Сонячні панелі на автомагістралях покриють понад 60% світового споживання енергії
Протяжність великих шосе у світі становить 3,2 мільйона кілометрів. Крім чистої енергії, сонячні дахи над дорогами мають захистити автомобілі від опадів і знизити кількість ДТП.
Учені підрахували: якщо покрити всі автомагістралі на Землі сонячними панелями, вони зможуть генерувати понад 60% енергії, яку весь світ споживає за рік. Таке дослідження опубліковано в журналі Earth's Future, що видається "Американським геофізичним союзом" (American Geophysical Union).
Гігантська електростанція над дорогами
На Землі побудовані автомагістралі загальною довжиною 3,2 мільйона кілометрів — достатньо, щоб оперезати екватор 251 раз. Лін Яо і Хоу Цзян з Китайської академії наук розрахували витрати та вигоди від встановлення сонячних дахів над такими дорогами. Теоретично, в ясні дні такі фотоелектричні модулі добуватимуть електрику, а в погану погоду — захищатимуть автомобілі.
"Є деякі пілотні програми зі встановлення фотоелектричних дахів на автомагістралях, але не в тому масштабі, який ми собі уявляли. Покриття автомагістралей Землі сонячними дахами могло б генерувати 17,58 пВт*год електроенергії на рік, що еквівалентно більш ніж 60% від загального обсягу споживання електроенергії у світі у 2023 році", — заявив провідний автор дослідження Лін Яо.
Вчений поділився, що ідея спала йому на думку під час поїздки на роботу. Він усвідомив, що дороги з'єднані одна з одною у величезну мережу і її цілком реально перетворити на мережу фотоелектричних систем.
Паркувальних стоянок із сонячними дахами стало більше останніми роками, але дороги з фотоелектричним покриттям і дахами все ще перебувають у зародковому стані. Деякі країни вже працюють над невеликими ділянками фотоелектричних шосе, щоб довести ефективність технології, але довгих доріг, вкритих панелями, все ще немає і з'являться вони нескоро.
Дорогий проєкт: потрібні мільярди панелей
Автори вивчили автомагістралі та основні транспортні артерії в усьому світі та підрахували вартість будівництва та обслуговування мережі сонячних панелей у кожній країні або регіоні. Вони вибрали полікремнієві фотоелектричні панелі з максимальною потужністю генерації 250 Вт, розміщені під кутом 10 градусів до зовнішніх смуг шосе.
За словами Лін Яо, для встановлення сонячних дахів над автомагістралями й основними транспортними артеріями світу знадобиться 52,3 млрд сонячних панелей. Модулі над дорогами генеруватимуть до 17 578 терават-годин електроенергії на рік по всьому світу, що вчетверо перевищує річний обсяг виробництва енергії в Сполучених Штатах. Встановлення сонячних дахів над основними транспортними артеріями дасть змогу генерувати додатково 13 570 терават-годин на рік.
Вартість мегават-години і потенціал вироблення енергії різнитимуться залежно від географічного положення і більшість установок будуть побудовані поблизу густонаселених районів з великою кількістю автомагістралей, таких як східний Китай, західна Європа та східне узбережжя США.
Менше ДТП і шкідливих викидів
Дослідники також вважають, що фотоелектричні модулі на автомагістралях допоможуть боротися з глобальним потеплінням. Щоб до 2100 року обмежити підвищення світової температури на 1,5 градуса за Цельсієм порівняно з доіндустріальним рівнем, необхідні інноваційні рішення зі скорочення викидів вуглецю. Сонячні панелі становили 40% нових поновлюваних джерел енергії, встановлених у період з 2012 по 2021 рік.
Оскільки вартість сонячних панелей знижується, подібні проєкти можуть допомогти глобальному переходу на стійку енергетику. Згідно з висновками китайських учених, сонячні автомагістралі зможуть за рік дати достатньо електроенергії, щоб замінити 9,66 Гт вуглекислого газу, виробленого під час спалювання викопного палива, і скоротити світові викиди на 28%.
"Це мене дійсно здивувало. Я не усвідомлював, що одні тільки автомагістралі можуть підтримувати розгортання таких великих фотоелектричних установок, що генерують більш ніж половину світового попиту на електроенергію та значно полегшують завдання скорочення глобальних викидів вуглецю", — прокоментував Лін Яо.
Дослідження також припускає, що дахи із сонячними батареями над автомагістралями можуть скоротити смертність унаслідок дорожньо-транспортних пригод у всьому світі на 10,8%, особливо в регіонах із великою кількістю опадів, адже захищатимуть авто і проїжджу частину від дощу та снігу. Що безпечнішими будуть поїздки на дорогах, то меншими економічні витрати через аварії.
Але не все так просто
Вчені визнають, що для установки над шосе будуть потрібні особливі фотоелектричні установки, які потенційно вчетверо дорожчі за еквівалентне наземне обладнання в плані виробництва та обслуговування. Крім того, потрібно придумати, як регулярно очищати мільярди панелей від снігу, води та бруду, щоб вони завжди працювали ефективно.
Лін Яо сподівається, що невеликі пілотні програми будуть успішними, і різні країни почнуть будувати дахи над магістралями у великих масштабах. На його думку, панелі буде найпростіше встановлювати на довгих, рівних ділянках шосе, як на південному заході США.
Раніше провалився перший у світі експеримент з дорогою із сонячних батарей, проведений у Франції. У 2016 році у Франції під дорожнє полотно завдовжки 1 кілометр встановили 3 000 квадратних метрів панелей Wattway, що коштувало $5,2 млн. Як припускали будівельники, об'єкт мав виробляти близько 150 000 кВт*год електрики на рік, живлячи вуличні ліхтарі в містечку з населенням 5 000 осіб. Однак панелі не витримали ваги автомобілів і потріскалися, частину з них пошкодили блискавки, до того ж опале листя знижувало ефективність генерації. У підсумку дорогу довелося демонтувати.