Ограничения площади, с которыми сталкивается фотоэлектрическая отрасль в Германии, привели к новому решению: установке фотоэлектрических систем вдоль автомагистралей. План может быть реализован даже по всей Европе.
В дополнение к плавучим фотоэлектрическим и агровольтаическим системам, автомагистрали могут стать идеальным решением проблемы ограничения площади. К 2030 году вдоль автомагистралей в Германии сможет вырабатываться до 200 ТВт-ч солнечной энергии ежегодно. Результатом реализации такого проекта станет интеллектуальная сеть, но на этом преимущества не закончатся.
Проект предусматривает установку стоек стальной сети через каждые 15 метров вдоль автомагистралей. Фотоэлектрические модули планируется устанавливать на стальных решетчатых балках, подвешенных между стойками. "Энергетические ленты" из солнечных модулей можно протянуть вдоль транспортных магистралей между городами, промышленными зонами и аэропортами.
Концепция "энергетической полосы" принадлежит франкфуртскому фонду Altes Neuland, разработавшему проект, в котором говорится, что если 80% автомагистралей и 65% федеральных дорог - в общей сложности 45 000 километров - оснастить двусторонними фотоэлектрическими панелями с КПД 25%, то ежегодно можно вырабатывать до 200 ТВт-ч.
Если использовать весь потенциал и оптимизировать строительные процессы, этого можно достичь при конкурентоспособных затратах. Конструкции из стальных решетчатых мачт явно превышает стоимость обычных конструкций, но предполагается, что срок их службы составит около 100 лет и в течение этого времени можно будет добавлять новые панели, что менее затратно.
Изначально идея возникла в связи с потребностью в пространстве для фотоэлектрических и ветряных электростанций. В настоящее время потребление электроэнергии в Германии составляет 560 ТВт-ч в год. С постепенной электрификацией транспорта и теплоснабжения к 2050 году, по оценкам, будет необходимо 2 400 ТВт-ч электроэнергии в год. Фонд предполагает, что 1 000 ТВт-ч из них будет производиться в Германии. Необходимая для этого площадь составляет 2,5% территории страны, что в три раза больше площади земли Саар.
Энергетические полосы предполагается использовать как систему постоянного тока. Высоковольтный кабель 110 кВ будет проложен под землей. Сетевое подключение должно быть установлено через каждые 9-87 км в зависимости от назначения модуля. Таким образом, можно будет расположить один, два или три ряда модулей друг над другом, установить поперечные мосты с модулями и даже установить солнечные панели на автомобильных мостах. На одном километре можно установить от 2000 до 20 250 модулей.
Согласно проекта Altes Neuland, если энергетическая полоса проходит через город, лесные насаждения или особенно живописный ландшафт, то прокладывается только подземный кабель. Массив энергетических полос снова начнется только за населенным пунктом или лесом.
Самым большим преимуществом такой системы будет то, что электроэнергия распределяется уже в процессе производства и направляется в нужные места, отмечает фонд Altes Neuland. Автомагистрали соединяют мегаполисы, промышленные зоны и аэропорты, на них расположены зарядки электромобилей и электрогрузовиков. Таким образом, электроэнергия будет производиться в нужном месте или, по крайней мере, поступать в нужное место.
Размер против волатильности.
Энергетические полосы будут простираться на сотни километров, что позволит выровнять колебания потребления и выработки электроэнергии по всей системе, так как если в одном месте идет дождь, то в другом месте может светить солнце. Такой проект оптимизируется еще больше, если к системе подключить дополнительные ветряные турбины. На мачтах можно разместить небольшие ветряные турбины, а существующие системы, расположенные на полях вдоль автомагистралей, также могут питать энергетические полосы.
По словам фонда, несмотря на то, что потребуется экспертный анализ ветряных нагрузок на мачты, это проще, чем покрыть автомагистраль фотоэлектрическими системами. В последнем случае потребуется анализ о силе ветров, дренажных системах и концепции освещения. Исследователи из Австрийского технологического института (AIT), немецкого института Fraunhofer ISE и компании Forster Industrietechnik недавно объединились для реализации пилотного проекта по производству солнечной энергии на автомагистралях с использованием фотоэлектрических крыш.
Инициаторы проекта утверждают, что их план столкнется с меньшим количеством проблем с предоставлением места и разрешений. Массивы будут строиться на расстоянии от 1 до 2 метров от дорог. Эта территория принадлежит федеральному правительству, поэтому разрешения от различных землевладельцев не потребуется.
Стартовый сигнал для расширения энергетических полос мог бы начаться в небольших масштабах. Огромный инфраструктурный проект не нужен. Муниципалитеты и инвесторы могут развивать небольшие участки. Важно только, чтобы участки можно было объединить впоследствии и чтобы существовала правовая и техническая основа для торговли электроэнергией вдоль участков.
Пока неясно, как быстро будет сформирован такой консорциум, но инвесторам не о чем беспокоиться. Все технологии, которые будут установлены, уже прошли испытания и готовы к выходу на рынок. Фонд утверждает, что необходимые модули, стальные опоры и подземные кабели существуют уже несколько десятилетий, поэтому производственный потенциал в 200 ТВт/ч в год может быть достигнут уже в 2030 году.