Auxiliary power supply system of train based on direct roof-top solar photovoltaic integration

Transportation accounts for a portion of total global carbon emissions and rail transport is no exception to this. Photovoltaic (PV) panels have been increasing nonstop at a hasty pace recently, which is now applied in various applications. In spite of the fact that solar power is not able to completely replace traditional fossil-fuel engines, it can only supplement the power generated by the engine and thereafter turn down carbon dioxide emissions. In the present study, we will investigate the mounting of PV modules on the rooftop of a train traveling from Milano Cadorna to Saronno by simulating the system in PV*SOL software. At first, an Introduction to understand the existing challenge and the reason for utilizing PVs for this problem is presented. Then, a Literature Review to get to know the investigations carried out on the utilization of PVs in the transportation sector. Afterward, in the Methodology chapter, the assumptions of the problem and the governing equations of the existing software are expressed. Finally, according to results reported in the Simulation chapter, it’s concluded that by placing 98 PV modules (considering the space for pantographs), we can produce 59370 kWh of power annually, which can provide us with 9.8% of train auxiliary power which is 607083 kWh annually. Moreover, by implementing the proposed system, 27897 kg of CO2 emissions per year can be reduced. The economic analysis of the present system shows that after 7 years, the investment made for the implementation of this system will be compensated.

I trasporti rappresentano una parte delle emissioni globali totali di carbonio e il trasporto ferroviario non fa eccezione. Recentemente i pannelli fotovoltaici (PV) sono aumentati ininterrottamente e ad un ritmo frettoloso, e ora vengono applicati in varie applicazioni. Nonostante il fatto che l’energia solare non sia in grado di sostituire completamente i tradizionali motori a combustibili fossili, può solo integrare l’energia generata dal motore e quindi ridurre le emissioni di anidride carbonica. Nel presente studio, indagheremo il montaggio di moduli fotovoltaici sul tetto di un treno che viaggia da Milano Cadorna a Saronno simulando il sistema nel software PV*SOL. Inizialmente viene presentata un'introduzione per comprendere la sfida esistente e il motivo per cui si utilizza il fotovoltaico per questo problema. Poi, una rassegna della letteratura per conoscere le indagini svolte sull'utilizzo del fotovoltaico nel settore dei trasporti. Successivamente, nel capitolo Metodologia, vengono espresse le ipotesi del problema e le equazioni che governano il software esistente. Infine, secondo i risultati riportati nel capitolo Simulazione, si conclude che posizionando 98 moduli fotovoltaici (considerando lo spazio per i pantografi), possiamo produrre 59370 kWh di potenza all'anno, che possono fornirci il 9,8% della potenza ausiliaria del treno, ovvero 607083 kWh all'anno. Inoltre, implementando il sistema proposto, si potranno ridurre 27897 kg di emissioni di CO2 all'anno. L'analisi economica del sistema attuale mostra che dopo 7 anni l'investimento fatto per l'implementazione di questo sistema sarà compensato