На додаток до плавучих фотоелектричних панелей і агроелектричних систем, автомагістралі можуть бути ідеальним рішенням для видобутку поверхневої фотоелектричної енергії. До 2030 року мережа автобанів Німеччини може щорічно виробляти до 200 ТВт*год сонячної енергії. Результатом реалізації такого проекту стане інтелектуальна мережа, але переваги на цьому не закінчаться.
Проєкт передбачав встановлення сталевих щогл через кожні 15 метрів уздовж автомагістралей. Фотоелектричні модулі будуть встановлені на сталевих решітчастих балках, підвішених між щоглами. «Енергетичні смуги», що складаються з сонячних модулів, можуть простягатися вздовж осей руху між містами, промисловими районами та аеропортами.
Концепція енергетичної смуги походить від фонду Altes Neuland Frankfurt, який розробив проєкт. У ньому йдеться, що якби 80% автомагістралей і 65% федеральних доріг – разом 45 000 кілометрів – були оснащені двосторонніми фотоелектричними батареями з ефективністю 25%, можна було б генерувати до 200 ТВт*год щороку.
Якщо використовувати весь потенціал і оптимізувати будівельні процеси,
цього також можна досягти за конкурентоспроможних витрат, стверджує фонд. Незважаючи на те, що підконструкція, виготовлена з щогл зі сталевою решіткою, значно перевищує вартість звичайних підконструкцій, щогли також матимуть термін служби 100 років. Нові модулі можна додавати знову і знову протягом цього часу за дуже невеликими витратами.
Ідея спочатку виникла через потреби в просторі для фотоелектричної та вітрової енергії. Нинішнє споживання електроенергії в Німеччині становить 560 ТВт*год на рік. З поступовою електрифікацією мобільності та тепла до 2050 року, за оцінками, щорічно споживатиметься 2400 ТВт*год електроенергії. Фонд припускає, що 1000 ТВт*год необхідного також може бути вироблена в Німеччині. Площа, необхідна для цього, займала б 2,5% федеральної території, або втричі більше площі землі Саар.
Енергетичні лінії призначені для системи постійного струму. Під землею буде прокладено силовий кабель на 110 кВ. Підключення до мережі має бути встановлене через кожні 9 км до 87 км. Різна довжина мережевого з'єднання залежить від призначення модуля. Тож можна було б змонтувати один,
два або три ряди модулів один на одним, встановити поперечні мости з модулями і, за необхідності, навіть покрити щогли та автомобільні мости сонячними модулями. Є місця де можливо встановлення від 2000 до 20250 модулів на кілометр.
Фонд Altes Neuland також розглядав мальовничі краєвиди. Якщо енергетична смуга проходить через місто або повз ліс, алейні дерева або особливо мальовничий ландшафт, енергетична смуга може просто перерватися. У цьому випадку проектувальники можуть відмовитися від щоглів та модулів та продовжити роботу тільки з підземним кабелем. Масив енергетичних смуг знову почнеться лише за селом чи лісом, тоді як обидві частини все ще будуть пов'язані підземним кабелем.
Найбільшою перевагою такої системи буде те, що електроенергія вже розподіляється під час виробництва і, таким чином, направляється в потрібні місця, зазначає Altes Neuland Foundation. Автомагістралі з'єднують мегаполіси, промислові зони та аеропорти. Крім того, на таких міжміських маршрутах є зарядна інфраструктура для електромобілів та електровантажівок. Таким чином, електроенергія вже вироблятиметься в потрібному місці або принаймні зможе надходити в потрібне місце.
Енергетичні смуги простягнуться на сотні кілометрів, тому також буде можливість вирівняти коливання споживання та виробництва електроенергії в усій системі. Згідно з даними проєкту фонду, якщо в одному місці йде дощ, то в іншому місці може світити сонце. Такий проєкт оптимізується ще більше, якщо до системи підключити додаткові вітрові турбіни. Менші вітряні турбіни можна розмістити на щоглах, а існуючі системи, розташовані на полях вздовж магістралей, також можуть подавати енергію в мережу смуги.
Незважаючи на те, що знадобиться експертний аналіз вітрового навантаження на щоглу, це все одно буде легше, ніж покрити автомагістраль фотоелектричними системами. Для останнього варіанту знадобляться звіти про вітер, дренажні системи та концепції освітлення. Дослідники з Австрійського технологічного інституту (AIT), німецького Fraunhofer ISE та Forster Industrietechnik нещодавно об’єдналися над пілотним проєктом виробництва сонячної енергії на автомагістралях за допомогою фотоелектричних дахів.
Ініціатори про.кту кажуть, що їхній план матиме менше проблем із забезпеченням приміщення та завивкою його.
Масиви будуватимуться лише на відстані від 1 до 2 метрів узбіч доріг. Ця територія належить федеральному уряду, тому не потрібно було б отримувати дозволи від багатьох різних землевласників.
Початковий сигнал для розширення енергетичних смуг може початися в малому масштабі. Величезний інфраструктурний проєкт не потрібен. Муніципалітети та інвестори могли б розвивати невеликі ділянки. Важливо лише, щоб вони були розроблені таким чином, щоб згодом секції можна було об’єднати разом і щоб була правова та технічна база для торгівлі електроенергією вздовж ділянок.
Петер Біркнер, професор кафедри електропостачання Бергійського університету Вупперталя, стежив за розробкою проєкту та техніко-економічним обґрунтуванням як член наукової консультативної ради. Він переконаний у його доцільності та каже, що зараз важливо зібрати відповідний консорціум для розробки першої ділянки.
Залишається побачити, як швидко вдасться сформувати такий консорціум, але інвесторам мало що хвилюватиметься. Усі встановлені технології вже готові до виходу на ринок і перевірені. Фонд стверджує, що необхідні модулі, сталеві опори та підземні кабелі існують десятиліттями. Потенціал річного виробництва в 200 ТВт*год може бути досягнутий вже в 2030 році, йдеться в ньому.
Джерело: pv-magazine.com
