Rozwój systemów carportów PV. W jakim kierunku ewoluują tego typu rozwiązania?

Carporty fotowoltaiczne, które zapewniają schronienie pojazdom (słońce, deszcz, śnieg, grad), a jednocześnie zawierają moduły PV do generowania energii elektrycznej, zyskały popularność jako zrównoważone rozwiązanie w zakresie wytwarzania energii odnawialnej [1][2].

Wartość globalnego rynku carportów PV w 2024 roku wyniosła 484,62 mln USD, a prognozy wskazują, że wzrośnie z 531,04 mln USD w 2025 roku do 905,08 mln USD do 2032 roku, osiągając średnioroczny wskaźnik wzrostu (CAGR) na poziomie 7,91% w prognozowanym okresie. Europa zdominowała globalny rynek carportów solarnych, z udziałem w rynku na poziomie 46,40% w 2024 roku. W carportach PV moduły fotowoltaiczne są instalowane nad miejscami parkingowymi. Zadaszenie jest lekko nachylone, co stanowi idealną platformę do bezproblemowego montażu paneli słonecznych i poprawia estetykę parkingu.

Energia elektryczna wytwarzana przez te carporty jest natychmiast dostępna do użytku na miejscu. Carporty te są teraz wyposażone w infrastrukturę ładowania pojazdów elektrycznych, która stanowi znaczną część transakcji związanych z czystą energią. Jest ona bardzo dobrze wykorzystywana do zacieniania i ochrony. Rosnąca integracja inteligentnych technologii ładowania i systemów podłączonych do sieci przyspiesza rozwój rynku wiat solarnych. Wykorzystanie platform zarządzania energią opartych na IoT (Internecie Rzeczy) umożliwia monitorowanie i równoważenie obciążenia w czasie rzeczywistym, co przekłada się na optymalne wykorzystanie energii przez pojazdy elektryczne i pobliskie obiekty. Oczekuje się, że ten trend cyfryzacji, wspierany przez sprzyjającą politykę w zakresie energii odnawialnej, poprawi efektywność operacyjną i przyspieszy upowszechnienie infrastruktury wiat PV na całym świecie [3].

Instalacje solarnych wiat samochodowych stawały się coraz bardziej skalowalne i modułowe, umożliwiając łatwą rozbudowę i dostosowanie do indywidualnych potrzeb energetycznych. Ta elastyczność sprawiła, że ​​nadawały się do różnych zastosowań i wymagań lokalizacji. Obecnie wiaty fotowoltaiczne mogą być wyposażone w systemy magazynowania energii, które pozwalają na magazynowanie nadmiaru energii wytworzonej w ciągu dnia. Zmagazynowana energia może być wykorzystywana w okresach dużego zapotrzebowania lub przerw w dostawie prądu, zapewniając zasilanie awaryjne i zwiększając odporność sieci energetycznej.

Na przykład, w kwietniu 2023 roku firma Six Flags nawiązała współpracę z Solar Optimum i DSD Renewables, aby zainstalować w Los Angeles wiatę słoneczną o mocy 12,37 MW i system magazynowania energii. Integracja wiat samochodowych z systemami magazynowania energii otwiera nowe możliwości rynkowe dla tej branży.

Rynek carportów PV wsparty decyzjami formalno-prawnymi?

W związku z wyznaczaniem przez rządy celów w zakresie mobilności bezemisyjnej, rynek carportów PV staje się kluczowym czynnikiem rozwoju zrównoważonych ekosystemów energetycznych w miastach, łącząc generację energii słonecznej z rozwojem infrastruktury e-mobilności.

Wiele rządów i samorządów zapewnia zachęty i wsparcie dla projektów energii odnawialnej, w tym wiat solarnych. Zachęty te mogą obejmować ulgi podatkowe, dotacje, rabaty lub korzystne zasady rozliczania netto, które sprawiają, że instalacje wiat fotowoltaicznych stają się atrakcyjne finansowo. Na przykład, w 2020 roku francuski Senat uchwalił ustawę wprowadzającą obowiązek montażu paneli słonecznych na parkingach z co najmniej 80 miejscami parkingowymi. Od lipca 2023 roku parkingi z 80 do 400 miejscami parkingowymi muszą spełnić ten wymóg w ciągu pięciu lat. Nieruchomości z ponad 400 miejscami parkingowymi muszą osiągnąć ten cel w ciągu trzech lat od lipca 2023 roku. Co najmniej połowa powierzchni parkingu musi być wyposażona w panele słoneczne. Według rządu, ten plan może wygenerować 11 GW energii elektrycznej.

Kraje związkowe takie jak Badenia-Wirtembergia czy Nadrenia Północna-Westfalia wprowadziły obowiązek instalacji PV na nowych parkingach otwartych powyżej 35-50 miejsc. W Polsce choć brak jeszcze sztywnego nakazu centralnego, rosnące wymogi ESG dla korporacji oraz planowane zmiany w prawie budowlanym (wdrażające dyrektywy UE) sprawiają, że deweloperzy magazynowi i handlowi już teraz projektują parkingi z myślą o carportach.

Wzorem Francji (gdzie duże parkingi muszą być zadaszone fotowoltaiką) czy niektórych landów w Niemczech, spodziewane jest wprowadzenie podobnych regulacji w całej UE. Wymusza to na centrach handlowych i biurowcach inwestycje w duże carporty systemowe. Dla firm carporty stały się elementem marketingu – są widocznym znakiem „zielonej transformacji” (bardziej niż niewidoczne panele na płaskim dachu hali).

Stany Zjednoczone mają około 2 miliardów miejsc parkingowych. Gdyby 25% tych miejsc parkingowych było wyposażonych w 2,88 kW (DC) na jedno miejsce, łączna moc osiągnęłaby 1,44 TW. Zakładając niższy niż przeciętny współczynnik mocy wytwórczej wynoszący 15%, ze względu na nieoptymalne ustawienie paneli pod kątem, te nasłonecznione miejsca parkingowe wytworzyłyby 1,89 petawatogodzin (PWh) energii elektrycznej. Całkowite zużycie energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych wynosi obecnie około 4 PWh rocznie. Niektóre stany USA wprowadziły już zachęty dla wiat fotowoltaicznych, kompensując dodatkowe koszty stali, instalacji i podłączenia do sieci. Te dodatkowe koszty zwykle zwiększają cenę o 1 USD za wat w stosunku do ceny typowej komercyjnej instalacji na dachu. Na przykład program SMART w Massachusetts oferuje zachętę w wysokości 0,06 USD/kWh przez 20 lat na zadaszenia słoneczne [15].

 

Trendy technologiczne w zakresie carportów PV

Kluczowe trendy na rynku carportów PV obejmują zwiększone zainteresowanie integracją pojazdów elektrycznych (EV), postęp w zakresie wydajności modułów PV oraz innowacje projektowe, które zwiększają walory estetyczne i funkcjonalne carportów. Popularność pojazdów elektrycznych sprzyja instalacjom carportów PV, zwłaszcza na parkingach publicznych i korporacyjnych, ponieważ umożliwiają one wygodne ładowanie pojazdów elektrycznych. Ponadto, modułowe i projektowane na zamówienie carporty zyskują na popularności, umożliwiając bezproblemową instalację w różnych środowiskach. Rosnące naciski rządów na neutralność węglową i niezależność od sieci również napędzają popularność carportów PV, co wpisuje się w globalne inicjatywy na rzecz zrównoważonego rozwoju. Postęp technologiczny, w tym inteligentne zarządzanie energią, nadal kształtuje sytuację na rynku [9].

 

Rozwój konstrukcji układów carportów

Największa zmiana zachodzi w samej konstrukcji carportów PV. Tradycyjne carporty to blacha trapezowa z nałożonymi panelami. Nowoczesne rozwiązania eliminują poszycie dachowe. Rolę dachu przejmują same dwustronne moduły PV. Standardem stają się moduły dwustronne glass-glass. Są one wytrzymalsze na obciążenia (śnieg, wiatr), niepalne i – co kluczowe – mogą być częściowo transparentne, co nadaje wiacie lekkości i nowoczesnego designu. Nowe systemy montażowe wykorzystują specjalne uszczelki i rynny między modułami, zapewniając 100% szczelności bez konieczności stosowania dodatkowego dachu pod spodem. Odchodzi się od „industrialnego” wyglądu ocynkowanej stali na rzecz estetyki pasującej do nowoczesnej architektury. Popularne stają się carporty premium. To konstrukcje z drewna klejonego (BSH) lub aluminium malowanego proszkowo (np. w kolorze antracytowym) z ukrytym okablowaniem i oświetleniem LED wbudowanym w profile. Producenci oferują systemy „klocków” – od jednostanowiskowych wiat przydomowych po zadaszenia parkingów na 500 aut, oparte na tym samym profilu konstrukcyjnym. Zastosowanie modułów bifacjalnych w konstrukcjach typu carport pozwala zwiększyć uzysk energii o 10–25% w porównaniu do standardowych modułów jednostronnych, przy niemal identycznym koszcie instalacji

 

Integracja carportów PV z ładowarkami oraz magazynami energii

Carport przestaje być tylko „producentem” energii, a staje się stacją paliw przyszłości. Standardem jest instalacja ładowarki EV zintegrowanej z konstrukcją słupa. Systemy te są coraz częściej wyposażone w funkcję dynamicznego bilansowania mocy (DLM), aby ładować auto maksymalną dostępną mocą z słońca bez przeciążania przyłącza. Rozwój carportów zmierza w kierunku dwukierunkowego przepływu energii. Samochód pod wiatą nie tylko się ładuje, ale w razie potrzeby (np. wieczorny szczyt cenowy) oddaje energię do domu lub firmy. W stopy fundamentowe lub słupy konstrukcyjne coraz częściej wbudowywane są szafy na magazyny energii, tworząc system off-gridowy lub hybrydowy niezależny od budynku głównego.

Obecnie rozwija się szereg wariantów biznesowych. Np. wykorzystanie magazynów energii (BESS) w carportach PV i ładowarkami pojazdów elektrycznych (EV) pozwala na przepływ czystej energii bezpośrednio z systemu solarnego carportu PV do pojazdu elektrycznego, jej magazynowanie w akumulatorze (BESS) lub sprzedaż z powrotem do sieci. System BESS można skonfigurować tak, aby kupował i sprzedawał energię elektryczną po różnych cenach energii, zapewniając tym samym wyższą stopę zwrotu z systemów PBC (PV + Battery + Car Charger) [13].

Dlaczego integracja ma znaczenie – synergia [14]:

 

Integracja carportów PV z ładowarkami dwukierunkowymi

Coraz więcej pojazdów elektrycznych z inteligentnym ładowaniem w carportach PV łączy zaawansowane aplikacje sztucznej inteligencji (AI) z algorytmami uczenia maszynowego (ML), aby monitorować dynamiczne warunki w sieci. Te możliwości pomagają właścicielom pojazdów elektrycznych unikać ładowania w okresach szczytowego zapotrzebowania, takich jak wieczory lub okresy ekstremalnych temperatur, w tym fal upałów i mrozów. Inteligentnie redukując zużycie energii w godzinach, gdy jest ona najbardziej potrzebna, pojazdy elektryczne mogą aktywnie przyczyniać się do ograniczania szczytowego zapotrzebowania na energię, pomagając zapobiegać wahaniom i przerwom w dostawie prądu [16].

V2G umożliwi pojazdom elektrycznym pełnienie funkcji mobilnych jednostek magazynowania i dystrybucji energii. W szczególności pojazdy elektryczne mogą pobierać energię poza godzinami szczytu i dystrybuować zmagazynowaną energię do sieci w okresach szczytowego zapotrzebowania. Dzięki specjalistycznej infrastrukturze ładowania, ten dwukierunkowy przepływ energii wzmocni odporność i niezawodność sieci, szczególnie w okresach wysokiego zapotrzebowania na energię lub lokalnych problemów z siecią.

Technologia V2G może również rozwiązać problem zmienności odnawialnych źródeł energii poprzez efektywne magazynowanie nadmiaru energii w okresach szczytowego wytwarzania i redystrybucję jej, gdy produkcja spada. V2X może rozszerzyć możliwości V2G na inne obszary poza bezpośrednim interfejsem sieciowym, przekształcając pojazdy elektryczne w zdecentralizowane punkty końcowe, które efektywnie zarządzają przesyłem energii. Jest to szczególnie przydatne w zasilaniu domów i firm podczas przerw w dostawie prądu lub spadków napięcia. Ten aspekt V2X będzie kluczowy dla efektywnego równoważenia obciążenia i zapewnienia stabilnych dostaw energii poprzez dostosowywanie dystrybucji do zapotrzebowania. Ponadto V2X może ułatwić integrację pojazdów elektrycznych z systemami inteligentnego domu, oferując właścicielom możliwość monetyzacji możliwości magazynowania energii w pojazdach. Ta integracja pomoże firmom energetycznym optymalizować dystrybucję energii w czasie rzeczywistym, zapewniając pokrycie popytu i podaży w poszczególnych domach i w całej sieci energetycznej [16].

 

Carportów PV niezależne od sieci – Mobilne carporty

Jedne z pierwszych autonomicznych stacji ładowania pojazdów pojawiły się w Stanach Zjednoczonych. Firma Envision Solar posiada w swojej ofercie stację zasilaną ogniwami fotowoltaicznymi zintegrowaną z magazynem energii. Pozwalają one na ładowanie z mocą od 3,3 do 4,2 kW. Dodatkowym atutem jest fakt, iż są to ładowarki w pełni mobilne i działające poza siecią, w 100% zasilane dzięki energii słonecznej. Do ich montażu nie potrzebne są fundamenty, elektryczne przyłącza czy pozwolenia budowlane [19].

Autonomiczne stacje ładowania możemy znaleźć m.in. w Nowym Jorku, wśród firm korzystających z ich produktów znajdziemy takich gigantów jak Google czy Caltrans. System nazwano EVARC (Electric Vehicle Autonomous Renewable Charger – autonomiczna ładowarka pojazdów elektrycznych. Rozmiar EVARC to 4,88 m długości, 2,74 m szerokości. Wystarczy posiadać miejsce parkingowe. Niezależny model fotowoltaicznej wiaty z instalacją PV o mocy 2,5 kW lub 3,3 kW jest w stanie w USA wytworzyć rocznie około 3800 ~ 7000 kWh. Może osiągnąć tak dużą moc, ponieważ zastosowano tracker. Ponadto system jest również wyposażony w akumulator o pojemności 21,6 kWh [17].

W USA na terenach wiejskich obserwuje się częsty problem z dostępem do ładowarek. Stąd Electrify America, spółka zależna Volkswagena, zainwestowała w stacje ładowania pojazdów elektrycznych zasilane energią słoneczną na tych terenach. Inwestycje w stacje ładowania niepołączone z siecią elektryczną poszerzą dostęp kierowców na obszarach wiejskich do możliwości ładowania pojazdów elektrycznych. Niezasilane siecią, łatwe do montażu stacje ładowania zasilane energią słoneczną zapewniają większą elastyczność w zakresie lokalizacji (lub późniejszego przeniesienia) stacji ładowania pojazdów elektrycznych [18].

Brytyjska firma 3ti Energy Hubs wprowadziła na rynek przenośną stację ładowania pojazdów elektrycznych dla 12 samochodów, którą dostarcza do obiektów komercyjnych i przemysłowych, w których popyt przewyższa podaż [20].

Zaprojektowany z myślą o szybkim wdrożeniu, system Papilio3 jest podłączony do sieci energetycznej i generuje roczną moc 18 MWh energii słonecznej. Jest przeznaczony do krótkotrwałych parkingów, na których pojazdy elektryczne mogą być parkowane przez trzy do sześciu godzin, takich jak szpitale, biura i centra konferencyjne [20].

 

 

Przykład dobrych praktyk rozwoju runku carportów PV na rynku polskim

Na rysunku powyżej przedstawiono przykład wdrożenia trendu rozwoju współczesnych konstrukcji carportów PV w Polsce na przykładzie oferty carportów Rawicom SA. Rawicom Smart Carport PV/EV/BESS/CPG. Firma oferuje Integracja kilku elementów systemu hybrydowego w postaci PV + BESS + EV CHARGING (V2G) + GRID/Home + CPG (opcja w przypadku pracy wyspowej).

Oryginalność rozwiązania Rawicom Smart Carport PV/EV/BESS/CPG polega na synergicznym połączeniu kilku kluczowych funkcji w jedną, zintegrowaną całość: ochrony pojazdu, produkcji czystej energii i inteligentnego ładowania samochodów elektrycznych. Nie jest to jedynie dodatek modułów PV do wiaty samochodowej, lecz kompleksowy, inteligentny system wytwórczy OZE z ładowarką samochodów elektrycznych oraz oryginalnym systemem zarządzania energią i unikalnymi cechami konstrukcyjnymi. To typowy trend w tego typu urządzeniach. Modułowa konstrukcja carportu pozwala na łatwe skalowanie i dostosowanie do potrzeb klienta, od małego carportu na jedno auto, po duży parking dla floty pojazdów.

 

Podsumowanie

Do roku 2030 standardem w UE nie będą już wiaty PV, lecz systemowe, modułowe konstrukcje BIPV, które stanowią integralną część infrastruktury ładowania floty elektrycznej. Kluczowym wyzwaniem technologicznym na najbliższe lata pozostaje optymalizacja konstrukcji pod kątem redukcji zużycia stali oraz integracja z lokalnymi magazynami energii, aby uniezależnić parkingi od ograniczeń mocy przyłączeniowej sieci dystrybucyjnej.

Globalny zwrot w kierunku zrównoważonych rozwiązań transportowych napędza popyt na stacje ładowania samochodów zasilane energią słoneczną w carportach PV. Wraz z wdrażaniem przez rządy surowszych przepisów dotyczących emisji dwutlenku węgla i rosnącą świadomością ekologiczną konsumentów, rośnie zapotrzebowanie na pojazdy elektryczne (EV) i związaną z nimi infrastrukturę wykorzystującą odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna.

Stacje ładowania samochodów w wiatach solarnych są coraz częściej integrowane z technologiami inteligentnych sieci elektroenergetycznych i systemami magazynowania energii. Taka integracja pozwala na optymalizację procesów ładowania, równoważenie obciążenia sieci i zarządzanie energią. Systemy magazynowania energii, umożliwiają magazynowanie nadmiaru energii słonecznej generowanej w ciągu dnia do wykorzystania w okresach szczytowego ładowania lub przy ograniczonym nasłonecznieniu, zwiększając niezawodność i wydajność stacji ładowania w wiatach solarnych.

Technologia V2G (Vehicle-to-Grid) umożliwia dwukierunkowy przepływ energii między pojazdami elektrycznymi a siecią elektroenergetyczną, dzięki czemu akumulatory pojazdów elektrycznych mogą pełnić funkcję magazynów energii i uczestniczyć w usługach sieciowych. Stacje ładowania samochodów z wiatami solarnymi wyposażone w technologię V2G mogą nie tylko ładować pojazdy elektryczne za pomocą energii słonecznej, ale także dostarczać nadmiar energii z powrotem do sieci w okresach szczytowego zapotrzebowania lub w sytuacjach awaryjnych. Stacje ładowania z obsługą V2G oferują dodatkowe źródła dochodu dla właścicieli pojazdów elektrycznych i operatorów sieci, jednocześnie zwiększając stabilność i odporność sieci.

Literatura

 

Autorem opracowania jest dr Adam Mroziński.

Dla firm Farmy fotowoltaiczne Instalacje fotowoltaiczne dla firm Konstrukcje wsporcze Magazyny energii Carporty fotowoltaiczne Serwis farm fotowoltaicznych Projektowanie instalacji fotowoltaicznych Montaż instalacji Utylizacja i recykling paneli fotowoltaicznych Stacje ładowania samochodów elektrycznych Dla Inwestora Gotowe projekty farm fotowoltaicznych na sprzedaż Analiza i korzyści inwestycyjne z farm fotowoltaicznych Dla rolnictwa Dzierżawa gruntów Fotowoltaika dla rolnika Realizacje Realizacje Referencje Kontakt Wyślij zapytanie
pl  /  en  /  de