blank

Дорога из солнечных панелей – путь в никуда? Комментировать

Пять лет назад вирусная кампания вызвала огромный интерес у всего мира обещаниями решить проблему с изменением климата и дать толчок развитию экономики, заменив асфальт на дорогах мира солнечными батареями. С тех пор эта смелая идея прошла некоторые дорожные испытания. Не так давно появились первые результаты предварительных исследований и они немного обескураживают.

Недостатки “солнечной” дороги

Начнём с того, что у солнечных панелей, выложенных на дорогу есть некоторые недостатки, которые не так очевидны человеку, далёкому от солнечной энергетики:

  • Угол наклона. Солнечных панели лежат не под оптимальным углом и соответственно производят меньше энергии.
  • Тень. Также они подвержены постоянному затенению от проезжающих машин и это серьёзная проблема. Например, затенение только 5% площади солнечной панели снижает её выработку на 50%. А если солнечные панели соединены последовательно, то снизится эффективность всей цепочки, вне зависимости от того, затенены другие панели или нет.
  • Загрязнение поверхности. Панели всегда покрыты грязью и пылью, что снижает эффективность.
  • Меньшее светопропускание. Чтобы выдерживать вес легковых и грузовых автомобилей, фронтальное защитное стекло солнечных панелей должно быть более толстым чем обычно, а это ограничивает поглощаемый свет и снижает эффективность.
  • Отсутствие вентиляции – еще одна серьёзная проблема. Когда солнечные панели установлены на крыше дома, то между кровлей и солнечной панелью есть зазор ~ 7-10 см., благодаря которому имеется циркуляция воздуха и охлаждение поверхности солнечных панелей. В случае когда солнечные панели вмонтированы в дорогу такой вентиляции просто нет и такие панели будут больше нагреваться, чем установленные на крыше. Каждый 1 градус Цельсия, выше оптимальной температуры снижает КПД на 0,5%.

В результате, следует ожидать значительного снижения эффективности “дорожных” солнечных панелей по сравнению с солнечными панелями, расположенными на крыше. Вопрос в следующем, насколько падает эффективность и каковы экономические затраты на это?

Результаты испытаний дороги из солнечных панелей

Одна из самых первых установленных солнечных дорог находится в Турувр-о-Перш. Максимальная выходная мощность составляет 420кВт, покрывает площадь 2800 м² и её стоимость составила €5 млн. Это означает, что стоимость 1 кВт установленной мощности составила €11905.

Что предполагалось

Изначально предполагалось, что дорога будет вырабатывать 800 киловатт*часов в день (кВт*ч/день), но недавно опубликованные данные показали, что производительность была ближе к цифре 409кВт*ч/день или 150000кВт*ч/год. Чтобы получить представление о том, много это или мало, нужно сказать что среднестатистический частный дом в России потребляет ~10кВт*ч/день или ~300кВт*ч/месяц. Т.е. этой дороги хватило бы для энергоснабжения всего лишь 40 частных домов.

Солнечная электростанция около г.Бордо

Дорога из солнечных панелей - путь в никуда?
Сетевая солнечная электростанция Сестас, Франция. Мощность – 300МВт.

Для сравнения, там же во Франции, недалеко от города Бордо, 1 декабря 2015 была запущена сетевая солнечная электростанция Сестас мощностью 300000кВт, которая состоит из рядов аккуратно направленных к солнцу солнечных панелей. Коэффициент мощности составляет 14%. При стоимости €360 млн. или €1200 за каждый установленный 1кВт мощности, это составляет одну десятую часть солнечной дороги, при этом выработка электричества с 1кВт солнечных панелей в три раза больше.

Солнечная дорога: опыт США

Солнечная дорога в Сендпойнт

Компания Solar RoadWays (США) разработала “умное” шоссе с солнечными панелями, а также с датчиками и светодиодными фонарями для отображения предупреждений о приближающихся опасностях, например, таких как олень или лось выбежавших на дорогу. Эта дорога также имеет нагревательные элементы для растапливания снега зимой.
Несколько таких солнечных панелей были установлены на небольшом участке в Сандпойт, Штат Айдахо. Их суммарная площадь составила 13.9 м², а установленная мощность 1.529кВт. Стоимость этого проекта составила $48734 или €27500 на 1кВт установленной мощности, что более чем в 20 раз больше, чем таковая на солнечной электростанции Сестас.

По собственным подсчётам компании Solar RoadWays, светодиодные лампы потребляют 106МВт*ч на 1 милю полосы движения, а панели генерируют 415МВт*ч, то есть более 25% полезной мощности потребляется только светодиодами. Это еще больше снизит производительность. Нагревательные пластины потребляют 2.28МВт*ч на 1 милю полосы движения, поэтому их эксплуатация всего лишь в течение 6 дней полностью сведёт на нет генерацию энергии от солнечных панелей.

И это до рассмотрения реальных данных установленной системы в Сандпойт, которая за шесть месяцев сгенерировала 52.397кВт*ч, или 104.8кВт*ч за год. Исходя из этого мы можем оценить коэффициент мощности всего в 0.782%, что в 20 раз меньше, чем эффективность у электростанции в Cestas.

При этом, еще следует отметить, что эти панели установлены на городской площади. А участок тротуара, окружённый зданиями в заснеженном северном городе не самое лучше место для размещения солнечной электростанции. И вообще, солнечные панели  на городских улицах – так себе идея.

Что стало с солнечной дорогой

В итоге этот французский проект стал один большим разочарованием, хотя этого следовало ожидать с самого начала. С момента открытия дороги солнечные панели постоянно ломались и разбивались на куски. К маю 2019 года почти 300 метров дороги полностью вышло из строя. Быстро выяснилось, что солнечные батареи не выдерживают ни интенсивного дорожного движения, ни воздействия сил природы. Как оказалось, во время проектирования инженеры не учли повреждения, которые будут нанесены грозами, плесенью от гниющих листьев, а также движением больших и тяжёлых тракторов.  Общее производство электроэнергии снижается каждый год огромными темпами, как уже было написано выше, в первый год эксплуатации дороги, выработка составила 409кВт*ч/день вместо 800кВт*ч/день. После этого она резко упала из-за повреждений, составив всего 215кВт*ч/день в 2018 году. В 2019 году выработка снизилась ещё больше и составили не более 200кВт*ч/день.

Сама идея солнечной дороги может быть не совсем безосновательная, если рассматривать её в очень солнечных районах и где люди, в основном, ездят на велосипеде или ходят пешком, но она никогда не будет соответствовать эффективности обычного массива солнечных панелей. Вне специализированных применений, кажется, об идее общемировой практики строительства солнечных дорог можно забыть.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *