Perusahaan mengembangkan teknologi baru untuk menggerakkan kereta api

Setiap hari, ribuan penumpang kereta South West yang meninggalkan stasiun Aldershot melewati sekelompok panel surya yang berjejer di sepanjang rel. Hanya sedikit, jika ada, yang mungkin memperhatikan instalasi tersebut. Namun kereta yang mereka tumpangi mengambil tenaga darinya.

“Pada suatu sore yang cerah, jika Anda naik kereta api melalui Aldershot, sebagian energi untuk kereta tersebut akan berasal dari panel surya tersebut,” kata Leo Murray, salah satu pendiri dan CEO Riding Sunbeams, sebuah perusahaan rintisan yang bertujuan menggunakan sumber energi terbarukan untuk proyek elektrifikasi kereta api.

Riding Sunbeams membangun rangkaian Aldershot pada tahun 2019. Skalanya kecil, hanya 40 kilowatt – sekitar 10 ukuran susunan surya di atap yang biasa Anda temukan di rumah-rumah khas Inggris. Namun hal ini menunjukkan bagaimana energi terbarukan dapat dimanfaatkan langsung oleh sektor perkeretaapian.

Tidak hanya itu, Mr. Murray mengatakan saat ini sistem tersebut merupakan satu-satunya panel surya di negara tersebut yang menyediakan listrik langsung ke kereta untuk memindahkannya. “Jika Anda adalah kereta api, itu adalah listrik termurah yang bisa Anda beli,” tambahnya.

Di seluruh negeri dan dunia, banyak kereta api yang masih menggunakan bahan bakar diesel – yang merupakan bahan bakar fosil. Untuk menggunakan listrik, operator kereta api biasanya memiliki dua pilihan: rel listrik, atau saluran udara yang menghubungkan kereta ke pantograf berbentuk lengan di atapnya. Memasang salah satu sistem ini bisa mahal dan menantang secara teknis.

Namun para insinyur sedang mencari cara-cara baru untuk menerapkan teknologi tersebut, dan berbagai pilihan bermunculan yang dapat mempercepat proyek elektrifikasi.

Hambatan utama terhadap elektrifikasi seringkali adalah keterbatasan jaringan listrik lokal – sulitnya mendapatkan akses terhadap sambungan besar untuk menggerakkan kereta api Anda. “Masalah ini semakin bertambah buruk,” kata Murray.

Inilah sebabnya dia melihat panel surya sangat berguna untuk memungkinkan proyek elektrifikasi kereta api.

Murray mengatakan, setelah proyek Aldershot, dia berharap Riding Sunbeams akan beralih ke proyek percontohan komersial skala penuh. Namun masalah pendanaan menghalanginya.

Namun kini, Network Rail, yang memiliki dan memelihara infrastruktur perkeretaapian di Inggris, sedang mencari pemasok untuk proyek-proyek energi terbarukan di sisi rel.

“Ini yang terbesar,” kata Murray, menjelaskan bahwa bisnisnya berencana mengajukan penawaran untuk kontrak tersebut.

Namun, proyek-proyek baru membawa kompleksitas baru. Di Aldershot, jalurnya sudah dialiri listrik – tinggal memasang panel surya ke sistem yang sudah ada.

Namun bagi kereta api yang mematikan bahan bakar diesel dan beralih ke saluran udara, sulit memanfaatkan tenaga surya. Hal ini karena panel surya menghasilkan listrik arus searah (DC) sedangkan saluran udara menggunakan arus bolak-balik (AC).

Namun, upaya sedang dilakukan di Inggris untuk mengembangkan perangkat konverter baru yang dapat mengatasi masalah ini.

Secara terpisah, Colton Junction antara Leeds dan York, persimpangan kereta api tercepat di Inggris – tempat kereta melintas dengan kecepatan hingga 125mph – baru-baru ini dialiri listrik dengan bantuan perangkat lunak yang dikembangkan di Universitas Huddersfield.

Perangkat lunak ini menciptakan model 3D dari sistem saluran udara, yang memungkinkan para insinyur merencanakan konstruksinya dengan sangat rinci – mengurangi biaya dengan menghilangkan kebutuhan akan beberapa bentuk pengujian dan evaluasi tradisional.

“Semuanya ditentukan berdasarkan pengukuran dalam perangkat lunak,” kata João Pombo, direktur asosiasi Institut Penelitian Kereta Api di universitas tersebut. Semua kereta berjalan dengan kecepatan maksimum di persimpangan itu sejak Agustus.

Namun ada pertimbangan yang sangat berbeda mengenai elektrifikasi. Perusahaan rintisan Polandia, Navomo, telah mengembangkan sistem propulsi elektromagnetik. Ini dipasang ke jalur yang ada dengan memasang kabel aluminium tebal dalam lingkaran di antara rel. Hal ini membuat medan magnet cukup kuat untuk menggerakkan kereta barang yang dilengkapi magnet.

“Kami sepenuhnya menghilangkan lokomotif tersebut,” kata Ben Paczek, pendiri dan kepala eksekutif. “Setiap gerbong menjadi mandiri. Bahkan bisa berjalan berkelompok.”

Keuntungan utama dari teknologi ini, kata Paczek, adalah memungkinkan operator untuk mematikan gerbong barang dengan sangat cepat – dan sebagai hasilnya, secara teori, mereka dapat menempatkan banyak gerbong yang bergerak secara mandiri secara relatif berdekatan di atas rel, sehingga meningkatkan kepadatan angkutan di suatu wilayah tertentu.

Navomo memperkirakan akan memulai penerapan operasional teknologinya di pabrik baja di Bremen, Jerman, dan pelabuhan di India tahun depan.

Skalanya akan relatif kecil, masing-masing menempuh jarak kurang dari 1 km (0,6 mil). Namun Paczek memperkirakan akan ada instalasi yang lebih besar di masa depan. “Dalam lingkungan yang cukup konservatif seperti kereta api, kita perlu mendemonstrasikannya dengan benar terlebih dahulu.”

Pergerakan gerbong yang digerakkan secara elektromagnetik dapat diotomatisasi, tambahnya – meskipun pada awalnya gerbong tersebut akan dikendalikan dari jarak jauh oleh operator manusia.

Di AS, Parallel Systems juga bekerja untuk memberi daya pada masing-masing kereta barang sehingga mereka dapat bergerak bebas di sekitar jaringan kereta api – namun dengan cara yang sangat berbeda, dengan menggunakan baterai. Salah satu pendiri dan kepala eksekutif Matt Soll mengatakan gerbong perusahaannya akan memiliki jangkauan 800 km.

Dia menggambarkannya sebagai memindahkan paket di sekitar pusat distribusi – “barang yang diatomisasi”, dan tidak seperti kereta barang yang mengangkut lokomotif tradisional yang panjangnya bisa lebih dari 2 km. “Kami fokus melakukan hal-hal kecil yang tidak mereka lakukan,” kata Sol.

Ia menambahkan bahwa tujuannya bukan untuk mengganti mesin angkutan barang, namun untuk menawarkan layanan pengiriman berbasis kereta api yang dapat bersaing dengan angkutan truk. “Jika kita mengambil 10% pasar angkutan truk, kita telah melipatgandakan industri kereta api,” katanya.

Stuart Hillmanson dari Universitas Birmingham, yang pernah bekerja dengan Riding Sunbeams di masa lalu, mengatakan mengatur pergerakan kereta barang individu di jaringan kereta api yang ada bisa menjadi “cukup menantang – tentu saja di jalur kereta (Inggris)”.

Namun ia mengatakan teknologi baru membantu memfasilitasi elektrifikasi – dan kereta api listrik secara umum kini menjadi pilihan utama bagi perkeretaapian baru.

“Semua teknologi ini secara fisik layak dan dapat berfungsi, yang penting adalah mengelola kasus bisnis,” katanya.