Samochody elektryczne - zasilane panelami fotowoltaicznymi

Ostatnio pisałem o rzadko poruszanej kwestii, jaką jest problem zagwarantowania dostatecznej ilości energii w sieci elektroenergetycznej na potrzeby ładowania samochodów. Do rozważań użyłem założenia pochodzącego z naszego rządu, że do 2025 roku w Polsce będzie jeździć milion samochodów elektrycznych. Jeśli ktoś jest zainteresowany tematem, link będzie na końcu.

W tym artykule chciałbym zobrazować problem niedoboru mocy na potrzeby ładowania aut elektrycznych na przykładzie paneli fotowoltaicznych. Zanim jednak to zrobię, przedstawię podstawy techniczne do moich rozważań.

Panele fotowoltaiczne są z grubsza urządzeniem konwertującą energię słoneczną na elektryczną. Sprawność całego procesu nie jest duża, jednak wraz z postępem techniki, z roku na rok rośnie. Należy jednak pamiętać o kilku ograniczeniach wiążących się z ich wykorzystaniem:

1. Panele fotowoltaiczne nie mają stałej mocy w przeciągu dnia. Oczywistym jest, że nocą energia elektryczna produkowana na tej drodze jest równa zero. Jednak moc nominalną, jaka jest gwarantowana przez producenta, może być osiągnięta jedynie w środku dnia, gdy słońce jest w okolicach zenitu. Można założyć, że ilość wyprodukowanej energii elektrycznej przez panele jest w ciągu dnia sinusoidalnie zmienna:
   

2. Moc generowana przez panele jest zależna od pory roku – tutaj również zachodzi zależność, którą można przybliżyć sinusoidalnie – wiosną i latem moc maksymalna jest wyraźnie wyższa niż jesienią i zimą a ponadto, jesienią oraz zimą dni są zdecydowanie krótsze, przez co okno czasowe gdy można korzystać z paneli fotowoltaicznych jest dużo węższe.

3. Moc jaką realnie można wygenerować z metra kwadratowego powierzchni panelu to około 200 wat. Jednak w naszym kraju słońce nie świeci prostopadle do gruntu – to powoduje, że aby optymalnie wykorzystać powierzchnię panelu, koniecznym jest zachowanie między nimi odpowiednich odstępów aby jeden nie rzucał cienia na drugi. Przyjmuje się, że 1 MW energii elektrycznej wyprodukują panele rozmieszczone na powierzchni 0,02 km kwadratowego.
   Zatem mając to za sobą, przechodzimy do konkretów:
   Dane (z poprzedniego artykułu):
   • Powierzchnia do wyprodukowania 1 MW: 0,02 km2 (w południe‼)
   • Jednocześnie ładowane samochody: 20% (założenie)
   • Moc pojedynczej ładowarki: 50 kW

A. Przypadek pierwszy – 1 milion aut elektrycznych.
Aby zaspokoić zapotrzebowanie 20% z 1 miliona aut na energię elektryczną, potrzeba zapewnić moc 10 GW przeznaczoną wyłącznie do zasilania ładowarek. Oznacza to, że chcąc naładować te auta energią pochodzącą ze słońca musimy przeznaczyć pod panele fotowoltaiczne 200 km2 powierzchni. Jest to równowartość 40% powierzchni Warszawy. Ważna rzecz – jest to powierzchnia minimalna, czyli ładowanie latem w południe!

B. Przypadek drugi – wszystkie auta w Polsce (~21 mln.) wyłącznie elektryczne
Analogicznie – 20% z 21 milionów aut będzie potrzebować 25,9 GW mocy paneli fotowoltaicznych, co przekłada się na 4200 km2 powierzchni, czyli ponad 8-śmio krotność powierzchni zajmowanej przez Warszawę. I są to ponownie wartości minimalne‼

PODSUMOWUJĄC:
1 milion aut zasilanych z paneli fotowoltaicznych to minimum 40% powierzchni Warszawy zajęte przez panele.
21 milionów aut (wszystkie auta w Polsce) to minimum 8-śmio krotność powierzchni Warszawy, czyli mniej więcej jedna metropolia mająca około 14.3 milionów mieszkańców.
Naprawdę chcecie „ekologicznych” źródeł energii do zasilania samochodów elektrycznych?

Wcześniejszy artykuł: https://steemit.com/polish/@lokibalboa/elektromobilnosc-druga-strona-medalu-aut-elektrycznych