Autostrady przyszłości – zadaszenia fotowoltaiczne nad drogami

• Instalacje fotowoltaiczne nad autostradami mogą wspierać cele neutralności klimatycznej poprzez generację energii elektrycznej.
• Projekt "PV-Süd" obejmuje demonstracyjne zadaszenie fotowoltaiczne na niemieckiej autostradzie A81, zainstalowane na konstrukcji stalowej, generujące rocznie 30 000 kWh energii.
• Ekonomiczna opłacalność zadaszeń PV nad drogami jest kwestionowana ze względu na wysokie koszty konstrukcyjne w porównaniu do instalacji naziemnych

Instalacje fotowoltaiczne nad autostradami mogą wspomóc proces uzyskania neutralności klimatycznej dzięki energii elektrycznej wytwarzanej przez energię słoneczną. Badacze i naukowcy z Franuhofer ISE podjęli się współpracy z Austrian Institute of Technology (AIT) i firmą Forster Industrietechnik GmbH. Celem ich działań podjętych w ramach projektu “PV-Süd” było opracowanie, zaplanowanie i wdrożenie demonstracyjnego zadaszenia fotowoltaicznego do budowy dróg.

Zaaplikowanie instalacji w terenie

Jako lokalizację instalacji pilotażowej wybrali pas tranzytowy miejsca obsługi podróżnych Hegau-Ost na niemieckiej autostradzie A81. W ramach przygotowań konsorcjum projektowe przeprowadziło eksperymenty laboratoryjne oraz symulacje. Ich celem było opracowanie i przetestowanie przydatności, a także wymagań dotyczących modułów fotowoltaicznych oraz konstrukcji nośnej zadaszenia drogi. Wzięto przy tym pod uwagę wysokie wymagania sektora transportowego np. ochronę przed uderzeniami i pożarem. 

W przypadku instalacji pilotażowej zadaszenie modułami fotowoltaicznymi ma wymiary 12 m x 14 m i znajduje się około 5,5 metra nad poziomem drogi. Zamontowane jest na konstrukcji stalowej. Moduły fotowoltaiczne są skonfigurowane do utworzenia dachu jednospadowego. Gwarantuje to wysoki uzysk energii elektrycznej, a także zapewnia odpowiednie odprowadzenie wody. Panele fotowoltaiczne typu szkło-szkło są dopuszczone do użytku jako szklane zadaszenie w konstrukcjach budowlanych. Dzięki temu można było je zintegrować z konstrukcją bez konieczności stosowania dodatkowych środków bezpieczeństwa. Panele te spełniają normy bezpieczeństwa i są odpowiednie do montażu jako część budynku. Przezroczyste szczeliny między ogniwami słonecznymi przepuszczają światło na powierzchnię drogi, przez co nie jest ona nadmiernie zacieniona. Łącznie zainstalowano 96 modułów PV o łącznej mocy 30 kWp. Jest to ilość mocy, która wystarczyłaby do zasilenia średniej wielkości obiektów komercyjnych lub większych domów.

A czy to się w ogóle opłaca?

W ramach projektu “PV-Süd” osoby zaangażowane planują zbadać opłacalność ekonomiczną i potencjalne zalety zadaszeń drogowych. Przyjęcie założonych kosztów i korzyści wynikających z produkcji w większej skali (efekty skali) dla generatora PV pozwala na osiągnięcie kosztów systemowych poniżej 5000 €/kWp. Decydującą rolę odgrywa konstrukcja nośna, ponieważ ma mniejszy potencjał  do redukcji kosztów wynikających z efektu skali. 

W fazie koncepcyjnej obliczana była potencjalna moc, która zostanie wprowadzona do sieci przez instalację pilotażową. Miało to służyć późniejszemu określeniu opłacalności ekonomicznej jako funkcji taryfy sprzedaży energii elektrycznej. Obliczona została moc na poziomie 30 000 kWh/rok. Okazało się, że ze względu na wysokie koszty konstrukcji nośnej, zadaszenia drogowe PV nie mogą konkurować ekonomicznie z konwencjonalnymi instalacjami naziemnymi.

Kiedy i gdzie warto zastosować takie rozwiązanie

Zadaszenia fotowoltaiczne dróg mogą jednak być uzasadnione ekonomicznie, kiedy wykorzysta się już istniejące i zabezpieczone obszary infrastruktury transportowej. Dzięki  temu mogą zwrócić się one w ciągu życia konstrukcji nośnej. Dodatkowo, możliwość “repoweringu” poprzez wymianę starszych modułów na nowsze, bardziej wydajne generacje, może mieć korzystny wpływ na ślad ekologiczny takich rozwiązań. Jest to szczególnie istotne dla ruchu drogowego o niższym priorytecie, np. w obszarach zabudowanych lub nad ścieżkami rowerowymi. Tam podstawa może być mniejsza w porównaniu do lokalizacji przy autostradach.

Zadaszenia fotowoltaiczne w niektórych przypadkach mogą być interesującą opcją również dla częściej uczęszczanych dróg, takich jak autostrady. Jest to szczególnie przydatne tam, gdzie energia elektryczna może być używana bezpośrednio np. w pobliżu tuneli lub miejsc odpoczynku. Dzieje się tak, ponieważ profil obciążenia tunelu dobrze odpowiada profilowi wytwarzania modułów fotowoltaicznych. Częściowa przezroczystość zadaszeń pomaga również w wizualnym przystosowaniu się kierowców pojazdów do ciemności panującej w tunelu.

Reklamy