Обмеження площі, з якими стикається фотоелектрична галузь у Німеччині, призвели до нового рішення: встановлення фотоелектричних систем вздовж автомагістралей. План може бути реалізований навіть у всій Європі.
На додаток до плавучих фотоелектричних та агровольтаїчних систем, автомагістралі можуть стати ідеальним вирішенням проблеми обмеження площі. До 2030 року вздовж автомагістралей у Німеччині зможе вироблятися до 200 ТВт-год сонячної енергії щорічно. Результатом реалізації такого проекту стане інтелектуальна мережа, але на цьому переваги не закінчаться.
Проект передбачає встановлення стояків сталевої мережі через кожні 15 метрів уздовж автомагістралей. Фотоелектричні модулі планується встановлювати на сталевих гратчастих балках підвішених між стійками. "Енергетичні стрічки" із сонячних модулів можна протягнути вздовж транспортних магістралей між містами, промисловими зонами та аеропортами.
Концепція "енергетичної смуги" належить франкфуртському фонду Altes Neuland, який розробив проект, в якому говориться, що якщо 80% автомагістралей і 65% федеральних доріг - загалом 45 000 кілометрів - оснастити двосторонніми фотоелектричними панелями з ККД2 200 ТВт-год.
Якщо використати весь потенціал та оптимізувати будівельні процеси, цього можна досягти за конкурентоспроможних витрат. Конструкції зі сталевих гратчастих щоглів явно перевищує вартість звичайних конструкцій, але передбачається, що термін їхньої служби складе близько 100 років і протягом цього часу можна буде додавати нові панелі, що є менш витратним.
Спочатку ідея виникла у зв'язку із потребою у просторі для фотоелектричних та вітряних електростанцій. Нині споживання електроенергії у Німеччині становить 560 ТВт-год на рік. З поступовою електрифікацією транспорту та теплопостачання до 2050 року, за оцінками, буде потрібно 2 400 ТВт-год електроенергії на рік. Фонд передбачає, що 1 000 ТВт-год із них вироблятимуть у Німеччині. Необхідна для цього площа становить 2,5% території країни, що втричі більше за площу землі Саар.
Енергетичні лінії передбачається використовувати як систему постійного струму. Високовольтний кабель 110 кВ буде прокладено під землею. Мережеве підключення має бути встановлене через кожні 9-87 км залежно від призначення модуля. Таким чином, можна буде розташувати один, два або три ряди модулів один над одним, встановити поперечні мости з модулями та навіть встановити сонячні панелі на автомобільних мостах. На одному кілометрі можна встановити від 2000 до 20250 модулів.
Згідно з проектом Altes Neuland, якщо енергетична смуга проходить через місто, лісові насадження або особливо мальовничий ландшафт, то прокладається лише підземний кабель. Масив енергетичних смуг знову розпочнеться лише за населеним пунктом чи лісом.
Найбільшою перевагою такої системи є те, що електроенергія розподіляється вже в процесі виробництва та прямує у потрібні місця, зазначає фонд Altes Neuland. Автомагістралі з'єднують мегаполіси, промислові зони та аеропорти, на них розташовані зарядки електромобілів та електровантажівок. Таким чином, електроенергія вироблятиметься у потрібному місці або, принаймні, надходити у потрібне місце.
Розмір проти волатильності.
Енергетичні смуги будуть простягатися на сотні кілометрів, що дозволить вирівняти коливання споживання та вироблення електроенергії по всій системі, тому що якщо в одному місці дощ, то в іншому місці може світити сонце. Такий проект ще більше оптимізується, якщо до системи підключити додаткові вітряні турбіни. На щоглах можна розмістити невеликі вітряні турбіни, а існуючі системи, розташовані на полях уздовж автомагістралей, можуть живити енергетичні смуги.
За словами фонду, незважаючи на те, що буде потрібний експертний аналіз вітряних навантажень на щогли, це простіше, ніж покрити автомагістраль фотоелектричними системами. В останньому випадку буде потрібний аналіз про силу вітрів, дренажних системах і концепцію освітлення. Дослідники з Австрійського технологічного інституту (AIT), німецького інституту Fraunhofer ISE та компанії Forster Industrietechnik нещодавно об'єдналися для реалізації пілотного проекту з виробництва сонячної енергії на автомагістралях із використанням фотоелектричних дахів.
Ініціатори проекту стверджують, що їхній план зіткнеться з меншою кількістю проблем із наданням місця та дозволів. Масиви будуватимуться на відстані від 1 до 2 метрів від доріг. Ця територія належить федеральному уряду, тому дозволу від різних землевласників не потрібно.
Стартовий сигнал для розширення енергетичних смуг міг би розпочатися у невеликих масштабах. Величезний інфраструктурний проект не потрібний. Муніципалітети та інвестори можуть розвивати невеликі ділянки. Важливо тільки, щоб ділянки можна було об'єднати згодом та щоб існувала правова та технічна основа для торгівлі електроенергією вздовж ділянок.
Поки неясно, як швидко буде сформовано такий консорціум, але інвесторам нема про що турбуватися. Усі технології, які будуть встановлені, вже пройшли випробування та готові до виходу на ринок. Фонд стверджує, що необхідні модулі, сталеві опори та підземні кабелі існують уже кілька десятиліть, тому виробничий потенціал 200 ТВт/год на рік може бути досягнутий уже 2030 року.