Niemiecka uczelnia przekształca swój parking w elektrownię słoneczną z bateriami sodowymi o pojemności 200 kWh

Parkowanie na zewnątrz zajmuje ogromne powierzchnie, które w wielu przypadkach służą głównie do parkowania samochodów przez godziny. Jednak stanowią one również możliwość wytwarzania energii odnawialnej bez konieczności zajmowania nowych terenów. I właśnie to zrobił pewien niemiecki uniwersytet, budując obiekt, który oprócz wytwarzania prądu wykorzystuje technologię magazynowania energii, która w Europie jest jeszcze mało powszechna.

Uniwersytet Prywatny Nauk Stosowanych w Dziedzinie Ekonomii i Technologii (PHWT), położony w Diepholz w Niemczech, uruchomił słoneczną altanę o łącznej mocy 237 kWp oraz baterię sodową o pojemności 200 kWh. Ten obiekt umożliwia obsługę 90 miejsc parkingowych oraz wykorzystanie prądu wytwarzanego w ciągu dnia do zaspokojenia potrzeb energetycznych kampusu.

Projekt, uruchomiony 9 listopada ubiegłego roku, ma jeszcze jedną cechę wyróżniającą. Jest to pierwszy stacjonarny system przechowywania energii z bateriami jonów sodu zainstalowany w niemieckim stanie Dolna Saksonia, a według jego twórców trzeci tego typu w Niemczech.

Parking słoneczny o powierzchni 1150 metrów kwadratowych o nietypowym projekcie

To rozwiązanie nie jest zwykłą markizą. Pierwotny parking ma kształt półkola, z dwoma rzędami miejsc parkingowych rozciągającymi się wzdłuż krzywej linii. Zamiast modyfikować tę strukturę, twórcy projektu postanowili dostosować konstrukcję fotowoltaiczną do istniejącej geometrii.

Firma PfefferKnecht, specjalizująca się w rozwiązaniach solarnych, zaprojektowała specjalnie wykonaną konstrukcję metalową, która naśladuje krzywiznę parkingu. Jej budowę przeprowadziła firma Böckmann Maschinenbau, lokalny podmiot inżynieryjny utrzymujący stałą współpracę z uniwersytetem.

Rezultatem jest dach o powierzchni około 1.150 metrów kwadratowych, wyposażony w moduły fotowoltaiczne z podwójną szybą, które dostarczają mocy około 230 kWp. Do tej wartości dochodzi kolejne 7,3 kWp zainstalowanych na zadaszonym parkingu dla 20 rowerów, co podnosi łączną moc do około 237 kWp.

Jednym z najciekawszych szczegółów jest sama konstrukcja dachu. Moduły słoneczne pełnią również funkcję wodoodpornego dachu, dzięki opatentowanemu systemowi, który eliminuje potrzebę instalacji dodatkowej warstwy ochronnej przed deszczem. Dzięki temu można uproszczyć konstrukcję i lepiej wykorzystać materiały.

Markizy posiadają ponadto wbudowane oświetlenie LED, dzięki czemu użytkownicy mają dostęp do miejsc chronionych przed deszczem i słońcem, a także oświetlenie w godzinach nocnych.

Bateria sodowa o pojemności 200 kWh do wykorzystania energii słonecznej

Jednak najnowocześniejszym elementem tej instalacji nie są samochody, lecz system odpowiedzialny za przechowywanie energii elektrycznej. Zamiast standardowych baterii litowych, uniwersytet wybrał rozwiązanie oparte na sodzie – technologię, która zaczyna odgrywać ważną rolę w magazynowaniu energii w celach statycznych.

System został dostarczony przez szwajcarską firmę Phenogy i składa się z dwóch szaf z bateriami, które łącznie oferują pojemność 200 kWh. Maksymalna moc ładowania i rozładowywania wynosi 100 kW, co umożliwia przechowywanie części energii słonecznej i jej późniejsze wykorzystanie, gdy wzrastają zapotrzebowanie na energię w kampusie.

Główną zaletą tej technologii są jej materiały. Sód jest pierwiastkiem obfitym i powszechnie dostępnym, co umożliwia zmniejszenie zależności od surowców takich jak lit, kobalt czy grafit. Ponadto baterie sodowe charakteryzują się interesującymi właściwościami pod względem bezpieczeństwa i zachowania termicznego.

W takim zastosowaniu stacjonarnym, gdzie waga i objętość nie mają tak dużego znaczenia jak w samochodzie elektrycznym, baterie sodowe mogą okazać się szczególnie atrakcyjne. Nie muszą osiągać gęstości energetycznych najlepszych baterii litowych, ale muszą zapewniać dobrą trwałość, bezpieczeństwo oraz konkurencyjne ceny.

Z pojemnością 200 kWh system mógłby dostarczać 20 kW przez około dziesięć godzin lub swoją nominalną moc 100 kW przez około dwie godziny, bez uwzględniania strat konwersji ani rezerw operacyjnych. Dzięki temu możliwe jest przeniesienie części energii wytwarzanej w godzinach słonecznych na momenty większego zużycia.

Uniwersytet ma nadzieję, że ta kombinacja wytwarzania energii słonecznej i magazynowania zmniejszy jego zależność od sieci elektrycznej i pomoże ograniczyć szczyty popytu, które mogą mieć znaczący wpływ na rachunek za energię w obiektach tej wielkości.

Zbudowane w zaledwie dziesięć tygodni i połączone z magazynowaniem cieplnym

Kolejnym uderzającym aspektem tego projektu są terminy realizacji. Chociaż jego planowanie i rozwój trwały około 18 miesięcy, same prace zostały ukończone w zaledwie dziesięć tygodni, dzięki wykorzystaniu okresu wakacji akademickich.

W tym czasie przeprowadzono prace fundamentowe, montaż konstrukcji metalowej, instalację paneli fotowoltaicznych oraz integrację systemów elektrycznych i magazynowania energii. Wszystko to bez konieczności budowy nowej instalacji na dodatkowych terenach, ponieważ wykorzystano istniejący parking.

Ponadto projekt jest częścią szerszej strategii energetycznej. Kampus w Diepholz posiada już system magazynowania ciepła oparty na lodzie, który służy do zaspokojenia części potrzeb grzewczych i chłodniczych. Nowa instalacja słoneczna dodaje do tej infrastruktury możliwości wytwarzania energii z odnawialnych źródeł oraz magazynowania energii elektrycznej.

To połączenie jest interesujące, ponieważ umożliwia adresowanie różnych potrzeb energetycznych budynku. Z jednej strony energia fotowoltaiczna może zasilać standardowe urządzenia oraz ładować baterie. Z drugiej strony magazynowanie ciepła pozwala zarządzać częścią zapotrzebowania na klimatyzację, nie polegając wyłącznie na natychmiastowym zużyciu energii elektrycznej.

I jest jeszcze jeden aspekt, który warto zwrócić uwagę. Chociaż projekt znajduje się na parkingu, opublikowane informacje nie potwierdzają, że obejmuje punkty ładowania samochodów elektrycznych. Jego główną funkcją jest wytwarzanie energii elektrycznej i jej przechowywanie na potrzeby kampusu, choć taka infrastruktura mogłaby w przyszłości zostać uzupełniona o ładowarki.

Doświadczenie tej niemieckiej uczelni pokazuje, że nie zawsze konieczne są duże wolne powierzchnie, aby zwiększyć produkcję energii odnawialnej. Tysiące parkingów na uczelniach, w szpitalach, centrach handlowych i firmach mogłoby wykorzystać swoje dachy do wytwarzania energii, zapewniania cienia samochodom oraz zmniejszania zużycia sieci.

A jeśli dodatkowo połączy się je z bateriami sodowymi – technologią, która nie musi konkurować z litusem pod względem gęstości energii, aby być przydatna – te przestrzenie mogą stać się małymi rozproszonymi elektrowniami. To sposób na wykorzystanie już zabudowanych powierzchni, które do tej pory pozostawały niewykorzystane energetycznie.