Dlaczego drogi pokryte panelami słonecznymi nie są takie jasne... - sygnalizacja świetlna z panelami słonecznymi

Cztery lata temu w ramach kampanii viralowej zastąpiono asfalt na drogach całego świata panelami słonecznymi, wysyłając w ten sposób światu sygnał o zaangażowaniu w walkę ze zmianami klimatycznymi i pobudzenie gospodarki.
Od tego czasu ten śmiały pomysł został poddany testom drogowym.
Oto pierwsze wyniki ostatnich wstępnych badań. Były one trochę nudne.
Panele słoneczne umieszczane pod drogami mają wiele wad.
Ponieważ nie jest on nachylony pod najlepszym kątem, wytwarza mniej energii i łatwiej jest uzyskać kolory, co stanowi problem, ponieważ tylko cienie na powierzchni panelu mogą zmniejszyć generowaną energię o 50%.
Panele mogą być również pokryte brudem i kurzem, a aby wytrzymać ciężar ruchu, wymagają znacznie grubszego szkła niż konwencjonalne panele, co dodatkowo ogranicza ilość pochłanianego przez nie światła.
Ponieważ nie jest możliwe wykorzystanie obiegu powietrza, panele te będą nieuchronnie generować więcej ciepła niż dachowe panele słoneczne.
W optymalnej temperaturze strata wynosi 0 na każdy 1 stopień Celsjusza.
Efektywność energetyczna wynosi 5%.
W związku z tym wydajność paneli słonecznych zainstalowanych na drodze znacznie spadła w porównaniu do paneli słonecznych montowanych na dachu, co jest zrozumiałe.
Pytanie brzmi, jaki jest koszt ekonomiczny?
Wyniki testów drogowych to jedna z pierwszych dróg zasilanych energią słoneczną, zainstalowanych w Tourau-Perchein we Francji.
Maksymalna moc wyjściowa wynosi 420 kW na metr kwadratowy, powierzchnia instalacji wynosi 800 m², a koszt jej instalacji to 5 euro (4,5 mln funtów).
Oznacza to, że koszt instalacji na kW wynosi 11 905 euro.
Chociaż droga powinna produkować 800 kWh na dobę (kWh/dzień)
Ostatnio opublikowane dane wskazują, że wydajność wynosi około 409 kWh/dzień, czyli 150 000 kWh/rok.
Ciekawe, ile to kosztuje? Brytyjskie rodziny zużywają średnio około 10 kWh dziennie.
Współczynnik wykorzystania mocy drogi, mierzący wydajność technologii poprzez podzielenie średniej mocy wyjściowej przez potencjalną maksymalną moc wyjściową, wynosi zaledwie 4%.
Dla porównania, elektrownia słoneczna Cestas w pobliżu Bordeaux ma rząd paneli słonecznych ustawionych ostrożnie w stronę słońca, o maksymalnej mocy wyjściowej 300 000 KW i współczynniku wykorzystania mocy.
Koszt instalacji wynosi 360 euro, czyli 1200 euro za instalację, co stanowi 1 do 10 kosztów budowy drogi zasilanej energią słoneczną, a generuje ona trzy razy więcej energii elektrycznej niż pierwotnie.
W Stanach Zjednoczonych firma o nazwie „solar roads” opracowała inteligentną autostradę z panelami słonecznymi, czujnikami i światłami LED, która ma sygnalizować zbliżające się zagrożenia, np. ostrzegać przed jeleniami
Posiada również poduszki grzewcze do topienia śniegu zimą.
Kilka paneli SR3 zostało zainstalowanych na niewielkim fragmencie nawierzchni drogi w Sandpoint w stanie Idaho. To już 13.
Powierzchnia 9 m², moc zainstalowana 1,529 KW.
Koszt instalacji wynosi 48 734 USD (około 37 482 GBP)
Oznacza to, że koszt instalacji jednego kW wynosi 27 500 euro, czyli jest ponad 20 razy wyższy niż w elektrowni Cestas.
Według szacunków Solar Roadway, oświetlenie LED będzie zużywać 106 MW na milę pasa ruchu, a ponieważ panel generuje 415 MW, diody LED zużywają więcej niż jest to użyteczne.
Spowoduje to dalsze obniżenie wydajności.
Płytę grzewczą oznaczono także na rysunku 2.
Mile 28 MW na pas, czyli działanie przez zaledwie sześć dni, zrekompensuje wszelkie dochody netto z paneli słonecznych.
Dzieje się to jeszcze przed przyjrzeniem się danym dla instalacji Sandpoint, która wygenerowała 52.
Przy 397 kWh w ciągu 6 miesięcy, czyli 104.
8 kW rocznie.
Na tej podstawie możemy oszacować, że współczynnik wykorzystania mocy wynosi zaledwie 0.
782, 20 razy mniej wydajna niż elektrownia Cestas.
Należy jednak zauważyć, że grupa znajduje się na miejskim placu.
Jeśli można wyciągnąć jeden wniosek, to taki, że w zaśnieżonym północnym miasteczku odcinek chodnika otoczony budynkami nie jest najlepszym miejscem do umieszczania instalacji solarnych.
Jednak budowa większej drogi zasilanej energią słoneczną na ulicach miasta może nie być dobrym pomysłem.
Droga nie jest już tak szeroka jak nam się wydaje.
Departament Transportu dokonał podziału długości różnych typów dróg w Wielkiej Brytanii.
Zakładając, że możemy je pokryć panelami słonecznymi, każda autostrada będzie miała cztery pasy ruchu, drogi A i B będą miały dwa pasy ruchu, a droga C i U będzie miała połowę pasów ruchu (
Dużo jest ulicą jednokierunkową, po prostu nieodpowiednią)
Wyszło nam, że powierzchnia wynosi 2 miliony metrów kwadratowych.
Zanim zorientujesz się, że budynki na terenach miejskich zajmują powierzchnię 17, brzmi to tak, jakby było to 6 miliardów m².
Dlatego też pokrycie niewielkiej części dachu w Wielkiej Brytanii panelami słonecznymi pozwoli wygenerować więcej energii niż umieszczenie ich na drodze.
Jest to zupełnie inne zjawisko od korzyści, jakie wyższe lokalizacje przyniosą większej produkcji energii.
Wszystko to wskazuje na to, że właściwe byłoby pozostawienie tylko niewielkiej części sieci drogowej.
Co więcej, biorąc pod uwagę stosunkowo niewielkie rozmiary sieci drogowej, drogi zasilane energią słoneczną mogą stać się jedynie niszowym źródłem energii i nigdy nie staną się w przyszłości skrótem do naszego zaopatrzenia w energię.
Dylan Ryan jest wykładowcą inżynierii mechanicznej i energetycznej na Uniwersytecie Napiera w Edynburgu.
Artykuł ten ukazał się pierwotnie w czasopiśmie The Conversation (Dialogue.com)