Преимущества солнечных крыш на автомагистралях включают снижение дорожно-транспортных происшествий, производство чистой энергии и возможное сокращение выбросов углерода за счет замены источников энергии на основе ископаемого топлива, говорится в исследовании. Источник: Будущее Земли (2024). DOI: 10.1029/2023EF003975
Согласно новому исследованию, покрытие мировых автомагистралей крышами с солнечными панелями может значительно сократить выбросы углекислого газа и дорожно-транспортные происшествия. Амбициозная оценка, в которой были рассчитаны затраты и выгоды от установки солнечных крыш на автомагистралях во всем мире, может сократить мировые выбросы углерода примерно на 28% за счет сокращения потребности в ископаемом топливе.
Исследование предполагает сеть солнечных панелей, возвышающихся над автомагистралями и другими крупными дорогами, генерирующих электроэнергию и защищающих автомобили от непогоды. Исследование было опубликовано в журнале Earth's Future.
«Существуют некоторые пилотные программы по установке фотоэлектрических крыш на шоссе, но не в том масштабе, который мы себе представляли», — сказал Лин Яо, ученый по дистанционному зондированию в Китайской академии наук и ведущий автор исследования. «Покрытие шоссе Земли солнечными крышами могло бы генерировать 17,58 петаватт-часов электроэнергии в год, что эквивалентно более 60% от общего объема потребления электроэнергии в мире в 2023 году».
Авторы предполагают, что для достижения цели потепления на 1,5 градуса по Цельсию (2,7 градуса по Фаренгейту) необходимы инновационные решения по сокращению выбросов углерода. Солнечные фотоэлектрические элементы, или солнечные панели, составили 40% новых возобновляемых источников энергии, установленных в период с 2012 по 2021 год. Поскольку стоимость солнечных панелей падает, креативные солнечные проекты, такие как проект Яо, могут помочь глобальному переходу на устойчивую энергетику.
Изображение возобновляемого и безопасного будущего
Вдохновение для этого творческого исследования пришло к Яо, когда он проезжал по путепроводу во время вечерней поездки на работу.
«Я внезапно посмотрел вниз на дорогу и подумал: «Дороги соединены друг с другом. Это как сеть — машины могут свободно перемещаться из одного места в другое», — сказал он. «Я подумал: «Почему бы нам не превратить наши дороги в сеть фотоэлектрических систем?»»
Строительство солнечных крыш над автомагистралями позволит использовать уже освоенные земли для выработки электроэнергии, что снизит спрос на энергию, вырабатывающую парниковые газы, и в конечном итоге сократит выбросы углерода. Земля покрыта более чем 3,2 миллионами километров (1,9 миллиона миль) автомагистралей — этого достаточно, чтобы обернуть экватор 251 раз.
В последние годы количество парковок с солнечными крышами увеличилось, но дороги с фотоэлектрическим покрытием и крышами все еще находятся в зачаточном состоянии. В то время как некоторые страны начали небольшие пилотные проекты по фотоэлектрическим установкам на автомагистралях, призванные продемонстрировать перспективность этой технологии, до строительства длинных участков шоссе, покрытых солнечными батареями, еще далеко.
Исследователи исследовали автомагистрали и крупные города. магистральных дорог по всему миру и рассчитала стоимость строительства и обслуживания сети солнечных батарей в каждой стране или регионе. В основу своего анализа они положили поликремниевые фотоэлектрические панели с максимальной мощностью 250 Вт, расположенные под наклоном на 10 градусов в сторону внешних полос шоссе.
Установка солнечных крыш над автомагистралями и основными транспортными артериями мира потребует 52,3 млрд солнечных панелей, сказал Яо. Солнечные панели, покрывающие автомагистрали, будут генерировать до 17 578 тераватт-часов 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.
Установив фотоэлектрические крыши на автомагистралях по всему миру, мир мог бы производить достаточно энергии, чтобы заменить эквивалент 9,66 гигатонн углекислого газа, вырабатываемого ископаемым топливом в год, или целых две трети выбросов парниковых газов в США в 2022 году.
«Это меня действительно удивило. Я не осознавал, что одни только автомагистрали могут поддерживать развертывание таких крупных фотоэлектрических установок, генерируя более половины мирового спроса на электроэнергию и значительно облегчая давление по сокращению глобальных выбросов углерода», — сказал Яо.
Крыши автомагистралей с солнечными панелями также могут сократить смертность в результате дорожно-транспортных происшествий во всем мире на 10,8%, особенно в регионах с большим количеством осадков, защищая водителей и дорогу от дождя и снега, подсчитано в исследовании. Повышение безопасности на автомагистралях дополнительно снизит экономические издержки дорожно-транспортных происшествий.
Множество проблем
Футуристическая установка автомагистрали может столкнуться с неудачами, включая дорогостоящие установки — потенциально в четыре раза дороже, чем эквивалентные наземные массивы — и расходы на обслуживание. А за этими проблемами лежат более приземленные проблемы, например, как очистить миллиарды солнечных панелей.
Однако Яо надеется, что эти небольшие пилотные программы приживутся, и что некоторые страны внедрят солнечные крыши на автомагистралях в больших масштабах. Он предполагает, что фотоэлектрические крыши будет легче всего устанавливать на длинных ровных участках автомагистралей, как на юго-западе США.
«На самом деле реализация этого на практике — лучшее доказательство того, что кто-то поверит в практичность этой идеи», — сказал он.
Дополнительная информация: Хоу Цзян и др., Кровля автомагистралей солнечными панелями существенно снижает выбросы углерода и потери трафика, Будущее Земли (2024). DOI: 10.1029/2023EF003975
Информация о журнале: Будущее Земли Предоставлено Американским геофизическим союзом
