Шумозащитные экраны с интегрированными солнечными батареями.

Все более перспективным становится использовании альтернативных источников энергии, среди которых одну из лидирующих позиций удерживает солнечная энергия.

Полный потенциал использования солнечной энергии можно раскрыть, если интегрировать элементы солнечных батарей в различные строительные конструкции, например в крыши и стены коммерческих и промышленных зданий. Также эффективным решением является сочетание солнечных батарей с шумозащитными экранами. Такой подход позволяет получить эффективную защиту от шума вместе с выработкой «чистой» электроэнергии.

При проектировании шумозащитных экранов с интергрированными солнечными батареями обычно возникают следующие проблемы [1], которые необходимо принимать во внимание:

- Затенение, и низкая интенсивность солнечного излучения;

- Загрязнение и разрушение панелей солнечных батарей;

- Физические ограничения для размещения;

- Ветровые нагрузки;

- Вандализм и воровство;

В случае улучшения уже существующих шумозащитных экранов, часто приходится сталкиваться с проблемой затенения и низкой интенсивности солнечного излучения. В районах промзон и вдоль трасс с интенсивным транспортным потоком может возникать ситуация при которой фотоэлементы солнечной батареи быстро загрязняются и изнашиваются. Следует уделять особое внимание ветровым нагрузкам действующим на экран и фотоэлементы. Одной из самых распространенных и серьезных проблем являются также воровство и вандализм.

Несмотря на все перечисленные трудности, применение солнечных батарей интегрированных в шумозащитные экраны обладают рядом преимуществ. Следует отметить, что только за 2009 год использование солнечной энергии в странах Евросоюза выросло на 60% в сравнении с показателями за период с 2004 – 2008 годы. В 2009 году общий объём электроэнергии полученной благодаря солнечной энергии составил приблизительно 24 ГВт, из них около 17% (4 ГВт) приходится на электроэнергию [2], полученную за счет шумозащитных экранов с солнечными батареями.

К преимуществам использования шумозащитных барьеров с интегрированными солнечными батареями следует отнести:

- Уменьшение стоимости солнечной батареи, так как в качестве основы выступает шумозащитный экран;

- Двойное использование земельных ресурсов, позволяющее использовать землю по краям дороги как для защиты от шума, так и для производства электроэнергии;

- Положительное восприятие населением;

- Близкое расположение к районам нуждающимся как в электроэнергии, так и в защите от шума;

- Положительное воздействие на экологическую ситуацию.

Для эффективного использования панелей солнечных батарей в шумозащитных экранах, необходимо что бы на каждый метр экрана приходилось от 1 до 5 квадратных метров солнечной батареи. Следует отметить, что вместо шумозащитного экрана можно использовать непосредственно саму панель солнечной батареи, но при этом для обеспечения необходимой защиты от шума необходимо, что бы каждый квадратный метр конструкции весил минимум 25 кг.

В настоящее время можно выделить 6 основных типов шумозащитных экранов с интегрированными солнечными батареями рис.1.

 

Рис. 1. Типы шумозащитных экранов с интегрированными солнечными батареями.

 

Практика эксплуатации показала, что солнечные батареи расположенные на щумозащитном экране зигзагом, а так же имеющие кассетное и ступенчатое расположение обладают более высокими показателями шумопоглащения в сравнении с солнечными батареями расположенными сверху щумозащитного экрана или вертикально расположенными панелями солнечных батарей, которые сами выступают в качестве экрана.

Вариант с установкой солнечной батареи сверху шумозащитного экрана обычно используют для совершенствования уже существующих экранов. Наибольшая защита от шума достигается, если солнечные батареи повернуты лицевой стороной к дороге.

Ступенчатая установка солнечных батарей является недорогим способом усовершенствовать уже построенные шумозащитные экраны, особенно в тех случаях, когда необходимо улучшить шумозащитные характеристики. Такая конфигурация демонстрирует неплохие шумозащитные показатели, однако необходимо принимать во внимание эффект самозатенения, который может негативно сказываться на показателях выработки электроэнергии.

Двухсторонние солнечные панели способны преобразовывать солнечную энергию попадающую как на лицевую, так и на заднюю сторону панели. И при двухсторонней и при вертикальной конфигурации панели солнечных батарей могут выступать непосредственно в роли шумозащитного, отражающего экрана. Измерения показали, что вертикальные и двухсторонние панели солнечных батарей, используемые в качестве шумозащитного экрана, обладают такими же щумозащитными свойствами как и обычный экран.

Наибольшее применение в Европе получили шумозащитные экраны с солнечными батареями расположенными зигзагом или имеющими кассетную конфигурацию. Их высокие шумозащитные качества достигаются благодаря используемым материалам и углу наклона самих панелей, который может варьироваться от 35^о до 75^o.

Первый успешный опыт применения шумозащитного экрана с элементами солнечных батарей был реализован в Швейцарии в 1989 году, после чего в ряде стран европейского содружества также последовали этому примеру.

 

Примеры уже построенных шумозащитных экранов: