Немецкий университет превратил свою парковку в солнечную электростанцию с натриевыми аккумуляторами ёмкостью 200 кВт·ч

Открытые парковки занимают огромные площади, которые во многих случаях служат лишь для стоянки автомобилей в течение нескольких часов. Однако они также представляют собой возможность для производства возобновляемой энергии без необходимости захвата новых участков земли. Именно это и сделал один немецкий университет, создав объект, который помимо выработки электроэнергии использует технологию хранения, пока ещё редко встречающуюся в Европе.

Частный университет прикладных наук в области экономики и технологий (PHWT), расположенный в Дипхольце, Германия, открыл солнечную крышу общей мощностью 237 кВтп и натриевую батарею ёмкостью 200 кВт·ч. Этот объект позволяет обеспечить 90 парковочных мест и использовать электроэнергию, вырабатываемую в течение дня, для удовлетворения энергетических потребностей кампуса.

Проект, открытый 9 ноября прошлого года, имеет ещё одну особенность. Речь идёт о первой стационарной системе хранения энергии с использованием батарей из ионов натрия, установленной в немецкой земле Нижняя Саксония, и, по словам её создателей, о третьей системе такого типа в Германии.

Солнечная парковка площадью 1 150 квадратных метров с необычным дизайном

Это устройство — не обычный навес. Изначальная парковка имеет полукруглую планировку с двумя рядами мест, расположенными по кривой линии. Вместо того чтобы изменять эту планировку, организаторы проекта решили приспособить фотовольтаическую конструкцию к существующей геометрии.

Компания PfefferKnecht, специализирующаяся на солнечных решениях, разработала индивидуальную металлическую конструкцию, имитирующую изгиб парковки. Её строительством занималась компания Böckmann Maschinenbau — местная инженерная фирма, поддерживающая постоянное сотрудничество с университетом.

Результатом стала крыша площадью примерно 1 150 квадратных метров, оснащённая фотовольтаическими модулями с двойным стеклом, обеспечивающими мощность около 230 кВт·п. К этой цифре добавляется ещё 7,3 кВт·п от установок на крытом паркинге для 20 велосипедов, в результате чего общая мощность составляет примерно 237 кВт·п.

Одним из самых интересных аспектов является сама конструкция крыши. Солнечные модули также выполняют функцию водонепроницаемой крыши благодаря запатентованной системе, которая исключает необходимость установки дополнительного слоя защиты от дождя. Это позволяет упростить конструкцию и более эффективно использовать материалы.

Кроме того, навесы оснащены встроенным LED-освещением, что обеспечивает пользователям защищённые места от дождя и солнца, а также освещение в ночное время.

Аккумулятор на натрии емкостью 200 кВт·ч для использования солнечной энергии

Но самым инновационным элементом этой установки является не то, что находится на автомобилях, а система для хранения электроэнергии. Вместо традиционных литиевых аккумуляторов университет выбрал решение на основе натрия — технологию, которая начинает играть важную роль в стационарном хранении энергии.

Систему поставила швейцарская компания Phenogy; она состоит из двух блоков аккумуляторов, обеспечивающих совокупную ёмкость в 200 кВт·ч. Максимальная мощность зарядки и разрядки составляет 100 кВт, что позволяет хранить часть солнечной энергии и использовать её позже, когда возрастает электроэнергетический спрос в кампусе.

Основное преимущество этой технологии заключается в используемых материалах. Натрий — это обильный и широко доступный элемент, что позволяет снизить зависимость от таких сырьевых материалов, как литий, кобальт или графит. Кроме того, натриевые аккумуляторы обладают интересными характеристиками с точки зрения безопасности и теплового поведения.

В стационарных устройствах, где вес и объем не имеют такого большого значения, как в электромобилях, натриевые аккумуляторы могут оказаться особенно привлекательными. Им не обязательно достигать уровня энергетической плотности лучших литиевых аккумуляторов, но они должны обеспечивать хорошую долговечность, безопасность и конкурентоспособную стоимость.

Благодаря ёмкости в 200 кВт·ч система может обеспечивать мощность 20 кВт в течение примерно десяти часов или выдавать свою номинальную мощность в 100 кВт примерно в течение двух часов, без учёта потерь при преобразовании и резервов для работы. Это позволяет перенаправлять часть электроэнергии, произведённой в солнечные часы, на периоды более высокого потребления.

Университет надеется, что сочетание солнечной генерации и хранения энергии снизит его зависимость от электросети и поможет сократить пики нагрузки, которые могут существенно повлиять на стоимость электроэнергии для объектов такого размера.

Спроектирован за всего десять недель и сочетается с тепловым хранением

Ещё одной примечательной особенностью проекта являются сроки его реализации. Хотя планирование и разработка заняли примерно 18 месяцев, сами работы были завершены всего за десять недель благодаря использованию университетских каникул.

За это время были выполнены работы по закладке фундамента, монтажу металлической конструкции, установке фотовольтаических панелей, а также интеграции электрических и хранилищных систем. Всё это было сделано без необходимости строительства нового объекта на дополнительных участках, поскольку была использована уже существующая парковка.

Кроме того, проект входит в более широкую энергетическую стратегию. Кампус в Дипхольце уже оснащен системой теплосбережения на основе льда, которая используется для удовлетворения части его потребностей в отоплении и охлаждении. Новое солнечное устройство добавляет к этой инфраструктуре возобновляемую генерацию энергии и систему хранения электроэнергии.

Такое сочетание представляет интерес, поскольку позволяет решать различные энергетические задачи здания. С одной стороны, фотовольтаическая энергия может обеспечивать обычные потребности и заряжать аккумуляторы. С другой стороны, система теплосбережения позволяет удовлетворять часть потребностей в климат-контроле, не полагаясь исключительно на мгновенное потребление электроэнергии.

Есть ещё один аспект, который стоит отметить. Хотя проект расположен на парковке, опубликованная информация не подтверждает наличие здесь зарядных станций для электромобилей. Его основная функция — производство электроэнергии и её хранение для нужд кампуса, хотя в будущем такая инфраструктура может быть дополнена зарядками.

Опыт этого немецкого университета показывает, что для увеличения производства возобновляемой энергии не всегда необходимы большие свободные площади. Тысячи парковок в университетах, больницах, торговых центрах и компаниях могут использовать свои крыши для выработки электроэнергии, обеспечения тени для автомобилей и снижения нагрузки на сеть.

А если их ещё сочетать с натриевыми аккумуляторами — технологией, которой не нужно конкурировать с литием по плотности энергии, чтобы быть полезной, — эти пространства могут превратиться в небольшие распределённые электростанции. Это способ использования уже застроенных территорий, которые до сих пор оставались неиспользованными с энергетической точки зрения.