Solar povsod: infrastrukturna priložnost

Sončna PV je eden od stebrov energetskega prehoda v Evropi. Z več kot 65 GW novih zmogljivosti, nameščenih leta 2025, in več kot 405 GW, ki že delujejo, si Evropska unija prizadeva doseči svoj cilj 750 GW sončne PV do leta 2030. Za dosego tega cilja bo treba v naslednjih petih letih namestiti dodatnih 345 GW ali več. Geografija povečanja solarnih PV zmogljivosti se spreminja. Velike,-obrnjene strehe, enostavno povezana mesta in najugodnejše lokacije se postopoma izrabljajo. Istočasno se sončni-projekti na tleh v nekaterih državah soočajo s pomisleki glede konkurenčne rabe zemljišč, zaščite kmetijskih zemljišč, biotske raznovrstnosti in lokalnega sprejemanja.

 

Nedavno smo na teh straneh trdili, da bi lahko lahki moduli sprostili več kot 85 GW strukturno omejenih evropskih streh. Pritisk za tem argumentom je enak, saj razvijalce spodbuja, da pogledajo dlje od najbolj enostavnih spletnih mest. Vprašanje ni več, ali si Evropa želi več sončne energije; to je, kam točno bodo fizično šli naslednji gigavati in kako bo električna energija, ki jo proizvedejo, vključena v omrežje in spremenjena v vrednost.

 

Solar-za dvojno uporabo: logika »PV povsod«
Nekateri najbolj obetavni novi segmenti imajo skupno idejo, zbrano pod zastavo "PV povsod": namesto iskanja novih zemljišč si delite površine, ki jih že uporabljamo. Agrivoltaika ohranja kmetijska zemljišča v proizvodnji, hkrati pa proizvaja energijo. Lebdeča PV, zgradba- in vozilo-vgrajena PV spremenita rezervoarje, fasade, avtomobile in drugo v sredstva za proizvodnjo električne energije. V vsakem primeru je preboj enak: sončna energija ne tekmuje več za prostor, ampak ga deli.

 

Druga kategorija prostora, o kateri se redkeje razpravlja, ustreza isti logiki: zemljišče, ki poteka ob naši prometni in vodni infrastrukturi. Avtocestni robovi in ​​nasipi, železniški tiri in useki, protihrupne ograje, stene protipoplavnih nasipov, nabrežja kanalov, kolesarske steze in tehnične -{2}}pravice mejijo na skoraj vse ceste in železniške proge na celini. Sektor se še vedno dogovarja o imenu: infrastrukturni-integrirani PV (IIPV) v raziskovalni literaturi, 'linearni PV' zaradi svoje geometrije ali bolj jasno, sončne avtoceste, sončne železnice in kanal-top solar v tisku. Logika pa je znana. To zemljišče je že pozidano, že pod nadzorom javnega organa ali koncesionarja in že služi primarni funkciji. Dodajanje generacije na vrhu ob hkratnem ohranjanju naravnih in podivjanih koridorjev ponavadi sproži veliko manj ugovorov. Ne nova vrsta terena, ampak nov odnos do terena, na katerem smo že gradili.

 

 

Velikost evropske nagrade
Potencial je vse prej kot obroben. Skupno raziskovalno središče Evropske komisije v vseevropski oceni ocenjuje, da bi lahko fotonapetostna energija, ki se uporablja na strehah, rezervoarjih ter cestni in železniški infrastrukturi, presegla 1 TW nameščene zmogljivosti, kar je precej nad ciljem EU do leta 2030. Delež linearne-infrastrukture je še posebej osupljiv: ta študija bruto potencial za vertikalno fotonapetostno vzdolž cest in železnic v EU postavlja na 403 GW, kar je približno 50 % cilja za leto 2030. Analiza tudi ugotavlja, da bi navpična, vzhod{10}}zahodna dvofazna PV v velikem obsegu zvišala tržno vrednost sončne proizvodnje in ublažila kanibalizacijo opoldanskih cen, ki vedno bolj zmanjšuje prihodke običajnih nizov-obrnjenih proti jugu. Čeprav so to tehnični potenciali in ne tržne napovedi, bi bil že delček potenciala pomemben.

 

Če vzamemo realno linearno gostoto moči med približno 0,3 MW na kilometer za eno vrsto navpičnih bifacialnih modulov in več kot 2 MW na kilometer za širše sisteme, se velikosti hitro povečajo, ko se uporabijo za več deset tisoč kilometrov infrastrukturnih koridorjev.

 

 

Poleg tega priložnost ne presega kopnega. Mnoga od teh infrastrukturnih sredstev (avtoceste, železnice, kanali) že porabljajo elektriko ali se nahajajo v bližini obstoječih omrežnih povezav. Ta bližina spremeni-argument o rabi zemlje v argument-sistema za energijo: proizvodnja, ki se nahaja na infrastrukturi, se lahko napaja neposredno v lokalno obremenitev ali obstoječo priključno točko, kar zmanjša tveganje omejevanja in lajša izziv-integracije v omrežje, ki omejuje toliko običajnih solarnih projektov.

 

Kar svet že gradi

Kitajska je napredovala najhitreje in v daleč največjem obsegu, saj je razvila-transportno povezan fotonapetostni trg, ki mu drugje ni primerljivega. Sončna energija,-povezana z avtocesto, je do konca leta 2024 dosegla približno 1,7 GW, Kitajska akademija prometnih znanosti pa ocenjuje, da je obcestni potencial blizu 944 GW. Številne province zdaj razvijajo storitvena območja avtocest blizu-brez-ogljika. Vodilni koridor Jinan–Weifang, na primer, nosi 68 MW, kar po podatkih njegovega operaterja proizvede približno 68 GWh na leto.

 

Azija ponuja druge demonstratorje različnih vrst. Nadstrešek južnokorejske kolesarske steze Daejeon–Sejong poteka po osrednjem koridorju avtoceste od sredine leta 2010, s približno 7500 ploščami na 4,8 km, kot je delilo ministrstvo za infrastrukturo in promet Južne Koreje.

 

Indija je pred več kot desetletjem uvedla kanalsko{0}}top sončno energijo v Gudžaratu: javna uprava kanala Narmada poroča o povečanju z 1 MW pilota leta 2012 na približno 35 MW danes, ob zmanjšanju izhlapevanja. Na Japonskem se zanimanje za-integrirane PV v transportu povečuje. Ministrstvo za zemljo, infrastrukturo, promet in turizem (MLIT) je uvedlo nacionalni program za ocenjevanje cestnih-površinskih solarnih tehnologij, medtem ko upravljavci avtocest raziskujejo uporabo nasipov, zvočnih ovirov in zemljišč-oskrbovalnih območij za fotovoltaično proizvodnjo.

 

V Združenih državah Amerike The Ray, demonstracijski koridor vzdolž Interstate 85 v Georgii, gosti 1 MW obcestni niz, medtem ko analiza Univerze v Teksasu v Austinu kaže, da bi samo zemljišče za izmenjavo, ki predstavlja približno 21.000 ha, lahko teoretično ustvarilo do 36 TWh na leto. Na vodni strani je indijanska skupnost reke Gila v Arizoni leta 2024 vklopila, kar opisuje kot prvi delujoč sončni-projekt-kanala na zahodni polobli z močjo okoli 1,3 MW, za tem pa je bil{10}}projekt Nexus, ki ga podpira država Kalifornija.

 

Množijo se tudi evropski primeri. Protihrupne ograje so najbolj zrela pot. Objavljene raziskave kažejo, da imajo večje nemške avtoceste 1 do 2 MWp na kos; nizozemski cestni organ izvaja dvostranski pilotni projekt 'sončne avtoceste' na A50, avstrijski in švicarski upravljavci avtocest in železnic pa vedno bolj odpirajo svoje protihrupne ovire za PV v velikem obsegu. Poleg ovir je presenetljiva raznolikost površin: odstranljivi moduli med tirnicami na švicarski progi blizu Buttesa, navpični bifacialni nizi na nasipih Rone, približno 900 m nadstreškov nad francosko kolesarsko potjo in celo solarni pomol v sredozemski marini.

 

Geometrija izziva

Nič od tega ni enostavno. Odločilni izziv linearne PV je so-uporaba: plošče ne smejo nikoli ogroziti primarne funkcije infrastrukture, pa naj gre za stabilnost nasipa, zasilni dostop do avtoceste, vzdrževalni dostop do železnice ali plovnost vodne poti. Vsaka tipologija ima svoje omejitve, bodisi študije bleščanja, dostop v sili, hidravlično preglednost ali mehanske obremenitve.

Širjenje proizvodnje električne energije na kilometre tudi pomnoži priključne točke ali poveča-transformatorje, kable in izgube ter potiska razvijalce k novim arhitekturam. Francoski raziskovalni projekt raziskuje srednje{2}}napetostni enosmerni tok za učinkovit prenos električne energije vzdolž kolesarske steze, medtem ko v Švici delo na 'pametnem železniškem omrežju' obravnava koridor kot pravo mikroomrežje, ki združuje sončno energijo ob progi, oskrbo z vleko, rekuperacijo zavorne energije in polnjenje električnih vozil.

 

Ker lahko en sam projekt prečka veliko jurisdikcij, je lahko razdrobljeno izdajanje dovoljenj ovira; Če dodate različne posesti zemljišč, od javne domene do koncesionarjev in zasebnih lastnikov, bodo poslovni modeli postali občutno bolj zapleteni kot pri običajnem obratu.

 

Izdelava poslovnega primera

Tako kot katera koli sončna elektrarna lahko infrastrukturni-integrirani sistem prodaja svojo elektriko (v skladu z-državno podprtim mehanizmom odjema, kot je pogodba za razliko ali dopolnilno-tarifo ali po veleprodajnih tržnih cenah), jo porablja na lokaciji ali v njeni bližini ali združuje obe poti. Kljub temu je poslovni primer lahko bolj zahteven kot za talno-vgrajeno sončno energijo: začetni stroški so lahko višji, kar odraža kompleksnejšo linearno električno arhitekturo, dvignjeno montažo in specifične prevleke modulov, medtem ko so lahko tudi operativni stroški povišani zaradi umazanije, omejenega dostopa in izpostavljenosti, tudi če je zemljišče poceni ali brezplačno. V praksi se zdi, da sta lastna-poraba bližnjih od-jemalcev in pogodba za razliko, pridobljena na namenskih razpisih, najbolj zanesljivi poti do izvedljivosti projekta.

 

Od pilotov do lestvice

Pot naprej ni obravnavati linearne PV kot en sam izdelek, ampak kot portfelj tipologij na različnih stopnjah zrelosti, ki prispevajo k eni poti med več proti cilju 2030, ki dopolnjujejo strehe, agrivoltaiko in lebdečo PV. Pragmatična pot se začne z najmanj-omejenimi konfiguracijami, ki jih je najlažje ponoviti. Ključna vzporedna naloga je nadaljevanje gradnje baze dokazov, ki jo operaterji potrebujejo: strukturirano spremljanje zgodnjih uvajanj, da se pokaže, da fotonapetostni sistem in proizvodnja ne posegata v funkcijo primarne infrastrukture in da delovanje, vzdrževanje in vibracije infrastrukture ne poslabšajo fotonapetostne zmogljivosti.

 

Trije vzvodi bi pospešili prehod od demonstratorjev do namestitve. (1) Za izgradnjo baze dokazov so potrebni -predstavitveni projekti velikega obsega. (2) Projekti potrebujejo jasne doktrine za izdajo dovoljenj in usklajene odobritve. (3) Ta območja bi morala biti izrecno vključena v javne razpise, bodisi prek namenske ovojnice za infrastrukturne -projekte ali prek cenovne premije, ki izravnava njihove višje stroške razvoja, vsaj za zdaj.

 

Evropska sončna zgodba še zdaleč ni končana, a prehaja v zahtevnejše poglavje. Naslednji gigavati bodo vse pogosteje prihajali iz lokacij, ki so bolj omejene in bolj iznajdljive. Dvojna raba je odgovor na omejitev površinske razpoložljivosti in samo linearna PV daje na stotine gigavatov tehnično dostopnega potenciala vzdolž cest, železnic in kanalov celine. Zemlja je že ves čas tam. Priložnost je zdaj v tem, da se jo naučimo deliti.