태양광 패널로 포장된 도로가 왜 그렇게 밝지 않은 걸까요? - 태양광 패널 신호등

4년 전, 입소문을 탄 캠페인을 통해 전 세계 도로의 아스팔트가 태양광 패널로 교체되었고, 이는 기후 변화에 맞서 싸우고 경제를 활성화하겠다는 세계적인 약속을 보여주는 계기가 되었습니다.
이 대담한 아이디어는 그 이후로 여러 차례 실제 적용 테스트를 거쳤습니다.
최근 예비 연구의 첫 번째 결과가 나왔는데, 다소 지루했습니다.
도로 아래에 설치된 태양광 패널은 여러 가지 단점이 있습니다.
최적의 기울기 각도가 아니기 때문에 전력 생산량이 적고 색상 왜곡이 쉽게 발생하는데, 이는 패널 표면의 그림자만으로도 전력 생산량이 50%까지 감소할 수 있다는 점에서 문제가 됩니다.
패널은 먼지와 오염물질로 덮일 수도 있으며, 차량 하중을 견디기 위해 기존 패널보다 훨씬 두꺼운 유리가 필요하므로 흡수하는 빛의 양이 더욱 제한됩니다.
공기 순환의 이점을 누릴 수 없기 때문에 이 패널들은 필연적으로 지붕 ​​태양광 패널보다 더 많은 열을 발생시킬 것입니다.
최적 온도에서 섭씨 1도 상승당 0의 손실이 발생합니다.
에너지 효율은 5%입니다.
따라서 태양광 도로의 성능은 예상했던 대로 지붕 태양광 패널에 비해 크게 떨어졌습니다.
문제는 경제적 비용이 얼마인가 하는 점입니다.
도로 주행 시험 결과는 프랑스 투로-페르슈앵 지역에 설치된 최초의 태양광 도로 중 하나입니다.
이 제품은 최대 420kW/m²의 전력을 생산하며, 800m²의 면적을 커버하고 설치 비용은 5유로(약 450만 파운드)입니다.
이는 설치 1kW당 비용이 11,905유로임을 의미합니다.
해당 도로는 하루에 800kWh의 전력을 생산해야 합니다.
최근 공개된 자료에 따르면 발전량은 하루 약 409킬로와트시, 즉 연간 15만 킬로와트시에 달하는 것으로 나타났습니다.
이것이 얼마나 많은 양인지 궁금하시다면, 영국 가정은 하루 평균 약 10킬로와트시(kW)의 전력을 사용합니다.
도로의 용량 계수(평균 출력량을 잠재 최대 출력량으로 나눈 값으로 기술 효율을 측정하는 지표)는 단 4%에 불과합니다.
반면, 보르도 인근의 세스타스 태양광 발전소는 태양을 향해 정교하게 기울어진 태양광 패널들을 갖추고 있으며, 최대 30만 kW의 전력을 생산하고 높은 용량 활용률을 자랑합니다.
이 제품의 가격은 360유로로, 설치당 1,200유로에 해당하며, 이는 저희가 제공하는 태양광 도로 설치 비용의 10분의 1에 불과합니다. 게다가 기존 방식보다 3배 더 많은 전기를 생산합니다.
미국에서는 "솔라 로드"라는 회사가 센서와 LED 조명을 포함한 태양광 패널을 사용하여 사슴 충돌 경고와 같은 임박한 위험을 표시하는 스마트 고속도로를 개발했습니다.
또한 겨울에는 눈을 녹이기 위한 발열 패드도 갖추고 있습니다.
아이다호주 샌드포인트의 도로 일부 구간에 SR3 패널 몇 개가 설치되었습니다. 이것은 13번째 패널입니다.
면적 9m², 설치 용량 1,529kW.
설치 비용은 48,734달러(약 37,482파운드)입니다.
이는 kW당 설치 비용이 27,500유로라는 것을 의미하며, 이는 체스타스 발전소보다 20배 이상 높은 수치입니다.
솔라 로드웨이 자체 추산에 따르면 LED 조명은 차선 1마일당 106MW의 전력을 소비하며, 태양광 패널이 415MW의 전력을 생산하기 때문에 LED는 유용한 전력보다 더 많은 전력을 소비합니다.
이렇게 하면 성능이 더욱 저하될 것입니다.
가열판은 그림 2에도 나타나 있습니다.
차선당 28MW의 전력이 소모되므로, 단 6일만 운행해도 태양광 패널에서 얻는 순수익을 상쇄하게 됩니다.
이는 52를 생성한 샌드포인트 설치 관련 데이터를 살펴보기 전의 상황입니다.
6개월 동안 397kW시를 사용했다면, 즉 104입니다.
연간 8kW.
이를 통해 설비 이용률이 0에 불과하다고 추정할 수 있습니다.
782는 세스타스 발전소보다 효율이 20배 낮습니다.
하지만 그 단체가 도시 광장에 있다는 점에 유의해야 합니다.
한 가지 확실한 것은 눈 덮인 북쪽 마을에서 건물로 둘러싸인 인도 한쪽은 태양광 발전 시설을 설치하기에 가장 적합한 장소가 아니라는 점입니다.
하지만 도심 도로에 대규모 태양광 도로를 설치하는 것은 좋은 생각이 아닐 수도 있습니다.
그 길은 더 이상 우리가 생각하는 것만큼 넓지 않다.
영국 교통부는 영국 내 다양한 ​​도로 유형별 길이를 분류해 놓았습니다.
이 도로들을 태양광 패널로 덮을 수 있다고 가정하면, 각 고속도로에는 4차선이 있고, A 도로와 B 도로에는 2차선, 그리고 C 도로와 U 도로에는 절반의 차선이 사용됩니다.
그 땅은 일방통행이라서 적합하지 않아요.
우리는 200만 제곱미터의 면적을 산출했습니다.
도시 지역의 건물들이 차지하는 면적이 170억 제곱미터라는 사실을 깨닫기 전에는, 마치 그렇게 들릴지도 모릅니다. 60억 제곱미터 말이죠.
따라서 영국 지붕의 작은 부분에만 태양광 패널을 설치하는 것만으로도 도로에 설치하는 것보다 훨씬 더 많은 전력을 생산할 수 있습니다.
이는 고지대가 대규모 발전에 가져다주는 이점과는 매우 다릅니다.
이 모든 것을 종합해 볼 때, 도로망의 일부만 보유하는 것이 적절하다는 결론이 나온다.
더욱이, 도로망 규모가 상대적으로 작다는 점을 고려할 때, 태양광 도로는 틈새 에너지원으로만 남을 수 있으며 미래 에너지 공급의 지름길이 될 수는 없을 것입니다.
딜런 라이언은 에든버러에 있는 네이피어 대학교의 기계 및 에너지 공학 강사입니다.
이 글은 The Conversation(Dialogue.com)에 처음 게재되었습니다.