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鐵道基礎設施新時代!鈣鈦礦太陽能電池助力新幹線邁向碳中和

作家相片: Allen LiAllen Li

日本東海道新幹線的沿線防音牆將迎來一場能源革命JR東海與積水化學工業株式會社(積水化學)攜手合作,開發搭載鈣鈦礦太陽能電池的防音牆,並於愛知縣小牧市的JR東海研究單位進行實證試驗。這項計畫旨在提升鐵道基礎設施的能源自給能力,並為2050年碳中和目標邁出關鍵一步。


隔音牆——新型太陽能應用場域

作為高速鐵路基礎設施的一部分,隔音牆主要用於降低列車運行時的噪音。然而,這些牆體多數建於高架橋或土坡上,擁有良好的日照條件,使其成為太陽能發電的理想場域。透過引入鈣鈦礦太陽能電池,JR東海希望能將這些靜置結構轉化為綠能供應來源。


鈣鈦礦太陽能電池的優勢與技術突破

鈣鈦礦太陽能電池以其輕量、柔軟、高效能的特性,成為次世代太陽能技術的焦點。與傳統的矽基太陽能電池相比,鈣鈦礦太陽能電池的製造成本更低,且可透過「捲對捲製程(Roll-to-Roll)」大量生產,進一步提升其商業可行性。


積水化學在這一領域取得了顯著的技術突破,成功將鈣鈦礦電池的耐用性提升至10年以上,並開發出寬度達30公分的連續製造技術,為大規模應用鋪平道路。


挑戰:確保耐久性與結構穩定性

儘管鈣鈦礦太陽能電池具備優異的發電效率,其在鐵道環境中的應用仍面臨諸多挑戰。由於列車高速通過時會產生劇烈震動與強大風壓,因此,安裝於防音牆上的太陽能電池必須具備極高的耐久性與固定穩定性。為此,JR東海與積水化學共同開發了一種可拆卸式固定結構,讓太陽能電池能夠沿著隔音牆上的導軌安裝與更換,確保後續維護的便利性

鈣鈦礦太陽能電池從下方安裝,沿著隔音牆上安裝的導軌。其輕巧靈活的特性使其能夠進行智慧更換工作。資料來源:JR東海
鈣鈦礦太陽能電池從下方安裝,沿著隔音牆上安裝的導軌。其輕巧靈活的特性使其能夠進行智慧更換工作。資料來源:JR東海
更換鈣鈦礦太陽能電池(左)和完成的原型。資料來源:JR東海
更換鈣鈦礦太陽能電池(左)和完成的原型。資料來源:JR東海

實證試驗與未來展望

2025年1月,這項技術正式進入實證階段,JR東海在小牧研究設施建立測試區域,模擬列車運行時的振動與風壓影響,並對發電效率、結構穩定性與施工便利性進行詳細評估。


如果試驗結果符合預期,JR東海計畫將這一技術拓展至整個東海道新幹線沿線,並將發電所得電力供應給車站設施,如照明、電動車充電站等,進一步提升鐵道系統的能源自給能力。


結論

隨著全球對可再生能源的需求日益增長,JR東海與積水化學的合作為交通運輸基礎設施的能源轉型提供了一個創新的解決方案。透過鈣鈦礦太陽能電池與防音牆的結合,未來的鐵路系統將不僅僅是交通運輸工具,更將成為可持續能源的重要載體。這項技術的成功應用,將為全球高速鐵路的能源策略帶來深遠影響。



參考來源:



2025日本智慧能源週─相約日本東京,共同探索零碳未來

展覽日期與地點

📍 日期:2025年2月19日(週三)至2月21日(週五)

📍 地點:東京國際展示場(Tokyo Big Sight)South Hall 4

📍展位號碼 :S22-7



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