Новости. Наука. Почему следующий проект солнечных батарей в вашем районе должен быть над автостоянкой

Солнечные навесы, построенные над парковками, становятся все более распространенным зрелищем по всей стране — вы уже можете видеть их установленными в университетских городках , аэропортах и ​​на участках возле коммерческих офисных зданий . Поскольку солнце является возобновляемым ресурсом, эти солнечные навесы сокращают выбросы парниковых газов (ПГ), связанные с производством энергии.

Преимущества чистой энергии очевидны: например, навес для солнечных автомобилей площадью 32 акра в Университете Ратгерса в Нью-Джерси производит около 8,8 мегаватт энергии, что составляет около 1,2 млн. долларов США. Они также позволяют использовать существующее пространство для выработки чистой энергии, а не занимать пахотные земли, засушливые земли и луга.

У установки солнечных панелей над парковками могут быть и другие преимущества. Исследования показывают, что преимущества солнечных навесов могут быть расширены, если электромобили (EV) смогут заряжаться прямо на парковке. Люди могут использовать этот потенциал, установив зарядные устройства для EV на солнечных навесах, что сделает зарядку более доступной для владельцев и создаст небольшую местную энергетическую сеть для сообщества. Однако расходы на установку и другие препятствия могут затруднить внедрение.

Навес для автомобилей на солнечных батареях с 286 солнечными модулями способен производить около 140 мегаватт-часов энергии в год для зарядки электромобилей, говорится в новом исследовании журнала Scientific Reports. Этого достаточно, чтобы обеспечить электричеством более 3 000 автомобилей в месяц, если каждый автомобиль будет парковаться в течение часа. Авторы утверждают, что зарядка электромобилей таким способом может привести к снижению общего объема выбросов углекислого газа на 94 процента по сравнению с электроэнергией, получаемой традиционными сетевыми методами.

По словам Линн Дэниелс, менеджера программы RMI "Безуглеродный транспорт", не участвовавшей в исследовании, для получения максимальных преимуществ очень важна интеллектуальная технология, контролирующая время и скорость зарядки. Умная зарядка позволяет пользователям оптимизировать потребление энергии, заряжая аккумуляторы только тогда, когда цены дешевле из-за низкого спроса на энергию или когда в сети доступно больше возобновляемой энергии.

Владение электромобилями растет так быстро, что целые электрические сети рискуют оказаться под нагрузкой. Если большинство владельцев в западном регионе США будут продолжать заряжать свои электромобили в ночное время, пиковый спрос на электроэнергию может увеличиться на 25 процентов, согласно исследованию Applied Energy 2022 года. Доступная дневная зарядка на работе или общественные зарядные станции помогли бы решить эту проблему и снизить выбросы парниковых газов.

Существуют способы максимального сокращения выбросов при интеллектуальной зарядке электромобилей, согласно недавнему отчету RMI, некоммерческой организации, занимающейся вопросами устойчивого развития. "Наш отчет показал, что сегодня зарядка одного миллиона электромобилей в нужное время эквивалентна снятию с дорог от 20 000 до 80 000 автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, - говорит Дэниелс. Если к 2030 году доля электромобилей составит 25 процентов, то "оптимизированная по выбросам "умная зарядка", - добавляет он, - будет эквивалентна удалению еще 5,73 миллиона автомобилей с двигателями внутреннего сгорания".

Солнечные навесы обеспечивают защиту автомобилей от дождя, снега, града и других ненастных погодных условий, говорит Джошуа М. Пирс, чьи исследования специализируются на солнечных фотоэлектрических технологиях и устойчивом развитии в Западном университете в Канаде. Тень, которую они обеспечивают, также означает, что владельцам автомобилей может потребоваться меньше охлаждения от кондиционера при запуске, поскольку автомобиль не находится под солнцем. Но это не все, что они могут сделать.

Навес для автомобилей на солнечных батареях с зарядкой EV может стать для владельцев участка возможностью заработать, если водителям придется платить за зарядку своих автомобилей, говорит Дэниелс.

С другой стороны, если предприятия или крупные розничные сети будут предоставлять зарядку для EV бесплатно, говорит Пирс, это может вызвать доброжелательное отношение со стороны клиентов. Покупатели могут тратить больше времени и денег в ожидании зарядки своих автомобилей, что позволит владельцам бизнеса получить еще больше прибыли, добавляет он. В торговых центрах есть много потенциально конвертируемых зон: Если Walmart установит 11,1 гигаватт солнечных навесов на своих 3571 стоянках Supercenter в США, это обеспечит более 346 000 солнечных станций зарядки EV для 90 процентов американцев, живущих в пределах 15 миль от магазина, согласно оценке 2021 года.

Солнечные навесы также экономят энергию, поскольку около 5 процентов электроэнергии теряется каждый год, пока она идет от электростанции до вашего дома или предприятия. Если электроэнергия, вырабатываемая солнечными панелями, используется непосредственно зданиями, к которым они подключены, или автомобилями, заряжающимися на парковках, потери при передаче могут быть снижены, говорит Перс.

Широкое распространение солнечных навесов на автостоянках может стать возможностью для создания небольшой локальной энергосети. Электрическая сеть очень уязвима к стихийным бедствиям, преднамеренным физическим атакам и кибератакам. Солнечные системы на парковках могут быть использованы в качестве опор для микросетей - локальных автономных энергосистем, которые могут продолжать работать, пока основная сеть не работает, что может сделать сообщества более устойчивыми, "подобно тому, как американские военные используют солнечную энергию для повышения национальной безопасности", - говорит Пирс.

Первоначальные капитальные затраты являются основным препятствием для строительства навесов для автомобилей на солнечных батареях с зарядкой EV, говорит Пирс. Физическая конструкция должна быть выше и прочнее, чем обычная солнечная ферма, что требует большего количества материалов, таких как металл и бетон, добавляет он. Зарядные устройства для EV также стоят денег, что еще больше увеличивает цену. Коммерческие зарядные станции для EV могут стоить от 2 500 до 40 000 долларов за один порт. Для установки часто требуются разрешения и согласования с местными властями или инспекторами, все это дополнительные расходы и препятствия для более быстрого развертывания.

Конструкция солнечной батареи также может стать проблемой. "Существует компромисс между правильным выбором размера солнечной батареи для текущих потребностей в зарядке EV по сравнению с ожидаемым будущим спросом и стоимостью солнечной батареи", - говорит Дэниелс. "Конструкция солнечной батареи и ее расположение на участке могут создать значительные различия в сложности установки и стоимости проекта".

Дэниелс рекомендует повысить осведомленность о доступных в настоящее время налоговых льготах и других стимулах, таких как федеральный налоговый кредит на солнечную энергию, который позволяет вычесть 30 процентов от общих затрат на установку коммерческого солнечного оборудования. Существует также налоговый кредит в размере 6 процентов (с максимальным кредитом в 100 000 долларов США на единицу) на коммерческое зарядное оборудование, если оно размещено в сообществе с низким уровнем дохода.

Когда речь идет о новых нормативных актах, Пирс предлагает политикам начать с малого, например, ввести обязательные навесы на солнечных батареях с возможностью зарядки EV для новых наземных парковок или государственных участков. После этого могут последовать требования для других мест, например, государственных университетов, добавляет он.

Штаты или муниципалитеты могут предложить и другие стимулы, помимо существующего федерального налогового кредита на солнечную энергию. Чтобы стимулировать учреждения штата, правительственные учреждения, предприятия и некоммерческие организации к установке солнечных навесов для зарядки EV на автостоянках, Программа грантов для солнечных навесов и технологий двойного использования Управления энергетики штата Мэриленд предлагает гранты. В 2019 году один из таких грантов позволил компании IKEA установить 1,5-мегаваттный солнечный навес со станциями зарядки EV в своем магазине в Балтиморе.

Более того, предложение кредитов с низкой или беспроцентной ставкой малому и среднему бизнесу может помочь им "не отстать от крупных фирм, инвестирующих миллионы в солнечную энергетику просто для того, чтобы заработать деньги", - говорит Пирс. В целом, если федеральное правительство надеется преодолеть один из самых больших барьеров на пути установки солнечных навесов с возможностью зарядки электромобилей, ключевым моментом будет снижение первоначальных затрат.