Saulės energija visur: infrastruktūros galimybė

Saulės energija yra vienas iš Europos energetikos perėjimo ramsčių. 2025 m. įdiegta daugiau nei 65 GW naujos galios ir jau veikianti daugiau nei 405 GW, todėl Europos Sąjunga siekia savo tikslo iki 2030 m. 750 GW saulės energijos. Norint pasiekti šį tikslą, per ateinančius penkerius metus reikės įdiegti dar 345 GW. Keičiasi saulės PV pajėgumų papildymo geografija. Pamažu išnaudojami dideli, gerai -orientuoti stogai, lengvai sujungtos aikštelės ir palankiausios vietos. Tuo pat metu kai kuriose šalyse antžeminiai{11}}saulės energijos projektai susiduria su susirūpinimu dėl konkuruojančių žemės naudojimo būdų, dirbamos žemės apsaugos, biologinės įvairovės ir vietos pripažinimo.

 

Neseniai šiuose puslapiuose teigėme, kad lengvi moduliai gali atrakinti daugiau nei 85 GW struktūriškai suvaržytų Europos stogų. Dėl šio argumento kyla tas pats spaudimas, verčiantis kūrėjus pažvelgti ne tik į paprasčiausias svetaines. Klausimas nebėra toks, ar Europa nori daugiau saulės energijos; tai kur tiksliai fiziškai nueis kiti gigavatai ir kaip jų pagaminta elektra bus integruota į tinklą ir paversta verte.

 

Dvigubas{0}}saulės energijos naudojimas: „PV visur“ logika
Kai kurie iš perspektyviausių naujų segmentų turi vieną idėją, surinktą po „PV visur“ reklama: užuot ieškoję naujos žemės, dalinkitės jau naudojamais paviršiais. Agrivoltaics išlaiko dirbamą žemę gamyboje ir gamina energiją. Plaukiojantis PV, pastatas- ir transporto priemonė-integruotas fotovoltinis rezervuaras, fasadai, automobiliai ir kt. paverčia elektros energijos gamybos turtu. Visais atvejais proveržis yra tas pats: saulės energija nebekonkuruoja dėl vietos, o ja dalijasi.

 

Kita erdvės kategorija, apie kurią kalbama rečiau, atitinka tą pačią logiką: žemė, kuri eina šalia mūsų transporto ir vandens infrastruktūros. Greitkelių pakraščiai ir pylimai, geležinkelio bėgiai ir plyšiai, triukšmo užtvarai, potvynių užtvankų paviršiai, kanalų krantai, dviračių takai ir techninės kelio teisės-}-ribojasi beveik su kiekvienu žemyno keliu ir geležinkeliu. Šis sektorius vis dar renkasi pavadinimą: mokslinių tyrimų literatūroje naudojamas infrastruktūros -integruotas PV (IIPV), jos geometrijos „linijinis PV“ arba, tiksliau, saulės greitkeliai, saulės geležinkeliai ir kanalų{5}}viršutinė saulės energija spaudoje. Tačiau logika yra žinoma. Ši žemė jau yra išvystyta, jau kontroliuojama viešosios įstaigos arba koncesininko ir jau atlieka pagrindinę funkciją. Kartos pridėjimas kartu išsaugant natūralius ir pertvarkytus koridorius paprastai sukelia daug mažiau prieštaravimų. Ne naujos rūšies reljefas, o naujas santykis su reljefu, kurį jau sukūrėme.

 

 

Europos prizo dydžio nustatymas
Potencialas yra ne kas kita, o nežymus. Europos Komisijos Jungtinis tyrimų centras apskaičiavo, kad PV ant stogų, rezervuarų ir kelių bei geležinkelių infrastruktūros gali viršyti 1 TW įrengtų pajėgumų, o tai gerokai viršytų ES 2030 m. tikslą. Linijinė{5}}infrastruktūros dalis ypač stulbinanti: pagal šį tyrimą bendras vertikalių fotovoltinių spindulių potencialas ES keliuose ir geležinkeliuose yra 403 GW, ty maždaug 50 % 2030 m. tikslo. Analizė taip pat nustatė, kad vertikalios, rytų{10}}vakarų dvipusės fotovoltinės energijos panaudojimas padidintų saulės energijos generavimo rinkos vertę ir sumažintų vidurdienio kainų kanibalizaciją, kuri vis labiau mažina pajamas iš įprastų pietų{11}}masyvų. Nors tai yra techninis potencialas, o ne rinkos prognozės, net dalis potencialo būtų reikšminga.

 

Atsižvelgiant į realų tiesinį galios tankį, kuris yra nuo maždaug 0,3 MW viename kilometre vienai vertikalių dvipusių modulių eilei ir daugiau nei 2 MW vienam kilometrui platesnėms sistemoms, dydžių eilės greitai sumuojamos, pritaikius dešimčiai tūkstančių kilometrų infrastruktūros koridorių.

 

 

Be to, galimybė apima ne tik žemę. Daugelis šių infrastruktūros objektų (greitkeliai, geležinkeliai, kanalai) jau vartoja elektros energiją arba yra šalia esamų tinklo jungčių. Dėl tokio artumo žemės-naudojimo argumentas paverčiamas energijos

 

Ką pasaulis jau kuria

Kinija žengė sparčiausiai ir didžiausiu mastu, plėtodama su transportu{0}}susijusią fotovoltinės energijos rinką, neturinčią atitikmens kitur. Iki 2024 m. pabaigos greitkeliu{2}}sujungta saulės energija pasiekė apie 1,7 GW, o Kinijos transporto mokslų akademijos vertinimu, pakelės potencialas yra beveik 944 GW. Šiuo metu kelios provincijos plėtoja beveik -nulinės-anglies išmetimo greitkelių aptarnavimo zonas. Pavyzdžiui, pavyzdinis Jinano–Veifango koridoriaus galia yra 68 MW ir, pasak jo operatoriaus, per metus pagaminama apie 68 GWh.

 

Azija siūlo kitų kelių rūšių demonstrantus. Pietų Korėjos Tedžonas–Sedžongas dviračių tako stogas nuo 2010-ųjų vidurio driekėsi centriniu greitkelio koridoriumi, kuriame yra apie 7500 plokščių, kurių ilgis viršija 4,8 km, kaip dalijasi Pietų Korėjos infrastruktūros ir transporto ministerija.

 

Daugiau nei prieš dešimtmetį Indija pradėjo kanalo{0}}aukščiausią saulės energiją Gudžarate: Narmados kanalo viešoji institucija praneša, kad nuo 1 MW bandomojo 2012 m. iki maždaug 35 MW šiandien, tuo pačiu sumažinant garavimą. Japonijoje susidomėjimas transporto -integruota PV spartėja. Žemės, infrastruktūros, transporto ir turizmo ministerija (MLIT) pradėjo nacionalinę programą, skirtą kelių paviršiaus saulės energijos technologijoms įvertinti, o greitkelių operatoriai tiria, kaip naudoti pylimus, garso barjerus ir aptarnaujančią žemę fotovoltinės energijos gamybai.

 

Jungtinėse Amerikos Valstijose „The Ray“, demonstraciniame koridoriuje, esančiame palei Interstate 85, Džordžijos valstijoje, yra 1 MW pakelės masyvas, o Teksaso universiteto Ostine analizė rodo, kad vien mainų žemė, užimanti apie 21 000 ha, teoriškai galėtų generuoti iki 36 TWh per metus. Vandens pusėje Arizonoje esanti Gila upės indėnų bendruomenė 2024 m. įjungė pirmąjį Vakarų pusrutulyje veikiantį saulės energijos-virš-saulės projektą, kurio galia yra apie 1,3 MW, o Kalifornijos valstijos{10}}remiamas projektas „Nexus“ visai šalia.

 

Daugėja ir Europos pavyzdžių. Triukšmo barjerai yra pats brandžiausias kelias. Paskelbti tyrimai rodo, kad didesnių Vokietijos greitkelių įrenginių galia yra 1–2 MWp; Nyderlandų kelių administracija vykdo dvipusį „saulės greitkelio“ bandomąjį projektą A50, o Austrijos ir Šveicarijos greitkelių ir geležinkelių operatoriai vis dažniau atveria savo triukšmo barjerus fotovoltams. Be kliūčių, paviršių įvairovė stebina: nuimami moduliai tarp bėgių Šveicarijos linijoje netoli Buteso, vertikalios dvipusės masyvos ant Ronos pylimų, maždaug 900 m stogelių per Prancūzijos dviračių trasą ir net saulės prieplauka Viduržemio jūros prieplaukoje.

 

Iššūkio geometrija

Nė vienas iš šių dalykų nėra lengvas. Pagrindinis linijinio fotovoltinės energijos iššūkis yra bendras -naudojimas: plokštės niekada neturi pakenkti pagrindinei infrastruktūros funkcijai – pylimo stabilumui, greitkelio avarinei prieigai, geležinkelio techninei priežiūrai ar vandens kelio tinkamumui plaukioti. Kiekviena tipologija turi savo apribojimus, nesvarbu, ar akinimo tyrimai, avarinė prieiga, hidraulinis skaidrumas ar mechaninės apkrovos.

Elektros energijos gamyba kilometrais taip pat padidina prisijungimo taškus arba{0}}pagreitina transformatorius, kabelių eigą ir nuostolius, o kūrėjai pastūmėja kurti naujas architektūras. Prancūzų mokslinių tyrimų projekte tiriama vidutinės-įtampos nuolatinė srovė, kad būtų galima efektyviai tiekti energiją dviračių taku, o Šveicarijoje dirbant su „geležinkelio išmaniuoju tinklu“ koridorius traktuojamas kaip tikras mikrotinklas, kuriame derinama saulės energija, traukos tiekimas, atgauta stabdymo energija ir elektromobilių įkrovimas.

 

Kadangi vienas projektas gali kirsti daugybę jurisdikcijų, suskaidytas leidimų išdavimas gali būti kliūtis; pridėti žemės valdų įvairovę – nuo ​​viešosios nuosavybės iki koncesijos turėtojų ir privačių savininkų, o verslo modeliai tampa žymiai sudėtingesni nei įprastinės gamyklos.

 

Verslo pavyzdys

Kaip ir bet kuri saulės elektrinė, infrastruktūros{0}}integruota sistema gali parduoti savo elektros energiją (pagal valstybės-palaikomą paėmimo mechanizmą, pvz., sutartį dėl skirtumo ar pašarų-tarifų, arba didmeninėmis rinkos kainomis), sunaudoti ją svetainėje arba šalia jos arba sujungti abu maršrutus. Vis dėlto verslo atvejis gali būti sudėtingesnis nei antžeminės-saulės energijos: išankstinės sąnaudos gali būti didesnės dėl sudėtingesnės linijinės elektros architektūros, aukštesnio montavimo ir specifinių modulių dangų, o eksploatavimo išlaidas taip pat gali padidėti dėl nešvarumų, ribotos prieigos ir poveikio, net jei žemė yra pigi arba nemokama. Praktiškai patikimiausias būdas pasiekti projekto gyvybingumą yra netoliese esančių tiekėjų-savarankiškas-vartojimas ir sutartis dėl skirtumo, gauta specialiuose kvietimuose teikti konkursus.

 

Nuo pilotų iki masto

Kelias į priekį yra traktuoti linijinį PV ne kaip vieną produktą, o kaip tipologijų portfelį skirtingais brandos etapais, prisidedančius prie vieno kelio iš kelių siekiant 2030 m. tikslo, papildančio stogus, agrovoltaiką ir plaukiojančią PV. Pragmatiškas kelias prasideda nuo mažiausiai-apribotų, lengviausiai pakartojamų konfigūracijų. Esminis lygiagretus uždavinys yra toliau kurti operatoriams reikalingą įrodymų bazę: struktūrizuota ankstyvo diegimo stebėsena, siekiant parodyti, kad FE sistema ir generavimas netrukdo pirminei infrastruktūros funkcijai ir kad infrastruktūros eksploatavimas, priežiūra ir vibracijos neblogina PV veikimo.

 

Trys svertai pagreitintų perėjimą nuo demonstrantų prie dislokavimo. (1) Norint sukurti įrodymų bazę, reikalingi didelio masto{2}}demonstraciniai projektai. (2) Projektams reikia aiškių leidimų išdavimo doktrinų ir suderintų patvirtinimų. (3) Be to, šios vietos turėtų būti aiškiai įtrauktos į viešuosius konkursus, nesvarbu, ar tai būtų skirtas infrastruktūros projektams,{7}}arba už kainą, kuri kompensuotų didesnes jų plėtros išlaidas, bent jau kol kas.

 

Europos saulės istorija toli gražu nesibaigė, tačiau ji patenka į sudėtingesnį skyrių. Kiti gigavatai vis dažniau bus gaunami iš svetainių, kurios yra labiau suvaržytos ir išradingesnės. Dvejopas naudojimas atsako į paviršiaus prieinamumo apribojimus, o vien linijinis PV suteikia šimtus gigavatų techniškai prieinamo potencialo palei žemyno kelius, geležinkelius ir kanalus. Žemė ten buvo visą laiką. Dabar yra galimybė išmokti ja dalytis.