Почему дороги, вымощенные солнечными панелями, не такие уж и яркие... - светофоры на солнечных батареях

Четыре года назад вирусная кампания заменила асфальт на дорогах по всему миру солнечными батареями, тем самым побудив мир бороться с изменением климата и дать толчок развитию экономики.
Эта смелая идея с тех пор прошла ряд дорожных испытаний.
Появились первые результаты недавнего предварительного исследования, и они оказались несколько скучными.
Солнечные панели, расположенные под дорогами, имеют множество недостатков.
Поскольку угол наклона неоптимален, панель вырабатывает меньше энергии и её легче окрашивать, что является проблемой, так как даже тени на поверхности панели могут снизить выработку энергии на 50%.
Панели также могут быть покрыты грязью и пылью, а для того, чтобы выдерживать вес транспортных средств, требуется гораздо более толстое стекло, чем у обычных панелей, что еще больше ограничит поглощение света.
Поскольку использование циркуляции воздуха невозможно, эти панели неизбежно будут нагревать больше, чем солнечные панели на крыше.
При оптимальной температуре потери составляют 0 на 1 градус Цельсия.
Энергоэффективность составляет 5%.
Таким образом, эффективность солнечных дорог значительно снизилась по сравнению с солнечными панелями на крышах, что и следовало ожидать.
Вопрос в том, какова экономическая цена?
Результаты дорожных испытаний показывают, что это одна из первых дорог, построенных на солнечной энергии в регионе Туро-Першен, Франция.
Максимальная выходная мощность составляет 420 кВт на квадратный метр, площадь покрытия — 800 м², а стоимость установки — 5 евро (4,5 млн фунтов стерлингов).
Это означает, что стоимость установки в кВт составляет 11 905 евро.
Хотя дорога должна производить 800 кВт⋅ч в день (кВт⋅ч/день)
Согласно недавно опубликованным данным, выработка электроэнергии составляет около 409 кВт·ч/день, то есть 150 000 кВт·ч/год.
Интересно, сколько это составляет? Британские семьи потребляют в среднем около 10 кВт⋅ч в день.
Коэффициент использования мощности дороги — показатель эффективности технологии, измеряемый делением средней выходной мощности на потенциальную максимальную выходную мощность — составляет всего 4%.
В отличие от них, солнечная электростанция Cestas под Бордо имеет ряд солнечных панелей, аккуратно наклоненных к солнцу, с максимальной выходной мощностью 300 000 кВт и коэффициентом использования мощности.
Его стоимость составляет 360 евро, то есть 1200 евро за установку, что составляет 1 из 10 стоимости нашей солнечной дороги, и он вырабатывает в три раза больше электроэнергии, чем первоначальная установка.
В Соединенных Штатах компания под названием "солнечные дороги" разработала "умную автомагистраль" с солнечными панелями, датчиками и светодиодными фонарями, которая предупреждает о любых потенциальных опасностях, например, о приближении оленей.
В нем также есть нагревательные элементы для растапливания снега зимой.
Несколько панелей SR3 были установлены на небольшом участке дорожного покрытия в Сандпойнте, штат Айдахо. Это 13-я панель.
Площадь 9 м², установленная мощность 1,529 кВт.
Стоимость установки составляет 48 734 доллара США (примерно 37 482 фунта стерлингов).
Это означает, что стоимость установки одного кВт составляет 27 500 евро, что более чем в 20 раз выше, чем на электростанции в Честасе.
По собственным оценкам компании Solar Roadway, светодиодный светильник будет потреблять 106 МВт на милю полосы движения, а поскольку панель генерирует 415 МВт, светодиоды потребляют больше, чем полезная мощность.
Это еще больше снизит производительность.
Нагревательная пластина также показана на рисунке 2.
Мощность каждой полосы составляет 28 МВт, поэтому работа солнечных батарей всего шесть дней в году компенсирует любой чистый доход от их эксплуатации.
Это перед тем, как мы рассмотрим данные по установке в Сандпойнте, где было получено 52.
При 397 кВт⋅ч за 6 месяцев, то есть 104.
8 кВт в год.
Исходя из этого, можно предположить, что коэффициент использования мощности равен нулю.
782, в 20 раз менее эффективна, чем электростанция Cestas.
Тем не менее, следует отметить, что группа находится на городской площади.
Если и можно сделать какой-либо вывод, то в заснеженном северном городке участок тротуара, окруженный зданиями, — не лучшее место для размещения солнечных батарей.
Однако, возможно, не стоит строить большую солнечную дорогу на улицах города.
Дорога уже не такая широкая, как нам кажется.
Министерство транспорта Великобритании представило данные о протяженности различных типов дорог в стране.
Предположим, мы сможем покрыть их солнечными батареями. В таком случае, на каждой автомагистрали будет четыре полосы, на дорогах А и В — две полосы, а на дорогах С и U — половина полос.
Многое — это улица с односторонним движением, просто неподходящая.
Мы определили площадь поверхности в 2 миллиона квадратных метров.
Прежде чем вы поймете, что здания в городских районах занимают площадь в 17 миллиардов м², вам покажется, что это действительно так.
Таким образом, использование солнечных панелей для покрытия лишь небольшой части крыш зданий в Великобритании позволит немедленно получить больше энергии, чем размещение их на дорогах.
Это сильно отличается от преимуществ, которые выгодно получить крупным электростанциям, расположенным на большей высоте.
Всё это говорит о том, что целесообразно иметь лишь небольшую часть дорожной сети.
Более того, учитывая относительно небольшую протяженность дорожной сети, солнечные дороги могут стать лишь нишевым источником энергии и никогда не будут представлять собой быстрый способ обеспечения наших потребностей в энергии в будущем.
Дилан Райан — преподаватель кафедры машиностроения и энергетики в Университете Нейпира в Эдинбурге.
Эта статья впервые появилась на сайте The Conversation (Dialogue.com).