Sól alls staðar: Innviðatækifærin

Sólarljós er ein af stoðunum í orkubreytingum Evrópu. Með meira en 65 GW af nýju afkastagetu uppsettu árið 2025 og meira en 405 GW þegar starfrækt, þrýstir Evrópusambandið áfram að markmiði sínu um 750 GW af sólarorku fyrir árið 2030. Til að ná því markmiði þarf að setja upp 345 GW til viðbótar eða svo á næstu fimm árum. Landafræði aukinna sólarorkuafkastagetu er að breytast. Stóru, vel-þökin, auðtengja vefsvæðin og hagstæðustu staðirnir eru smám saman að ganga upp. Á sama tíma standa sólarframkvæmdir á jörðu niðri í sumum löndum frammi fyrir áhyggjum vegna landnotkunar í samkeppni, verndun ræktaðs lands, líffræðilegrar fjölbreytni og staðbundinnar viðurkenningar.

 

Við héldum nýlega því fram á þessum síðum að léttar einingar gætu opnað meira en 85 GW af evrópskum þökum sem eru þvinguð. Þrýstingurinn á bak við þessi rök er sá sami og þrýstir á þróunaraðila til að líta út fyrir einföldustu síðurnar. Spurningin er ekki lengur hvort Evrópa vill meiri sólarorku; það er nákvæmlega hvar næstu gígavött fara líkamlega og hvernig raforkan sem þau framleiða verður samþætt í netið og breytt í verðmæti.

 

Tvöföld-notkun sólar: rökfræði 'PV alls staðar'
Sumir af efnilegustu nýju hlutunum deila einni hugmynd, safnað undir merkjum „PV alls staðar“: frekar en að leita að nýju landi, deildu yfirborðinu sem við notum nú þegar. Landbúnaðarvirkjun heldur ræktuðu landi í framleiðslu á sama tíma og hún framleiðir orku. Fljótandi PV, byggingar- og ökutæki-samþætt PV breyta lónum, framhliðum, bílum og fleiru í raforkuframleiðslu. Í öllum tilvikum er byltingin sú sama: sól keppir ekki lengur um pláss heldur deilir því.

 

Annar flokkur rýmis, sem sjaldnar er rætt um, passar við þessa sömu rökfræði: landið sem liggur samhliða samgöngu- og vatnsinnviðum okkar. Hraðbrautarbrúnir og fyllingar, járnbrautarteina og sker, hávaðahindranir, andlit flóðagarða, síkisbakkar, hjólreiðastígar og tæknileg réttindi-- liggja að nánast öllum vegum og járnbrautarlínum í álfunni. Geirinn er enn að setjast að nafni: innviða-innbyggður PV (IIPV) í rannsóknarbókmenntum, 'línulegur PV' fyrir rúmfræði sína, eða á einfaldan hátt, sólarhraðbrautir, sólarjárnbrautir og síkis-efri sólarorka í pressunni. Rökfræðin er hins vegar kunnugleg. Þetta land er þegar þróað, þegar stjórnað af opinberum aðilum eða sérleyfishafa, og þjónar nú þegar aðalhlutverki. Að bæta kynslóð ofan á það en varðveita náttúrulega og endurnýjaða göngum hefur tilhneigingu til að vekja mun færri andmæli. Ekki ný tegund landslags heldur nýtt samband við landslag sem við höfum þegar byggt á.

 

 

Stærð Evrópuverðlaunanna
Möguleikarnir eru allt annað en lélegir. Í sam-evrópsku mati áætlar Sameiginleg rannsóknarmiðstöð framkvæmdastjórnar Evrópusambandsins að beitt PV yfir húsþök, uppistöðulón og vega- og járnbrautarmannvirki gæti farið yfir 1 TW af uppsettu afli, langt umfram markmið ESB fyrir 2030. Hlutdeild línulegs-innviða er sérstaklega sláandi: þessi rannsókn sýnir að heildarmöguleikar fyrir lóðrétta PV meðfram vegum og járnbrautum ESB séu 403 GW, um það bil 50% af 2030 markmiðinu. Greining kemst líka að því að lóðrétt, austur-vestur tvíhliða PV í mælikvarða myndi hækka markaðsvirði sólarframleiðslu og draga úr neysluverði á hádegi sem dregur í auknum mæli niður tekjur hefðbundinna{11}}suðrænna fylkinga. Þó að þetta séu tæknilegir möguleikar frekar en markaðsspár, þá væri jafnvel brot af möguleikunum verulegur.

 

Ef miðað er við raunhæfan línulegan aflþéttleika sem er á milli um það bil 0,3 MW á kílómetra fyrir eina röð af lóðréttum tvíhliða einingum og meira en 2 MW á kílómetra fyrir breiðari kerfi, bætast stærðargráðurnar fljótt saman þegar þær eru notaðar á tugþúsundir kílómetra af innviðagöngum.

 

 

Tækifærið nær þar að auki út fyrir land. Margar af þessum innviðaeignum (hraðbrautir, járnbrautir, skurðir) eyða þegar rafmagni eða sitja við hlið núverandi nettenginga. Þessi nálægð breytir-landnotkunarrökum í orku-kerfisrök: framleiðsla sem staðsett er á innviðum getur borist beint inn í staðbundið álag eða núverandi tengipunkt, dregur úr skerðingaráhættu og léttir á -samþættingaráskoruninni sem takmarkar svo mörg hefðbundin sólarorkuverkefni.

 

Það sem heimurinn er þegar að byggja

Kína hefur þróast hraðast og í langstærsta mælikvarðanum, þróað flutningstengdan PV-markað sem er ekki sambærilegur annars staðar. Hraðbrautartengd sólarorka náði um 1,7 GW í lok árs 2024, og Kínaakademían í samgönguvísindum áætlar að möguleiki á vegkanti sé nálægt 944 GW. Mörg héruð eru nú að þróa nærri-núll-þjóðvegaþjónustusvæði. Flaggskipið Jinan–Weifang gangurinn, til dæmis, flytur 68 MW og framleiðir um 68 GWst á ári samkvæmt rekstraraðila hans.

 

Asía býður upp á aðra mótmælendur af ýmsum toga. Daejeon-Sejong hjólastígurinn í Suður-Kóreu hefur keyrt niður miðlægan gang hraðbrautar síðan um miðjan 2010, með um 7.500 spjöldum yfir 4,8 km, sem deilt er af innviða- og samgönguráðuneyti Suður-Kóreu.

 

Indland var frumkvöðull í skurða-efri sólarorku í Gujarat fyrir meira en áratug síðan: Narmada Canal Public Authority greinir frá hækkun frá 1 MW flugmanni árið 2012 í um það bil 35 MW í dag, á sama tíma og uppgufun minnkaði. Í Japan er áhugi á flutnings-samþættri PV að aukast. Land-, innviða-, samgöngu- og ferðamálaráðuneytið (MLIT) hefur hleypt af stokkunum landsáætlun til að meta sólartækni á vegum-, á meðan rekstraraðilar hraðbrauta kanna notkun fyllinga, hljóðvarna og þjónustusvæðis-svæðis fyrir ljósvirkjun.

 

Í Bandaríkjunum hýsir The Ray, sýningargangur meðfram Interstate 85 í Georgíu, 1 MW veghlið, en greining frá Texas-háskóla í Austin bendir til þess að skiptiland eitt sér, sem er um 21.000 ha, gæti fræðilega framleitt allt að 36 TWh á ári. Á vatnshliðinni kveikti Gila River Indian Community í Arizona á því sem það lýsir sem fyrsta sólarorkuverkefni vesturhvels jarðar-yfir-skurði um 1,3 MW árið 2024, með Project Nexus sem styður{10}}Kaliforníuríki skammt frá.

 

Evrópudæmum fjölgar líka. Hávaðahindranir eru þroskaðasta leiðin. Birtar kannanir setja stærri þýska hraðbrautamannvirki á 1 til 2 MWp stykkið; Hollenska vegayfirvöld reka tvíhliða „sólarhraðbraut“ flugmann á A50 og hraðbrautir og járnbrautarrekendur í Austurríki og Sviss eru í auknum mæli að opna hávaðahindranir sínar fyrir PV í miklum mæli. Fyrir utan hindranir er fjölbreytileiki yfirborðs sláandi: færanlegar einingar á milli teinanna á svissneskri línu nálægt Buttes, lóðrétt tvíhliða fylki á varnargörðum Rhône, um það bil 900 m af tjaldhimnum yfir franska hjólaleið og jafnvel sólarbryggju við miðjarðarhafshöfn.

 

Rúmfræði áskorunarinnar

Ekkert af þessu er auðvelt. Skilgreiningaráskorun línulegrar ljósleiðara er sam-notkun: Spjöldin mega aldrei skerða aðalhlutverk innviða, hvort sem það er stöðugleiki varnargarðs, neyðaraðgangur hraðbrautar, viðhaldsaðgangur að járnbraut eða siglingahæfni vatnaleiða. Hver tegundarfræði hefur sínar takmarkanir, hvort sem það er glamparannsóknir, neyðaraðgangur, vökvagagnsæi eða vélrænt álag.

Með því að dreifa raforkuframleiðslu yfir kílómetra margfaldast einnig tengipunktar eða-hækka spennubreyta, snúninga og tapa, og ýtir þróunaraðilum í átt að nýjum arkitektúr. Franskt rannsóknarverkefni er að kanna meðalspennu-jafnstraum til að flytja orku á skilvirkan hátt eftir hjólreiðastíg, en í Sviss er vinna við „snjallbrautarnet“ meðhöndlað ganginn sem ósvikið smánet, sem sameinar sólarorku við brautina, dráttarorku, endurheimta hemlunarorku og rafhleðslu rafbíla.

 

Vegna þess að eitt verkefni getur farið yfir mörg lögsagnarumdæmi getur sundurleitt leyfi verið hindrun; bæta við fjölbreytileika landeigna, allt frá opinberum eignum til sérleyfishafa og einkaeigenda, og viðskiptalíkönin verða verulega flóknari en fyrir hefðbundna verksmiðju.

 

Að gera viðskiptamálið

Eins og allar sólarorkuver, getur innviða-samþætt kerfi selt raforku sína (með ríkis-stuðningi eins og samningi um mismun eða straum-í gjaldskrá, eða á heildsölumarkaðsverði), neytt þess á eða nálægt síðunni eða sameinað báðar leiðirnar. Viðskiptatilvikið getur engu að síður verið krefjandi en fyrir sólarorku á jörðu niðri: Upphafskostnaður getur verið hærri, sem endurspeglar flóknari línulegan rafmagnsarkitektúr, hækkaða uppsetningu og sérstaka einingarhúð, en rekstrarkostnaður getur líka hækkað með óhreinindum, takmörkuðum aðgangi og váhrifum, jafnvel þar sem land er ódýrt eða ókeypis. Í reynd virðist sjálf-neysla nálægra aðila- og samningur um mismun sem fæst í sérstökum útboðum vera áreiðanlegasta leiðin til að verkefnið sé hagkvæmt.

 

Frá flugmönnum til mælikvarða

Leiðin fram á við er ekki að meðhöndla línulega PV sem eina vöru, heldur sem safn af tegundum á mismunandi þroskastigum sem stuðla að einni leið meðal margra í átt að 2030 markmiðinu, sem viðbót við húsþök, landbúnað og fljótandi PV. Raunhæfa leiðin byrjar með minnst-þvinguðu stillingunum sem auðvelt er að endurtaka. Mikilvægt samhliða verkefni er að halda áfram að byggja upp gagnagrunninn sem rekstraraðilar þurfa: skipulögð vöktun á snemmtækri dreifingu til að sýna bæði að PV kerfið og framleiðslan truflar ekki virkni grunnvirkisins og að rekstur innviða, viðhald og titringur skerði ekki frammistöðu PV.

 

Þrjár stangir myndu flýta fyrir flutningi frá sýningarmönnum yfir í dreifingu. (1) Stór-sýningarverkefni eru nauðsynleg til að byggja upp sönnunargagnagrunninn. (2) Verkefni þurfa skýrar leyfiskenningar og samræmdar samþykki. (3) Og þessar síður ættu beinlínis að vera með í opinberum útboðum, hvort sem það er í gegnum sérstakt umslag fyrir innviða-staðsett verkefni eða verðálag sem vegur upp á móti hærri þróunarkostnaði þeirra, að minnsta kosti í bili.

 

Sólarsögu Evrópu er hvergi nærri lokið, en hún er að fara inn í meira krefjandi kafla. Næstu gígavött munu í auknum mæli koma frá síðum sem eru takmarkaðari og frumlegri. Tvöföld notkun svarar takmörkunum á framboði yfirborðs, og línuleg ljósleiðari ein og sér setur hundruð gígavötta af tæknilega aðgengilegum möguleikum meðfram vegum, járnbrautum og skurðum álfunnar. Landið hefur verið þar alla tíð. Tækifærið felst nú í því að læra að deila því.