加速能源转型！2030年德国高速光伏系统发电量将达200TWh

德国扩大光伏系统安装规模面临的场地限制促使相关行业机构提出一个大胆的愿景：在高速公路沿线安装光伏系统，并在这一过程中建设一个巨大的直流智能电网。这一计划甚至可以在欧洲各国实施。

除了安装浮动式光伏系统和农业光伏系统之外，高速公路可能是解决安装光伏系统场地短缺问题的一个理想解决方案。研究表明，到2030年，在德国高速公路沿线安装的光伏系统每年可产生高达200TWh的电力。而实施这样的项目需要构建智能电网，但其好处不止于此。

该项目需要在高速公路两侧每隔15米竖立一根钢网格栅桅杆，光伏组件将安装在桅杆之间的钢质格梁上。而由这些光伏系统组成的一条“能量带”可以沿着城市、工业区和机场之间的交通轴线延伸。

“能源带”的概念源于Altes Neuland基金会，该基金会致力倡导开发这一项目。该基金会表示，如果德国80%的高速公路和65%的公路(总计4.5万公里)都安装了效率为25%的双面光伏组件，每年可产生高达200TWh的电力。

该基金会认为，如果充分挖掘潜力并优化施工过程，也能够以具有竞争力的成本实现这一目标。虽然由钢网格栅桅杆制成的安装结构的成本明显超过了传统安装结构，但桅杆的使用寿命也将达到100年。在此期间，能够以非常低的成本多次添加新的光伏组件。

这个想法最初源于光伏系统和风电设施的空间需求，而目前德国每年的用电量为560TWh。随着德国的交通和供热逐步实现电气化，预计到2050年，每年将消耗2400TWh的电力。该基金会假设其中1000TWh也将在德国生产，安装光伏系统所需的土地面积将占该国领土的2.5%，或者是萨尔州面积的三倍。

能量带被设计成一个直流电系统，需要在地下敷设110kV电流电缆，并且每隔9公里至87公里就必须有一个主要连接设施。能量带的长度取决于光伏组件的安装方式。因此，可以想象将一排、两排或三排光伏组件叠放在一起，在必要时将光伏组件安装在桅杆和高速公路桥梁上，每公里可安装2000至20250个光伏组件。

Altes Neuland基金会在设计该项目规划时也考虑尽量不会破坏风景。如果能量带穿过城镇或森林、林荫大道的树木或风景如画的风景，这个能量带就会从中打断。在这种情况下，项目规划者只能使用地下电缆连接。

该基金会指出，这个项目最大的优势在于，电力在生产过程中已经被分配，因此被输送到用电场合，而高速公路连接着大都市、工业区和机场。此外，在这些路线上，还有电动汽车和电动卡车的充电基础设施。通过这种方式，能量带的电力可以提供给相应的用户。

规模与供电波动性

能量带可能延伸数百公里，因此也需要在整个系统中平衡电力消耗和电力波动。如果将更多的风力涡轮机连接到这个系统中，将会进一步优化这个项目。规模较小的风力涡轮机可以和光伏组件一起安装在桅杆上，位于高速公路沿线的现有的风力发电系统也可以接入能量带。

Altes Neuland基金会表示，虽然桅杆的风力荷载需要专家分析，但这仍然比在高速公路附近的土地上安装光伏系统更容易，因为后者需要对风力、排水和照明等进行评估和考察。奥地利理工学院(AIT)、德国弗劳恩霍夫光伏系统研究所(ISE)和福斯特工业技术公司的研究人员最近合作开展了一个使用屋顶光伏系统的高速公路光伏发电试点项目。

该项目的发起人表示，该项目在提供空间和许可证方面将面临更少的问题。这些光伏系统将会建在距离道路1米到2米的地方。这些区域归德国联邦政府所有，因此不需要从许多不同的土地所有者那里获得许可。

能量带的建设可以从小规模开始，没有必要建设巨大的基础设施。当地市政当局和投资者可以逐步开发小块区域。重要的是，这些能量带可以在建成之后连接在一起，并且沿着这些区域进行电力交易有着法律和技术基础。

伍珀塔尔大学电力供应系教授Peter Birkner一直在关注该项目的发展和可行性研究。他确信这一概念的可行性，并表示现在重要的是组建一个合适的财团。

这样的财团将以多快的速度组建而成还有待观察，但投资者无需担心。该项目采用的技术都已在市场使用，并且已经过试验和测试。所需的光伏组件、钢塔和地下电缆等成熟产品和技术已经存在了几十年。该基金会表示，这个项目在完成建设之后到2030年就可以实现200TWh的发电量。