加速能源轉型！2030年德國高速光伏系統(tǒng)發(fā)電量將達200TWh

德國擴大光伏系統(tǒng)安裝規(guī)模面臨的場地限制促使相關行業(yè)機構提出一個大膽的愿景：在高速公路沿線安裝光伏系統(tǒng)，并在這一過程中建設一個巨大的直流智能電網。這一計劃甚至可以在歐洲各國實施。

除了安裝浮動式光伏系統(tǒng)和農業(yè)光伏系統(tǒng)之外，高速公路可能是解決安裝光伏系統(tǒng)場地短缺問題的一個理想解決方案。研究表明，到2030年，在德國高速公路沿線安裝的光伏系統(tǒng)每年可產生高達200TWh的電力。而實施這樣的項目需要構建智能電網，但其好處不止于此。

該項目需要在高速公路兩側每隔15米豎立一根鋼網格柵桅桿，光伏組件將安裝在桅桿之間的鋼質格梁上。而由這些光伏系統(tǒng)組成的一條“能量帶”可以沿著城市、工業(yè)區(qū)和機場之間的交通軸線延伸。

“能源帶”的概念源于Altes Neuland基金會，該基金會致力倡導開發(fā)這一項目。該基金會表示，如果德國80%的高速公路和65%的公路(總計4.5萬公里)都安裝了效率為25%的雙面光伏組件，每年可產生高達200TWh的電力。

該基金會認為，如果充分挖掘潛力并優(yōu)化施工過程，也能夠以具有競爭力的成本實現(xiàn)這一目標。雖然由鋼網格柵桅桿制成的安裝結構的成本明顯超過了傳統(tǒng)安裝結構，但桅桿的使用壽命也將達到100年。在此期間，能夠以非常低的成本多次添加新的光伏組件。

這個想法最初源于光伏系統(tǒng)和風電設施的空間需求，而目前德國每年的用電量為560TWh。隨著德國的交通和供熱逐步實現(xiàn)電氣化，預計到2050年，每年將消耗2400TWh的電力。該基金會假設其中1000TWh也將在德國生產，安裝光伏系統(tǒng)所需的土地面積將占該國領土的2.5%，或者是薩爾州面積的三倍。

能量帶被設計成一個直流電系統(tǒng)，需要在地下敷設110kV電流電纜，并且每隔9公里至87公里就必須有一個主要連接設施。能量帶的長度取決于光伏組件的安裝方式。因此，可以想象將一排、兩排或三排光伏組件疊放在一起，在必要時將光伏組件安裝在桅桿和高速公路橋梁上，每公里可安裝2000至20250個光伏組件。

Altes Neuland基金會在設計該項目規(guī)劃時也考慮盡量不會破壞風景。如果能量帶穿過城鎮(zhèn)或森林、林蔭大道的樹木或風景如畫的風景，這個能量帶就會從中打斷。在這種情況下，項目規(guī)劃者只能使用地下電纜連接。

該基金會指出，這個項目最大的優(yōu)勢在于，電力在生產過程中已經被分配，因此被輸送到用電場合，而高速公路連接著大都市、工業(yè)區(qū)和機場。此外，在這些路線上，還有電動汽車和電動卡車的充電基礎設施。通過這種方式，能量帶的電力可以提供給相應的用戶。

規(guī)模與供電波動性

能量帶可能延伸數(shù)百公里，因此也需要在整個系統(tǒng)中平衡電力消耗和電力波動。如果將更多的風力渦輪機連接到這個系統(tǒng)中，將會進一步優(yōu)化這個項目。規(guī)模較小的風力渦輪機可以和光伏組件一起安裝在桅桿上，位于高速公路沿線的現(xiàn)有的風力發(fā)電系統(tǒng)也可以接入能量帶。

Altes Neuland基金會表示，雖然桅桿的風力荷載需要專家分析，但這仍然比在高速公路附近的土地上安裝光伏系統(tǒng)更容易，因為后者需要對風力、排水和照明等進行評估和考察。奧地利理工學院(AIT)、德國弗勞恩霍夫光伏系統(tǒng)研究所(ISE)和福斯特工業(yè)技術公司的研究人員最近合作開展了一個使用屋頂光伏系統(tǒng)的高速公路光伏發(fā)電試點項目。

該項目的發(fā)起人表示，該項目在提供空間和許可證方面將面臨更少的問題。這些光伏系統(tǒng)將會建在距離道路1米到2米的地方。這些區(qū)域歸德國聯(lián)邦政府所有，因此不需要從許多不同的土地所有者那里獲得許可。

能量帶的建設可以從小規(guī)模開始，沒有必要建設巨大的基礎設施。當?shù)厥姓斁趾屯顿Y者可以逐步開發(fā)小塊區(qū)域。重要的是，這些能量帶可以在建成之后連接在一起，并且沿著這些區(qū)域進行電力交易有著法律和技術基礎。

伍珀塔爾大學電力供應系教授Peter Birkner一直在關注該項目的發(fā)展和可行性研究。他確信這一概念的可行性，并表示現(xiàn)在重要的是組建一個合適的財團。

這樣的財團將以多快的速度組建而成還有待觀察，但投資者無需擔心。該項目采用的技術都已在市場使用，并且已經過試驗和測試。所需的光伏組件、鋼塔和地下電纜等成熟產品和技術已經存在了幾十年。該基金會表示，這個項目在完成建設之后到2030年就可以實現(xiàn)200TWh的發(fā)電量。