narciarstwa, alpinizmu i górskich wędrówek. W ostatnim czasie zdarzały jej się jednak awarie. Problem rozwiązali polscy inżynierowie, którzy zaprojektowali podstację stabilizującą napięcie, a jednocześnie oszczędzającą energię.

Urokliwa trasa linii kolejowej Mont-Blanc Express rozciąga się na dystansie 54 km pomiędzy Saint-Gervais-les-Bains we Francji a Martigny w Szwajcarii. Została otwarta w 1906 roku, aby zwiększyć ruch przygraniczny. Do dzisiaj jest to jedno z najpopularniejszych połączeń turystycznych w Alpach, a do niedawna również prawdziwe wyzwanie dla inżynierów.

To co decyduje o atrakcyjności kolejki, czyli wąskie przesmyki i tunele, przewyższenia i spadki, przekładało się również na problemy z zasilaniem. Ze względu na ukształtowanie terenu, nie wszędzie poprowadzono typową sieć trakcyjną. Dodatkowo, na jednym z odcinków po szwajcarskiej stronie, między Vernayaz a Salvan, nachylenie wynosi aż 20 proc. Podczas takiej wspinaczki, pociąg chowa swój pantograf, a zaczyna korzystać z dodatkowej szyny zasilającej. Sytuację skomplikowała też wymiana składów, które zaczęły zużywać więcej energii. W efekcie operator, firma TMR, czyli szwajcarski udziałowiec Mont-Blanc Express, zaczął borykać się z regularnymi zapadami napięcia.

Modernizację zaczęto od wymiany szyn, co pozwoliło zmniejszyć rezystancję o jedną trzecią i jednocześnie zwiększyć moc. Wciąż jednak parametry linii były niestabilne i zdarzało się, że pociąg po prostu odmawiał posłuszeństwa w środku podróży.

– Operator chciał ustabilizować napięcie. Poza tym dochodziła kwestia marnotrawionej energii. Pociąg, który zjeżdża z góry, generuje duże ilości energii potencjalnej, traconej w układach rozpraszania. Zaproponowaliśmy stworzenie dwukierunkowej podstacji, która z jednej strony gwarantuje zasilanie odpowiedniej jakości, a z drugiej odbiera energię hamujących pociągów i przesyła ją dalej do sieci zasilającej AC – mówi Marcin Kaczmarski z zespołu projektowego w ABB w Polsce.

Inżynierowie z ABB w Aleksandrowie Łódzkim przygotowali studium, które pokazywało różne scenariusze, przede wszystkim jaki procent energii będzie można odebrać, przy jakim poziomie strat i sposobie sterowania. Dzięki szczegółowej analizie, firma otrzymała zamówienie, a projekt został zrealizowany w Polsce.

Przede wszystkim na podstacji Vernayaz zainstalowano prostownik tyrystorowy ABB Enviline TCR, którego głównym zadaniem jest utrzymywanie napięcia na stałym poziomie, niezależnie od bieżącego obciążenia. Obok stanął falownik trakcyjny Enviline ERS (Energy Recuperation System). Te dwa komponenty stały się odpowiedzialne za zasilanie i odbiór energii. Układ uzupełnił prostownik diodowy do zasilania zajezdni, system ochrony przed wysokim napięciem dodatkowym VLD oraz rozdzielnice prądu stałego i przemiennego wraz z transformatorami.

Z Bielsko-Białej w Alpy

– Nasze rozwiązanie stabilizuje napięcie i poprawia niezawodność zasilania pociągu, który boryka się z typowymi problemami skomplikowanych, górskich tras. Jednocześnie operator oszczędza energię. Na tej samej zasadzie, co falowniki fotowoltaiczne, za pośrednictwem podstacji wprowadzamy odzyskaną energię do publicznej sieci elektroenergetycznej, z której w danej chwili mogą korzystać wszyscy, nie tylko kolej – dodaje Marcin Kaczmarski.

Inauguracja nowego systemu zasilania i odbioru energii odbyła się w maju. Według pierwszych wyliczeń, operator zaoszczędzi w skali roku nawet 552 MWh, czyli tyle, ile zużywa blisko 200 gospodarstw domowych.

Kluczowe elementy dla alpejskiej kolejki zaprojektowano w Polsce, ale też tutaj zostały wyprodukowane. Prostowniki diodowy i tyrystorowy, a także system rekuperacji energii wraz z rozdzielnicą prądu stałego wyprodukowano w fabryce ABB w Bielsku-Białej. Polscy inżynierowie byli odpowiedzialni również za instalację i uruchomienie elementów podstacji na miejscu.