Солнечные панели на автомагистралях покроют более 60% мирового потребления энергии

Ученые подсчитали: если покрыть все автомагистрали на Земле солнечными панелями, они смогут генерировать более 60% энергии, которую весь мир потребляет за год. Такое исследование опубликовано в журнале Earth's Future, издаваемом "Американским геофизическим союзом" (American Geophysical Union).

Гигантсткая электростанция над дорогами

На Земле построены автомагистрали общей длиной 3,2 миллиона километров — достаточно, чтобы опоясать экватор 251 раз. Лин Яо и Хоу Цзян из Китайской академии наук рассчитали затраты и выгоды от установки солнечных крыш над такими дорогами. Теоретически, в ясные дни такие фотоэлектрические модули будут добывать электричество, а в плохую погоду — защищать автомобили.

"Существуют некоторые пилотные программы по установке фотоэлектрических крыш на автомагистралях, но не в том масштабе, который мы себе представляли. Покрытие автомагистралей Земли солнечными крышами могло бы генерировать 17,58 пВт*ч электроэнергии в год, что эквивалентно более 60% от общего объема потребления электроэнергии в мире в 2023 году", — заявил ведущий автор исследования Лин Яо.

Ученый поделился, что идея пришла ему в голову во время поездки на работу. Он осознал, что дорогие соединены друг с другом в огромную сеть, и ее вполне можно превратить в сеть фотоэлектрических систем.

Парковок с солнечными крышами стало больше в последние годы, но дороги с фотоэлектрическим покрытием и крышами все еще находятся в зачаточном состоянии. Некоторые страны уже работают над небольшими участками фотоэлектрическими шоссе, чтобы доказать эффективность технологии, длинных дорог, покрытых панелями, все еще нет, и появятся они нескоро.

Дорогой проєкт: нужны миллиарды панелей

Авторы изучили автомагистрали и основные транспортные артерии по всему миру и подсчитали стоимость строительства и обслуживания сети солнечных панелей в каждой стране или регионе. Они выбрали поликремниевые фотоэлектрические панели с максимальной мощностью генерации 250 Вт, размещенные под углом 10 градусов к внешним полосам шоссе.

По словам Лин Яо, что установка солнечных крыш над автомагистралями и основными транспортными артериями мира потребует 52,3 млрд солнечных панелей. Модули над дорогами будут генерировать до 17 578 тераватт-часов электроэнергии в год по всему миру, что в четыре раза превышает годовой объем производства энергии в Соединенных Штатах. Установка солнечных крыш над основными транспортными артериями позволит генерировать дополнительно 13 570 тераватт-часов в год.

Стоимость мегаватт-часа и потенциал выработки энергии будут различаться в зависимости от географического положения, и большинство установок будут построены вблизи густонаселенных районов с большим количеством автомагистралей, таких как восточный Китай, западная Европа и восточное побережье США.

Меньше ДТП и вредных выбросов

Исследователи также считают, что фотоэлектрические модули на автомагистралях помогут бороться с глобальным потеплением. Чтобы к 2100 году ограничить повышение мировой температуры 1,5 градуса по Цельсия по сравнению с доиндустриальным уровнем необходимы инновационные решения по сокращению выбросов углерода. Солнечные панели составили 40% новых возобновляемых источников энергии, установленных в период с 2012 по 2021 год.

Поскольку стоимость солнечных панелей снижается, подобные проекты могут помочь глобальному переходу на устойчивую энергетику. Согласно выводам китайских ученых, солнечные автомагистрали смогут за год дать достаточно электроэнергии, чтобы заменить 9,66 Гт углекислого газа, производимого при сжигании ископаемого топлива, и сократить мировые выбросы на 28%.

"Это меня действительно удивило. Я не осознавал, что одни только автомагистрали могут поддерживать развертывание таких крупных фотоэлектрических установок, генерирующих более половины мирового спроса на электроэнергию и значительно облегчающих задачу сокращения глобальных выбросов углерода", — прокомментировал Лин Яо.

Исследование также предполагает, что крыши с солнечными батареями над автомагистралями также могут сократить смертность в результате дорожно-транспортных происшествий во всем мире на 10,8%, особенно в регионах с большим количеством осадков, ведь будут защищать авто и проезжую часть от дождя и снега. Чем безопаснее будут поездки на дорогах — тем меньше экономические издержки из-за аварий.

Но не все так просто

Ученые признают, что для установки над шоссе потребуются особые фотоэлектрические установки, которые потенциально в четыре раза дороже эквивалентного наземного оборудования в плане производства и обслуживания. Кроме того нужно придумать, как регулярно очищать миллиарды панелей от снега, воды и грязи, чтобы они всегда работали эффективно.

Лин Яо надеется, что небольшие пилотные программы будут успешными, и разные страны начнут строить крыши над магистралями в больших масштабах. По его мнению, панели будет проще всего устанавливать на длинных, ровных участках шоссе, как на юго-западе США.

Ранее провалился первый в мире эксперимент с дорогой из солнечных батарей, проведенный во Франции. В 2016 году во Франции под дорожное полотно длиной 1 километр установили 3 000 квадратных метров панелей Wattway, что обошлось в $5,2 млн. Как предполагали строители, объект должен был производить около 150 000 кВт*ч электричества в год, питая уличные фонари в городке с населением 5000 человек. Однако панели не выдержали веса автомобилей и потрескались, часть из них повредили молнии, к тому же опавшие листья снижали эффективность генерации. В итоге дорогу пришлось демонтировать.