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客人博客

太阳能电池板不好好道路

早期测试结果表明,太阳能道路产生的电力非常昂贵

太阳能道路像阿姆斯特丹超出这个实验自行车道激起了公众的想象力,但他们产生的电力非常昂贵。此外,正在开发PV模块的工程师,这些模块足够耐用,以迎接各种技术挑战。(照片:Solaraad)

四年前,一个病毒竞选求助世界,承诺通过在世界上取代柏油碎石的柏油渣来战斗气候变化和跳跃经济装有太阳能电池板的道路。大胆的想法从那时起就经历了一些道路测试。最近初步研究的第一个结果最近出现了,它们有点强劲。

躺在道路下的太阳能电池板处于多个缺点。因为它不在最佳倾斜角,它会产生更少的力量,它会更多容易产生阴影这是一个问题,因为只要遮住面板表面的5%,就会减少50%的发电量。

该面板也有可能被污垢和灰尘所覆盖,并且需要比传统的板更厚的玻璃承受流量的重量,这将进一步限制它们吸收的光。

因为太阳能板不能从空气流通中获益,所以不可避免地会比屋顶的太阳能板更热。每超过最佳温度1°C,面板将损失0.5%的能源效率

其结果是,在性能上显著下降的太阳能道路相比,屋顶的太阳能电池板具有可预期的。现在的问题是,多少?什么是经济成本?

道路测试结果是

第一家太阳道路之一要安装的是法国Tourouvre-Au-Perche。这条路最大功率输出为420千瓦,占地2.800平方米,安装500万欧元。这意味着每台安装千克的11,905欧元(13,745美元)。

虽然这条路预计每天发电800千瓦时(kWh/day),但最近公布的一些数据显示,这条路的发电量将达到800千瓦时产量接近409千瓦时/天或150000千瓦时/年。对于这个多少钱,一般的英国家庭使用了大约一个想法10千瓦小时/天。这条路的容量因素 - 通过将其平均功率输出除以其潜在的最大功率输出来测量技术的效率 - 仅为4%。

这条太阳能公路在波尔什图鲁伏尔揭幕。 Christophe Petit Tesson / EPA

相比之下,波尔多附近的Cestas太阳能发电厂它的最大输出功率为30万千瓦,容量系数为14%。每安装kW的成本为3.6亿欧元(4.156亿美元)或1200欧元(1385美元),是太阳能公路成本的十分之一,但它能产生三倍多的电力。

在美国,一家公司呼吁太阳能公路该公司开发了一种智能高速公路,配备太阳能电池板,包括传感器和LED灯,显示任何即将到来的危险,如鹿的交通警告。它也有加热垫在冬天融化雪。

他们的几个SR3面板安装在爱达荷州沙点的一小部分人行道上。厂区面积13.9平方米,装机容量1529千瓦安装费为48 734美元,这意味着每台安装的成本为27,500欧元(31,700美元),比Cestas PowerPlant高出20倍以上。

太阳能交通安全自己的估计是,在LED灯将消耗每车道英里106兆瓦时,与板发电415兆瓦时 - 这样的有用功率的25%以上是由发光二极管消耗。这将进一步降低性能。加热板也引述绘制每车道英里2.28兆瓦,因此运行他们仅仅在6天内将抵消来自太阳能电池板的任何净收益。

这是在我们查看来自Sandpoint安装的实际数据之前,该数据在6个月内产生52,397千瓦时,或者每年104,800千瓦时。由此,我们可以估计只有0.782%的容量因子,比Cestas发电厂的效率效率为20倍。

也就是说,应该指出这个小组在一个城镇广场。如果有一件事我们可以得出结论,那是一个雪北镇上的建筑物包围的一部分路面不是最佳地找到太阳能安装的地方。然而,也许有一个更大的点:城市街道上的太阳道路不是一个好主意。

走出路

道路,因为我们认为实际上并不代表大的区域。英国运输部门给出了英国的不同道路类型的长度的崩溃。

假设我们可以穿着这些太阳能电池板上,四条车道的高速公路,在A和B两车道公路和半个车道C & U道路(很多是单线道路就不会合适),我们提出一个20亿平方米的面积。

这听起来很像很多,直到你意识到英国城市地区的建筑占据176亿平方米的面积。因此,只需覆盖英国屋顶的一小部分与太阳能电池板即可立即产生比将它们放在道路上的力量。除了更高的位置的好处,这一点完全不同于更大的发电。

所有这一切都表明,只有道路网络的一小部分,实际上是合适的。而且,由于路网的规模比较小,太阳能道路只能永远成为力量的一种利基源,从来没有快捷方式到我们未来的能源供应。

Dylan Ryan是苏格兰爱丁堡纳皮尔大学的机械和能源工程讲师。这篇文章最初出现在谈话

30的评论

  1. Alan B||#1

    非常有趣的分析
    每千瓦13745美元的价格有点离谱,但同样的距离,一条路要花多少钱呢?我猜这仍然不会使它的成本有效,但我好奇的数字

  2. 特雷弗朗伯||#2

    “太阳能电池板不做好道路”

    在其他消息中,水是潮湿的。本文几乎没有划伤这种想法的愚蠢的表面。它永远不应该通过概念阶段。数百万美元收集了各国政府和轻信的人群资金杜普斯几乎让我哭泣。

  3. 专家成员
    帝豪达纳||#3

    什么令人惊讶的结果!?!谁知道?(除了甚至是对太阳能经济学的粗略理解,也是...... ;-))

    这是一个有趣的技术挑战,但没有一个“解决方案”,而不是把大型太阳能电池板阵列在轨道上并通过微波发射的地球站(一个想法抓住了公众的想象力的40 +年前,但没有获得项目资金网站。)

  4. 丹尼斯·米勒||#4

    我一直对太阳能公路的提议感到吃惊。在高速公路中间安装一堆标准太阳能收集器不是更容易更便宜吗?任何设计过车辆使用产品(以我为例,电子产品)的人都知道,道路是一个极其恶劣的环境,需要应对——极端温度、灰尘、碎石、石油和其他化学品、除冰化学品、振动、冲击、车辆加速或刹车时产生的额外压力,等等。为什么太阳能集热器要承受所有这些?同样,把收藏家安置在压力较小的地方,许多这些问题就会消失。

  5. 大卫·施泰德||#5

    可怕的太阳能安装,是的。
    但是一条灯本身,冻解本身的道路,2年后未覆盖坑洼可能有价值。我想知道长期成本分析是什么?

    1. 特雷弗朗伯||#6

      Thunderfoot对YouTube的整个概念有一个非常彻底的揭穿。仅锻炼玻璃将是美国整体GDP的十倍。

      您对坑洼的担忧有些有趣,因为它意味着这条太阳巷道需要比路面道更少维护。现实是相反的。我们对太阳道路进行了多种程度的维护,我们正在谈论多个数量级。

      然后你必须看看这个表面的主要功能如何,这并不好。老实说,一旦你挖掘所有细节,很难想象更糟糕的想法。就像那样,如果你建议将道路出来的棉花糖,那就不会是任何愚蠢的。

      1. 大卫·施泰德||#7

        很好。油浸棉花糖——这就是我对沥青的看法。但我会去别的地方找更好的路。

    2. 专家成员
      帝豪达纳||#8

      你指的是长期成本,相对于交付受益?

      这显然是负数,而不是一点点。

      2014年荷兰他们安装自行车公路(不到100码)与垃圾的一小段,并在2016年加入了更多一点点。对于同样的钱,他们可以安装太阳能左右的遮阳篷在这条道路一公里,保持表面(和骑手)drier-少光滑,更舒适,具有更大的能量摄取。这显然值得多了几个灯(这也可以被安装在底侧花更少的钱,当被嵌入在道路比维护更加容易太阳能遮阳篷。)

  6. Jon R.||#9

    另一个提醒说明它不如“绿色好”那么简单。成本效率很重要,这是一个错过的机会,以减少成本为环境做更多的事情。

  7. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#10

    乔恩,
    我不确定“绿色是好”的哲学(无论是什么意思)与这个惨败有任何关系。

    真正的教训很简单:有点常识总是好的。这里没有多少常识。

    1. 专家成员
      帝豪达纳||#11

      这里没有多少常识。

      不开玩笑!常识不需要申请!

      2017年CleanTechnica的一篇博客报道了荷兰太阳能自行车道,价值连城:

      “重申一下:solarad并不一定要达到与屋顶或公用事业规模的太阳能发电同等的成本,但我们通过具有成本竞争力的方式产生的太阳能电力越多,就越好。”如果我们在未来旅行十年左右,大多数可用的屋顶空间可能已经被覆盖了。因此,为了进一步提高那时的太阳能发电能力,要么必须使用预留给农业或自然的土地,要么可以考虑使用自行车道等地面。”

      https://cleantechnica.com/2017/03/12/dutch-solar-bike-path-solaroad-successful-expanding/

      真的吗?那是什么再次 - “......十年左右未来,最可用的屋顶空间可能已经被覆盖......”?呵呵!?!

      根据2015/2016美国屋顶PV适用性和地区的NRER技术调查,利用所有合适的屋顶地区将提供超过35%的美国电力需求。(见表ES-1和图ES-2:https://www.nrech.gov/docs/fy16osti/65298.pdf.)对于电网甚至可以在没有肩部季节的大量电力缩减,甚至可以容纳一半,需要大量的网格存储。

      更有可能的情况是我们要“......旅行十年左右进入未来......”硅PV混合动力车上的Perovskite PV将使每平方米的输出提高约50%,每瓦的速度相当便宜。38.6%的潜力将更像是屋顶的55-60%的年度消费量,甚至更难管理网格。

      更不用说太阳能车棚已经比屋顶太阳能便宜得多了,而屋顶太阳能车棚也将比太阳能公路便宜得多。太阳能公路必须在成本上与其他替代能源竞争才可行,但这是不可能发生的。

      即使是在有雾的露水人口稠密荷兰是没有意义的,涵盖了太阳能遮阳篷品牌更便宜和更有效的是这么多适合铺砌区时嵌入太阳能到路面。有没有增值,以将它放在人行道上,只增加了成本。而且很明显与常识的人为什么会是真的。

      我读到某个地方,风力涡轮机可能在莱茵河三角洲的扁平盛开,北海的下风......

      1. Alan B||#12

        太阳能遮阳篷似乎是一个有趣的想法。我能想象停车场与他们保持汽车冷却器节省一些交流降温的能源和一定量减少EV的电池用的活性冷却为好。

        1. Irene3||# 17

          我见过凤凰地区这样的停车场遮阳篷。我还看到至少有一个带有太阳能电池板的屋顶在屋顶上方升高,我认为是为了遮挡屋顶,减少所需的冷却负荷,但(a)我不确定为什么(这是为什么(这是为什么)适用于A / C的需求较低的气候)和(b)我会担心被鸟类接管的阴影屋顶。

  8. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||# 13

    艾伦,
    你不必“想象”有遮阳篷的停车场。在许多州,它们正变得越来越普遍。

    1. Alan B||# 14

      非常好,虽然我从未见过现实生活中的一个,如果这些公寓和大型公寓和大型盒子商店和停车场可以产生,如果它们到处都是安装的话,可能会产生电力。

  9. 埃里希里森伯格||# 15

    常见的美分被高估了。

    屋顶住宅太阳能比社区太阳能项目更贵,产生的有用能源更少,但它们仍然为房主和供应商赚钱。肯定有人能从太阳能公路中获利。

    1. 专家成员
      帝豪达纳||# 16

      只有太阳道路的制造商和安装人员才能从太阳路上获利。

      屋顶太阳能住宅只比大型地面太阳能电池板贵2-3倍。太阳能公路比社区太阳能或太阳能遮阳篷/车棚要贵几个数量级,而且维护费用也更高。

      这不是很难的数学。花费〜125次安装瓦特的成本社区太阳能或屋顶太阳能成本的〜50倍,同时每瓦特收获大幅减少的能源永远不会为买家有利可图。

  10. 安迪科西克||#18

    虽然太阳能道路显然不是一个好主意,但当我根据第一个成本和效率听到屋顶太阳的争论时,我会受到沮丧。不是每个屋顶都是太阳能的理想选择,但我们无法覆盖建筑物和道路的一半地球,另一半在地上安装的太阳能中,因为它更便宜,更高效。我想我们占用了足够的空间。

    我可以想到在我附近的一个大小相同的停车场里有几个地面安装的阵列。我们得把这件事做得更好。

    尽管特斯拉的太阳能屋顶可能不是“唯一”,其他产品也很难流行起来,但某种集成太阳能屋顶接缝似乎是最终必须的。我所知道的是,我所在地区的屋顶太阳能将会被附近的沥青瓦覆盖。这将是一件很痛苦的事情。

    如果所有花费在这些道路上的钱进入发展坚如磐石的高输出的太阳能屋面,我们会大量远一点。

    1. 埃里希里森伯格||#25

      这就是人们的建议吗?

      覆盖半个地球建筑物和半与地面安装太阳能?

      这意味着什么:“我可以想到在我附近的停车场里有几个相同大小的地面安装阵列。”

      如果你建议用太阳能覆盖停车场,在现实世界中,如果你打算用太阳能覆盖停车场,它可以定向提供最佳的能源输出,而不是安装在现有的住房。

      1. 安迪科西克||# 28

        请原谅,我夸大了我的观点。我担心优先考虑成本和能力因素可能会牺牲其他标准,比如明智地使用土地。我想象每一个郊区社区旁边都有一块光伏电场,因为这样更便宜。在这里,我们试图减少碳足迹,我们覆盖的土地可以种植成行的PV树。

        是的,我建议我们做连接人建立停车场与人PV安装一个更好的工作。

        与这篇文章相关的是,太阳能公路试图利用正在开发的土地来发电,不像地面安装的太阳能。太阳能公路碰巧是最糟糕的方法。

    2. 专家成员
      帝豪达纳||#29

      “并不是每个屋顶都适合使用太阳能,但我们不可能把地球的一半用于建筑和道路,另一半用于地面安装太阳能,因为它更便宜、更高效。”

      NREL 2015年(2016年1月出版)对美国所有屋顶的调查表明,美国在美国产生的所有权力中的所有权力中约有39%可能是来自合适屋顶的来源。

      https://www.nrech.gov/docs/fy16osti/65298.pdf.

      太阳遮阳篷停车场只是易肉汁,但显然没有必要清除树木来为太阳能造成方式。

      当太阳能昂贵的人认为以最大化ROI太阳能需要在阳光明媚的沙漠和大规模开放空间中建造。这仍然是一个比屋顶和停车场建造的更便宜的方式,但是有很大的网格连接成本与它相同,并且在远离载荷的绳子的末端悬挂发电厂并不像选址一样可靠/鲁棒在配电网格内的太阳能。它的“太阳能值”在分配网格中的位置变化了很大,但即使在相当高的渗透率下,仍然是更强大的方式,给予足够的智能负载(家用电池,热水器,智能电压充电器)浸泡中期过剩。

      PV沥青带状疱疹保护从元素的疱疹保护,并且他们将以大量的保修比其保修更长。可能需要重新屋顶的屋顶的部件仍然非常相当可访问。带状疱疹的保修期与PV的预期生命周期相当,尽管一些PV仍然可以平均持续2倍或更大。

  11. 杰森d||# 19

    如果您要写关于太阳道路的文章,那么这并不意味着应该与合并的道路和太阳能相比,而不仅仅是太阳能发电厂?太阳能道路可能很好,是一个可怕的想法,但让我们使用一些智力诚实,并展示为什么,而不仅仅是一个只有发电的稻草人。

    1. 专家成员
      帝豪达纳||# 20

      当你说话超过一个数量级时,比动力平坦更昂贵的是标准道路的比较成本是“在统计噪音”的所有其他地方。太阳道的维护成本也必须高于标准的道路结构 - 玻璃不会永远具有足够的牵引力,并且必须为安全而重新铺设。

      1. 杰森d||#21

        你有证据来支持这些说法?

        在美国,新建一英里高速公路,如果两车道不分割,每英里成本约为200 - 500万美元;如果四车道不分割,每英里成本为400 - 1000万美元。这篇文章中的太阳能发电厂耗资4.16亿美元,相当于40-200英里的高速公路。这在我看来不像是统计噪音。

        就像我说的,太阳能公路可能是一个糟糕的想法,但你不能从这篇文章表明,因为甚至没有试图分析道路成本。

        编辑:忘了链接到高速公路成本:https://medium.com/@timsylvester/i-agree-it-sounds-aStronomical-but-iotatuly-unterstated-the-costs-According-to-artba-2e8baeac2a46

      2. 安迪科西克||#23

        在这一点上我支持杰森·D。如果你要质疑一个糟糕的想法,你仍然需要正确地去做。不管“统计噪音”与否,无论如何都会存在的道路成本都需要收回;这项技术的关键在于一石二鸟。你甚至可能需要退回相同的地面安装阵列的土地价值(经济和生态)。波尔多附近的那片土地有可能种植了比诺葡萄酒吗?一段时间内的相对维护绝对也是一个因素。值得注意的是,原型总是比生产成本更高。

        坏主意?几乎肯定。良好的分析?不是那么多。

    2. 特雷弗朗伯||# 30

      这项工作已经在其他地方完成。太阳道路的可行性实际上远远低于本文中所描述的。因此,虽然它并不全面,但呼叫文章是真正准确的稻草男人的论点。在这种情况下,稻草人的东西由实际的人制成更强硬的东西。

  12. 专家成员
    帝豪达纳||# 22

    确定它是统计噪音。

    如果太阳道路的成本为10倍,传统光伏的成本并产生1/3的电源,它已经成本为30倍的成本正常,不包括预期的生命周期和维护问题。

    它只是一条宽的车道,这只是对道路的预先铺设,而不是全面的道路建设。估计是它将花费100万欧元/公里或约19米/英里/英里/英镑,以resurface(不完全构建)一个2车道道路。这已经〜4倍,您所引用的成本支架的高端,以建造一个不可分割的2巷道路,这只是更换沥青/混凝土,而不是整个道路。

    只有25%的噪音噪音只是建造一条道路的成本,而且太阳路面的成本已经是400%的高端成本估算(你的引文)从头开始建造一个新的2车道道路。铺路成本的10%变化与太阳能怪胎的道路超过建设新道路的成本加上标准PV的数量,以提供相同的力量。

    ERGO“在噪音”。

    我相信我们会很快找到足够长的(并且在需要)在需要表面重新纹理之前需要多长时间(以及何时成本)。没有什么能永远持续 - 它不是钻石制作的(即使是它,如果它的成本也很多。)

    1. 杰森d||# 24

      你在哪里找到1900万美元/英里?唯一可以获得成本的来源是每12英尺x 12英尺12英尺的零件,达到约440万美元/英里/巷或2车道未分开的高速公路约880万美元/英里:https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Roadways

      这可能是太多了,除非这种差别在长寿,维护或其他辅助费用(小六角板可能会更容易更换的模块部件例如)由太阳能道路在经济上可行,但它不是在它的面对完全荒谬的,因为我们正在谈论的原型。

      我同意寿命和更换费用将在这个想法是否可行,发挥了巨大的作用。另外,我觉得道路噪声,由于纹理可能是我还没有看到任何数据,但一个严重限制因素。

  13. 专家成员
    帝豪达纳||# 26

    从下面的链接粗体“道路测试结果在”的博客文章标题:

    https://arstechnica.com/cars/2016/12/worlds-first-solar-road-opens-in-france/

    “将这一数字扩大到每公里1000万欧元的双车道太阳能公路……”

    在每公里及$ 1.16今日汇价0.62英里/€还挺工程以“回合那么多。(OK,只是USD $ 18.71M /英里但我们真的要狡辩由29万$每英里,一个子2%的增量高估?:-))

  14. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||# 27

    传统道路建设的大部分成本包括分级(在某些情况下需要爆破)、开沟、安装涵洞和安装碎石基层。即使你安装了所谓的太阳能公路,这些成本仍然存在。这并不是说你可以把这些太阳能电池板扔在草地上就说它很好。

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