เหตุใดถนนที่ปูด้วยแผงโซลาร์เซลล์จึงไม่สว่างเท่าที่ควร... - สัญญาณไฟจราจรพลังงานแสงอาทิตย์

เมื่อสี่ปีที่แล้ว แคมเปญที่แพร่หลายในโลกออนไลน์ได้เปลี่ยนพื้นผิวถนนลาดยางทั่วโลกให้เป็นแผงโซลาร์เซลล์ ส่งสัญญาณให้โลกตระหนักถึงความมุ่งมั่นในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและกระตุ้นเศรษฐกิจ
แนวคิดที่กล้าหาญนี้ได้รับการทดสอบภาคสนามมาแล้วระยะหนึ่ง
ผลการศึกษาเบื้องต้นชุดแรกออกมาแล้ว และมันค่อนข้างน่าเบื่อ
แผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งใต้ถนนมีข้อเสียหลายประการ
เนื่องจากมุมเอียงไม่เหมาะสม จึงทำให้ผลิตพลังงานได้น้อยลงและเกิดสีเพี้ยนได้ง่าย ซึ่งเป็นปัญหาเพราะเพียงแค่เงาบนพื้นผิวของแผงก็สามารถลดกำลังการผลิตลงได้ถึง 50%
แผงโซลาร์เซลล์อาจมีสิ่งสกปรกและฝุ่นละอองเกาะอยู่ และจำเป็นต้องใช้กระจกที่หนากว่าแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปมาก เพื่อให้ทนต่อน้ำหนักที่เกิดจากการสัญจรไปมา ซึ่งจะยิ่งจำกัดปริมาณแสงที่ส่องผ่านเข้าไปอีกด้วย
เนื่องจากไม่สามารถใช้ประโยชน์จากวัฏจักรอากาศได้ แผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้จึงจะร้อนกว่าแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
ที่อุณหภูมิที่เหมาะสม จะมีการสูญเสีย 0 ต่อทุกๆ 1 องศาเซลเซียสที่สูงขึ้น
ประสิทธิภาพการใช้พลังงานอยู่ที่ 5%
ดังนั้น ประสิทธิภาพของถนนพลังงานแสงอาทิตย์จึงลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา ซึ่งเป็นสิ่งที่คาดการณ์ได้
คำถามคือ ต้นทุนทางเศรษฐกิจคืออะไร?
ผลการทดสอบบนถนนพลังงานแสงอาทิตย์นี้ เป็นหนึ่งในถนนพลังงานแสงอาทิตย์แห่งแรกที่ติดตั้งในเขตตูโร-แปร์แชน ประเทศฝรั่งเศส
เครื่องนี้มีกำลังไฟฟ้าสูงสุด 420 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร ครอบคลุมพื้นที่ 800 ตารางเมตร และมีค่าติดตั้ง 5 ยูโร (4.5 ล้านปอนด์)
หมายความว่าต้นทุนต่อกิโลวัตต์ในการติดตั้งอยู่ที่ 11,905 ยูโร
แม้ว่าถนนสายนี้ควรจะผลิตพลังงานได้ 800 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน (kWh/วัน)
ข้อมูลที่เพิ่งเปิดเผยออกมาแสดงให้เห็นว่า ผลผลิตอยู่ที่ประมาณ 409 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน หรือ 150,000 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี
สงสัยกันไหมว่าปริมาณนี้มากแค่ไหน โดยเฉลี่ยแล้วครอบครัวชาวอังกฤษใช้พลังงานประมาณ 10 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน
ค่าสัมประสิทธิ์กำลังการผลิตของถนน ซึ่งวัดประสิทธิภาพของเทคโนโลยีโดยการหารกำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่ผลิตได้ด้วยกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นไปได้ มีค่าเพียง 4% เท่านั้น
ในทางตรงกันข้าม โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เซสตัสใกล้เมืองบอร์โดซ์ มีแผงโซลาร์เซลล์เรียงเป็นแถวโดยเอียงให้หันเข้าหาดวงอาทิตย์อย่างระมัดระวัง มีกำลังการผลิตสูงสุด 300,000 กิโลวัตต์ และมีปัจจัยด้านกำลังการผลิตที่ดี
ต้นทุนอยู่ที่ 360 ยูโร หรือ 1,200 ยูโรต่อการติดตั้ง ซึ่งคิดเป็นเพียง 1 ใน 10 ของต้นทุนถนนพลังงานแสงอาทิตย์ของเรา และสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าเดิมถึงสามเท่า
ในสหรัฐอเมริกา บริษัทชื่อ "ถนนพลังงานแสงอาทิตย์" ได้พัฒนาทางหลวงอัจฉริยะที่ใช้แผงโซลาร์เซลล์ รวมถึงเซ็นเซอร์และไฟ LED เพื่อแสดงสัญญาณเตือนอันตรายที่อาจเกิดขึ้น เช่น สัญญาณเตือนกวางวิ่งบนถนน
นอกจากนี้ยังมีแผ่นทำความร้อนสำหรับละลายหิมะในฤดูหนาวอีกด้วย
แผง SR3 ของบริษัทนี้หลายแผงได้ถูกติดตั้งบนพื้นผิวถนนส่วนเล็กๆ ในเมืองแซนด์พอยต์ รัฐไอดาโฮ นี่คือแผงที่ 13
พื้นที่ 9 ตารางเมตร กำลังการติดตั้ง 1,529 กิโลวัตต์
ค่าติดตั้ง 48,734 ดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณ 37,482 ปอนด์)
นั่นหมายความว่าต้นทุนต่อการติดตั้ง 1 กิโลวัตต์อยู่ที่ 27,500 ยูโร ซึ่งสูงกว่าโรงไฟฟ้าเซสตัสถึงกว่า 20 เท่า
จากการประเมินของ Solar Roadway เองนั้น ไฟ LED จะใช้พลังงาน 106 เมกะวัตต์ต่อไมล์เลน และเนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์ผลิตพลังงานได้ 415 เมกะวัตต์ ดังนั้นไฟ LED จึงใช้พลังงานมากกว่าที่จำเป็น
การทำเช่นนี้จะยิ่งทำให้ประสิทธิภาพลดลงไปอีก
แผ่นทำความร้อนแสดงไว้ในรูปที่ 2 เช่นกัน
แต่ละเลนผลิตไฟฟ้าได้ 28 เมกะวัตต์ ดังนั้นการเดินเครื่องเพียงหกวันก็สามารถชดเชยรายได้สุทธิจากแผงโซลาร์เซลล์ได้แล้ว
นี่เป็นข้อมูลก่อนที่เราจะไปดูข้อมูลสำหรับการติดตั้งที่แซนด์พอยต์ซึ่งสร้างผลลัพธ์ 52
คิดเป็นพลังงาน 397 กิโลวัตต์ชั่วโมง ในระยะเวลา 6 เดือน หรือ 104 หน่วย
8 กิโลวัตต์ต่อปี
จากข้อมูลนี้ เราสามารถประมาณได้ว่าปัจจัยกำลังการผลิตมีค่าเพียง 0 เท่านั้น
782 ซึ่งมีประสิทธิภาพต่ำกว่าโรงไฟฟ้าเซสตัสถึง 20 เท่า
อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่ากลุ่มดังกล่าวอยู่บนจัตุรัสกลางเมือง
หากจะสรุปอย่างหนึ่งก็คือ ในเมืองทางเหนือที่ปกคลุมไปด้วยหิมะ บริเวณทางเท้าที่ล้อมรอบด้วยอาคารไม่ใช่สถานที่ที่ดีที่สุดสำหรับการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์
อย่างไรก็ตาม การสร้างถนนพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่บนถนนในเมืองอาจไม่ใช่ความคิดที่ดีนัก
ถนนไม่ได้กว้างอย่างที่เราคิดอีกต่อไปแล้ว
กระทรวงคมนาคมได้จำแนกความยาวของถนนประเภทต่างๆ ในสหราชอาณาจักร
สมมติว่าเราสามารถติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ครอบคลุมพื้นที่เหล่านี้ได้ โดยทางหลวงแต่ละสายจะมีสี่เลน ถนน A และ B จะมีสองเลน และถนน C และ U จะมีครึ่งหนึ่งของเลนทั้งหมด (
หลายพื้นที่เป็นถนนวันเวย์ ไม่เหมาะสมเลย)
เราได้พื้นที่ทั้งหมด 2 ล้านตารางเมตร
ก่อนที่คุณจะรู้ตัว อาคารในเขตเมืองใช้พื้นที่ไปถึง 17 ล้านตารางเมตร ฟังดูเหมือน 6 ​​พันล้านตารางเมตรเลยทีเดียว
ดังนั้น การใช้แผงโซลาร์เซลล์คลุมหลังคาเพียงส่วนเล็กๆ ในสหราชอาณาจักร ก็จะสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าการติดตั้งบนท้องถนนเสียอีก
สิ่งนี้แตกต่างอย่างมากจากประโยชน์ที่สถานที่ตั้งที่สูงกว่าจะนำมาซึ่งการผลิตพลังงานขนาดใหญ่
ทั้งหมดนี้ชี้ให้เห็นว่า การมีเครือข่ายถนนเพียงบางส่วนนั้นเหมาะสมแล้ว
ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยขนาดของเครือข่ายถนนที่ค่อนข้างเล็ก ถนนพลังงานแสงอาทิตย์จึงเป็นเพียงแหล่งพลังงานเฉพาะกลุ่มเท่านั้น และจะไม่มีวันเป็นทางลัดสู่การจัดหาพลังงานของเราในอนาคต
ดีแลน ไรอัน เป็นอาจารย์ประจำสาขาวิศวกรรมเครื่องกลและพลังงาน ที่มหาวิทยาลัยเนเปียร์ ในเมืองเอดินบะระ
บทความนี้ตีพิมพ์ครั้งแรกใน The Conversation (Dialogue.com)