Сонячні батареї замість асфальту: якими будуть магістралі майбутнього?

Сонячні батареї замість асфальту: якими будуть магістралі майбутнього?

З початку 2000-х років ціни на фотоелектричні панелі почали стрімко падати, їх ККД — зростати, а область застосування — розширюватися. З полів та дахів будинків фотовольтаїка поступово перейшла до автомобілів, що відразу призвело до ідеї будівництва «сонячних доріг». Технологічних складнощів у цій сфері існувало набагато більше, але інженери послідовно знаходили шляхи їх подолання.

Проблеми, які потребують вирішення

Основними проблемами «сонячних» трас є:

  • сильне забруднення, в тому числі глиною, піском, снігом, листям та ін.;
  • необхідність у створенні ідеально горизонтального, незмінного положення;
  • періодичне затінення частини осередків під час проїзду транспортних засобів;
  • високі механічні навантаження на полотно.

Перші три проблеми призводять до неминучої втрати ефективності. Остання, четверта, загрожує швидким порушенням цілісності покриття, через що термін придатності та користь сонячних батарей значно знижуються.

Потенційні переваги

З іншого боку, розв’язання перерахованих проблем дозволяє отримати «сонячний асфальт» із цілою низкою наступних унікальних переваг:

  1. Завдяки прозорості верхнього шару, дорогу легко підсвічувати зсередини за мінімальних витрат енергії на світлодіоди. З тієї ж причини покриття не потребує розмітки – її легко організувати за допомогою діодів різних кольорів.
  2. Частину накопиченої енергії можна використовувати на підігрів, запобігаючи виникненню криги взимку. Ще одну частину – на споживання джерел зовнішнього освітлення вздовж траси.
  3. Правильна організація з’єднання елементів здатна мінімізувати втрати від часткового затінення комірок.
  4. Контактні смуги в полотні дозволять заряджати електромобілі прямо на ходу, що заощадить кошти та час на періодичну підзарядку на станціях.
  5. Дорога з сонячних батарей здатна відігравати роль «інформаційної мережі», що усуває проблему відсутності Wi-Fi зв’язку в будь-якій точці земної кулі.

Очевидно, що головними напрямками роботи вчених та інженерів на даному етапі є підвищення продуктивності панелей та їх максимальної міцності.

Перші «сонячні дороги» — Європа, США, Китай

Тестовими прототипами доріг майбутнього стали наступні проекти.

  1. Solar Road — Нідерланди.

Голландці почали з найпростішого варіанту – не автомобільної, а невеликої велосипедної доріжки. Довжина покриття склала лише 70 метрів, розміри сонячних батарей – 2,5х3,5 метра кожна. Місцем будівництва обрали Кромені — передмістя Амстердама. Скляна поверхня 2016 року добре збереглася завдяки невеликому динамічному поверхневому навантаженню. Щорічна продуктивність лінії становить близько 6 000 кВт*год, чого достатньо для забезпечення електроенергією декількох прилеглих будинків.

  1. Solar Roadways – США.

Майже одночасно з голландцями невелику ділянку дороги з сонячних панелей у містечку Сайнд-пойнт (штат Айдахо) побудували брати-інженери Скотт та Джуліо Брюсса. З 2016 року прозоре покриття витримує вагу невеликих легкових автомобілів та пікапів. Об’єми генерації енергії ділянки є незначними, але влітку їх вистачає для освітлення прилеглих придорожніх ліхтарів та приватних котеджів.

У 2019 році брати розмістили в Facebook пропозицію щодо поширення свого досвіду, і майже відразу отримали близько десяти запитів з Європи, Австралії, Південної Кореї та Об’єднаних Арабських Еміратів.

  1. The Ray WattWay (Франція).

Найбільш масштабний проект запропонувала французька компанія WattWay. У 2016 році вона змонтувала тестову ділянку повноцінної автомобільної траси в Турув-о-Перш, з розрахунком на проїзд навіть вантажного транспорту. На покриття довжиною 1 км витрачено понад 2800 панелей, і за умови вдалої експлуатації розробники планували прокласти ще 28 км дороги.

На жаль, французів спіткала невдача, оскільки явно завищені вимоги до проекту перевищували технічні можливості того часу. Практичний ККД батарей через швидке забруднення шосе виявився на 40% нижчим за очікуваний. За рік він скоротився ще вдвічі, оскільки загартоване захисне скло почало розтріскуватися від позамежних динамічних навантажень вантажівок, що проїжджали дорогою.

  1. Quilu Solar Roadways (Китай).

З недавнього часу Піднебесна досягла таких успіхів в інфраструктурному будівництві, що обігнала за цим показником навіть США. Так вийшло і зі швидкісною автотрасою Цзинань із сонячних панелей, яка почала функціонувати у 2018 році. Головним досягненням китайців стало застосування в якості поверхневого захисту «прозорого бетону» — технології, що довгий час вважалася неможливою. Завдяки підвищеній міцності, це покриття вже два роки легко витримує рух вантажного транспорту масою до 6-7 тонн.

Трисмугове шосе (дві основні смуги та одна резервна) постійно добудовується. Сьогодні воно має ширину 36 метрів та довжину 170 кілометрів. Щорічна генерація полотна – понад 1 млн. кВт*годин, серед додаткових функцій — не лише зарядка, а й автоматичне оновлення ПЗ електромобілів. Відносно критиків таких доріг китайці застосовують жартівливий вираз «вони будуть з яйцем на своєму обличчі» — зразковий аналог більш знайомого нам «сядуть в калюжу».

  1. Тротуари Platio (Угорщина).

Оригінальне рішення знайшли угорці, які використовували сонячні батареї на тротуарах кількох пішохідних зон центральної частини Будапешта. Критерії вибору сонячних панелей для мешканців столиці були простими — достатня потужність для зарядки компактних електроскутерів та інших малогабаритних транспортних засобів з електродвигуном.

  1. eRoadArlanda (Швеція).

Не зовсім стандартне рішення запропонували шведи. Фотоелектричні панелі вони встановили не на дорозі, а на даху ангарів одного з аеропортів Стокгольма. Але генерована ними енергія живить спеціальну, інтегровану в дорогу струмопровідну смугу, що виключає ймовірність випадкового ураження струмом перехожих.

Контактні «сонячні рейки» довжиною 3 км розраховані на заряджання акумуляторів автомобілів будь-якого типу. Вартість запровадження та експлуатації, включно з витратами на монтаж СЕС аеропорту, у 50 разів нижча у порівнянні з класичними трамвайними рейками на тій самій ділянці.

За твердженням керівника проекту, Ханса Селлі, з огляду на дешевизну можна швидко прокласти такі лінії уздовж всіх доріг країни — понад 23 000 км. Це дозволить повністю виключити необхідність у зарядних станціях для електромобілів.

Аналогічні проекти в Україні

Подібні проекти в Україні поки не реалізовані, але очікуються у найближчому майбутньому. Основою для українського «сонячного асфальту» стануть панелі тонкоплівкового типу — як більш ефективні за неоптимальних кутів падіння світла, похмурої погоди та часткового затінення.

Сьогодні тонкоплівкові гібриди на базі телуриду кадмію CdTe пропонує і наша компанія Green Tech Trade. Їх автор — світовий гранд First Solar, що гарантує 25 років безперервної експлуатації своєї продукції та на 20% вищу ефективність у порівнянні з будь-якими кремнієвими аналогами.

Замовляйте монтаж СЕС під ключ на нашому офіційному сайті.

 

Будівництво сонячних
електростанцій "під ключ"

Готові інвестиційні проекти