Inżynierowie z podłódzkiego oddziału ABB zaprojektowali podstację stabilizującą napięcie dla kolejki w Alpach

U podnóża Mont Blanc kursuje kolejka, która od ponad 100 lat przewozi miłośników narciarstwa, alpinizmu i górskich wędrówek. W ostatnich latach zdarzały się jednak awarie, które znacząco wpływały na jej funkcjonowanie. Problem ten rozwiązali polscy inżynierowie, projektując podstację stabilizującą napięcie i jednocześnie oszczędzającą energię.

Linia kolejowa Mont-Blanc Express, o długości 54 km, łączy Saint-Gervais-les-Bains we Francji z Martigny w Szwajcarii. Otwarto ją w 1906 roku, aby zwiększyć ruch przygraniczny. Do dziś jest to jedno z najpopularniejszych połączeń turystycznych w Alpach, jednak do niedawna stanowiło również spore wyzwanie dla inżynierów.

Atrakcje kolejki, takie jak wąskie przesmyki, tunele, duże przewyższenia i spadki, przyczyniały się jednocześnie do problemów z zasilaniem. Ze względu na trudne ukształtowanie terenu, nie wszędzie udało się poprowadzić standardową sieć trakcyjną. Na jednym z odcinków po szwajcarskiej stronie, między Vernayaz a Salvan, nachylenie wynosi aż 20%. W czasie pokonywania tego odcinka pociąg chowa pantograf i korzysta z dodatkowej szyny zasilającej. Sytuację dodatkowo komplikowała wymiana składów, które zużywały więcej energii, co doprowadziło do regularnych problemów z napięciem, z którymi borykał się operator, firma TMR – szwajcarski udziałowiec Mont-Blanc Express.

Modernizację rozpoczęto od wymiany szyn, co pozwoliło zmniejszyć rezystancję o jedną trzecią i jednocześnie zwiększyć moc. Mimo to, parametry linii pozostały niestabilne, co prowadziło do sytuacji, w których pociąg zatrzymywał się w trakcie podróży.

Marcin Kaczmarski z zespołu projektowego w ABB w Polsce: „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”.

Inżynierowie z ABB w Aleksandrowie Łódzkim przygotowali studium, które pokazywało różne scenariusze, określając, jaki procent energii można odzyskać przy różnych poziomach strat i metodach sterowania. Dzięki szczegółowej analizie, firma otrzymała zamówienie, a projekt został zrealizowany w Polsce.

W podstacji Vernayaz zainstalowano prostownik tyrystorowy Enviline TCR, którego głównym zadaniem jest utrzymywanie stałego poziomu napięcia, niezależnie od zmieniającego się obciążenia. Obok zainstalowano falownik trakcyjny Enviline ERS, który wraz z prostownikiem odpowiada za zasilanie i odbiór energii. Uzupełnieniem systemu jest prostownik diodowy do zasilania zajezdni, system ochrony przed wysokim napięciem dodatkowym VLD oraz rozdzielnice prądu stałego i przemiennego wraz z transformatorami.

Jak wyjaśnia Marcin Kaczmarski, rozwiązanie to stabilizuje napięcie i zwiększa niezawodność zasilania pociągu, który zmaga się z typowymi problemami trudnych, górskich tras. „Dodatkowo operator oszczędza energię. Podobnie jak w przypadku falowników fotowoltaicznych, za pośrednictwem podstacji wprowadzamy odzyskaną energię do publicznej sieci elektroenergetycznej, z której mogą korzystać wszyscy, nie tylko kolej.”

Nowy system zasilania i odbioru energii został uruchomiony w maju. Według wstępnych szacunków, operator zaoszczędzi w ciągu roku nawet 552 MWh, co odpowiada rocznemu zużyciu energii przez blisko 200 gospodarstw domowych.

Polscy inżynierowie byli również odpowiedzialni za instalację i uruchomienie elementów podstacji na miejscu.