С начала 2000-х годов цены на фотоэлектрические панели стали быстро падать, их КПД – расти, а область применения – расширяться. С полей и крыш домов фотовольтаика постепенно перекочевала на автомобили, что автоматически привело к идее строительства «солнечных дорог». Технологических сложностей в данной сфере существовало гораздо больше, но инженеры последовательно находили пути их преодоления.

Проблемы, которые требуют решения

Основными проблемами «солнечных» трасс являются:

• сильное загрязнение, в том числе глиной, песком, снегом, листьями и т.д.;
• строго горизонтальное, неизменяемое положение;
• периодическое затенение части ячеек при проезде транспортных средств;
• высокие механические нагрузки на полотно.

Первые три проблемы приводят к неизбежной потере эффективности. Последняя, четвертая, грозит быстрым нарушением целостности покрытия, из-за чего срок службы и польза солнечных батарей значительно снижаются.

Потенциальные преимущества

С другой стороны, решение всех перечисленных проблем позволяет получить «солнечный асфальт» с целым рядом следующих уникальных преимуществ.

1. Благодаря прозрачности верхнего слоя дорогу легко подсвечивать изнутри при минимальном расходе энергии на светодиоды. По той же причине покрытие не нуждается в разметке – ее легко организовать применением диодов разных цветов.
2. Часть накопленной энергии можно использовать на подогрев, не допуская возникновения наледи в холодное время года. Еще одну часть – на питание источников внешнего освещения вдоль трассы.
3. Правильная организация соединения элементов способна минимизировать потери от частичного затенения ячеек.
4. Контактные полосы в полотне позволят заряжать электромобили прямо на ходу, что сэкономит средства и время на периодическую подзарядку на станциях.
5. Дорога из солнечных батарей способна играть роль «информационной сети», что снимает проблему отсутствия Wi-Fi связи в любой точке земного шара.

Очевидно, что главными направлениями работы ученых и инженеров на данном этапе являются повышение производительности панелей и их максимальной прочности.

Первые «солнечные дороги» — Европа, США, Китай

Тестовыми прообразами дорог будущего стали следующие проекты.

1. Solar Road – Нидерланды.

Голландцы начали с наиболее простого варианта – не автомобильной, а небольшой велосипедной дорожки. Длина покрытия составила всего 70 метров, размеры солнечных батарей – 2,5х3,5 метра каждая. Местом постройки выбрали Кромени – пригород Амстердама. Благодаря небольшой динамической поверхностной нагрузке, стеклянная поверхность 2016 года хорошо сохранилась. Производительность полосы составляет около 6 000 кВт*ч ежегодно, чего достаточно для снабжения электроэнергией нескольких близлежащих домов.

2. Solar Roadways – США.

Почти одновременно с голландцами небольшой участок дороги из солнечных панелей в городке Сайнд-пойнт (штат Айдахо) построили братья инженеры Скотт и Джулио Брюссо. С 2016 года прозрачное покрытие выдерживает проезд небольших легковых автомобилей и пикапов. Генерация энергии участка невелика, но летом ее достаточно для освещения близлежащих придорожных фонарей и частных коттеджей.

В 2019 году братья разместили в Facebook предложение о распространении своего опыта, и почти сразу получили около десятка запросов из Европы, Австралии, Ю.Кореи и Объединенных Арабских Эмиратов.

3. The Ray WattWay (Франция).

Наиболее масштабный проект был предложен французской компанией WattWay. В 2016 году она смонтировала тестовый участок полноценной автомобильной трассы в Турув-о-Перш, с расчетом проезда по ней даже грузового транспорта. На покрытие длиной 1 км ушло более 2800 панелей, и при условии удачной эксплуатации разработчики планировали проложить еще 28 км дороги.

К сожалению, французов постигла неудача, поскольку явно завышенные требования к проекту превышали технические возможности того времени. Практический КПД батарей из-за быстрого загрязнения шоссе оказался на 40% ниже ожидаемого. А через год снизился еще вдвое, поскольку закаленное защитное стекло начало растрескиваться от запредельных динамических нагрузок проезжающих по дороге грузовиков.

4. Quilu Solar Roadways (Китай).

С недавних пор Поднебесная достигла таких успехов в инфраструктурном строительстве, что обогнала по этому показателю даже США. Так получилось и со скоростной автотрассой Цзинань из солнечных панелей, которая начала функционировать в 2018 году. Главным достижением китайцев стало применение в качестве поверхностной защиты «прозрачного бетона» — технологии, долгое время считавшейся невозможной. Благодаря повышенной прочности — это покрытие уже два года легко выдерживает движение грузового транспорта массой до 6-7 тонн.

Трех полосное шоссе (две основные полосы и одна резервная) постоянно достраивается, и сегодня при ширине 36 метров достигает длины 170 километров. Ежегодная генерация полотна – свыше 1 млн. кВт*часов, среди дополнительных функций – не только зарядка, но и автоматическое обновление ПО электромобилей. В отношении критиков таких дорог китайцы применяют шуточное выражение «они окажутся с яйцом на своем лице» — примерный аналог более знакомого нам «сядут в лужу».

5. Тротуары Platio (Венгрия).

Оригинальное решение нашли венгры, которые использовали солнечные батареи на тротуарах нескольких пешеходных зон центральной части Будапешта. Критерии выбора солнечных панелей для жителей столицы были просты – достаточная мощность для зарядки компактных электроскутеров и прочих малых средств с электродвигателем.

6. eRoadArlanda (Швеция).

Не совсем стандартное решение придумали шведы. Фотоэлектрические панели они установили не на дороге, а на крыше ангаров одного из аэропортов Стокгольма. Но вырабатываемая ими энергия питает специальную, утопленную в дорогу токопроводящую полосу, что исключает вероятность случайного поражения током прохожих.

По всей своей длине – в настоящий момент более 3 км – контактный «солнечный рельс» способен заряжать аккумуляторы автомобилей любого типа. Стоимость внедрения и эксплуатации, с учетом расходов на монтаж СЭС аэропорта, в 50 раз ниже, чем прокладка и использование на том же участке классических трамвайных рельсов.

По утверждению руководителя проекта, Ханса Сэлла, в силу дешевизны можно быстро проложить такие линии вдоль всех дорог страны – более 23 000 км. Это позволит полностью исключить необходимость в зарядных станциях для электромобилей.

Аналогичные проекты в Украине

Подобные проекты в Украине пока не реализованы, но ожидаются в самом ближайшем будущем. Основой для украинского «солнечного асфальта» станут панели тонкопленочного типа – как более эффективные при неоптимальных углах падения света, облачной погоде и частичном затенении.

Сегодня тонкопленочные гибриды на базе теллурида кадмия CdTe предлагает и наша компания Green Tech Trade. Их автор – мировой гранд First Solar, гарантирующий 25 лет беспрерывной эксплуатации своей продукции и на 20% более высокую эффективность в сравнении с любыми кремниевыми аналогами.

Заказывайте монтаж СЭС под ключ на нашем официальном сайте.