Słoneczny asfalt: droga w przyszłość, czy droga donikąd?

Według niektórych szacunków, około 0,2–0,5 proc. powierzchni światowej sushi pokryte drogami. I to jest postawa powinna wzrosnąć o 60% do 2050 roku. Zaskakująco dużo miejsca zajmuje drogach, a przecież służą w większości tylko do transportu. Co, jeśli zmusić ich do wytwarzania energii? W Chinach trwa budowa jednej z pierwszych w świecie słonecznych tras. Czy autostrady, pokryte panelami, stają się stacjami energetycznymi przyszłości?

Jedną z zalet paliw kopalnych w stosunku do odnawialnych źródeł energii jest gęstość energii. Powód jest prosty: paliwa kopalne — to energia odnawialna, która gromadzi się w ciągu milionów lat. Ropa, węgiel, gaz ziemny — to wszystkie zapasy energii, które zostały stworzone z roślin (i zwierząt, które rośliny te świerki) i trzymając energię słoneczną w ciągu tysiącleci za pomocą fotosyntezy. Okazuje się, paliwa kopalne bardziej energochłonne niż wykorzystanie energii słonecznej w czasie rzeczywistym.

Mówiąc Prościej: paliwa kopalne wymaga znacznie mniejszy od ziemi do produkcji energii, niż baterie słoneczne.

Jednym z największych przeszkód na drodze do wykorzystania odnawialnych źródeł energii jest przestrzeń fizyczna, wymagana do obsługi tych źródeł. A nasz stale rosnący poziom konsumpcji energii zamienia wszystko w problem. Pierwotna energia — całkowita ilość energii zużywanej przez ludzi, ze wszystkich źródeł — zawiera paliwa kopalne i odnawialne źródła energii. W 2016 roku będziemy spożywali 478 Tvt energii pierwotnej, i liczba ta rośnie z każdym rokiem.

Na Przykład, jeśli chcesz zapewnić wszystkie nasze potrzeby energetyczne kosztem bioetanolu z kukurydzy, który ma gęstość produkcji energii na poziomie 0,2 W na metr kwadratowy (jedną z najgorszych wśród biopaliw), potrzeba około 2 x 10¹⁵ metrów kwadratowych ziemi, aby w uprawie kukurydzy. Niestety, to ponad cztery razy więcej powierzchni Ziemi.

Przeciwnicy odnawialnych źródeł energii wykorzystują ten przykład, aby pokazać, że infrastruktura energii odnawialnej jest po prostu niemożliwa. Ale to przesada; gęstość energii dla tablic słonecznych może osiągnąć 20 W/m², lub nawet więcej, a na powierzchni Ziemi w zupełności wystarczy. Warto również zauważyć, że energia wyprodukowana z paneli słonecznych, ma kształt wysokiej jakości energii elektrycznej.

Ponieważ rezygnacja z paliw kopalnych oznacza korzystanie z energii elektrycznej zamiast spalania paliwa, co jest często bardziej skuteczne, byśmy spożywali mniej energii pierwotnej w świecie bez paliw kopalnych; elektrownie na ископаемом paliwie skuteczne nie na 100%, a niektóre tracą do 70% energii pierwotnej przy przekształcaniu w energię elektryczną. Jednak skala odnawialnych źródeł, które mogłyby zastąpić tradycyjne źródła energii, wymagają dużo ziemi.

To jest naturalne, że wielu ludzi postrzega drogowe sieci jako opcji.

Biorąc pod uwagę to, że ziemia jest już pokryta drogami, szkody ekologiczne będzie dość niski. Takie elektrownie nie będą cierpieć z powodu problemów z odległości, z którymi możemy spotkać w Cukrze; naprawy i konserwacji wystarczy do nich dotrzeć... w drodze. Dodaj diody i pojawi się oznakowanie, znaki drogowe, oświetlenie i granice. Można nawet marzyć, że kiedyś samochody będą otrzymywać energię drogą bezprzewodową, po prostu podróżując po takich drogach.

Wydawało się to zupełnie niemożliwe. Ale nie, słonecznych dróg jest wiele wsparcia od rządów i firm.

W Chinach to postanowili zawrzeć 2 km paneli słonecznych w kanapkę między przezroczystą warstwą asfaltu i изоляторам. I jest to najnowsza próba coś zrobić. Przewidywany, starcie z Idaho, już przyciąga 2 miliony dolarów na opracowanie na Indiegogo. Scott Брюсов, założyciel firmy, przedstawił prototyp drogi, utworzony na podwórku, który mógłby zapewnić połowę potrzeb energetycznych w USA. Niestety, przewidywany musiał przyciągnąć więcej inwestycji i pokonać sceptyczny barierę. David Бьелло zaznaczył w artykule w "Scientific American", że "szkło dla takich dróg powinno być sezonowane, samoczyszczącą i zdolnym przekazywać światło akumulatorów nawet w strasznych warunkach pogodowych — takiego szkła po prostu nie istnieje".

Chiński metoda wykorzystuje nowy przezroczyste asfalt zamiast szkła i rozwiązuje problem specjaliści w dziedzinie materiałoznawstwa, ponieważ wytrzymuje do 10 razy większe ciśnienie, niż zwykły asfalt. Budowa słonecznych dróg — to nie jest robota dla jednej osoby lub jednego kraju; prototypy powstały w Holandii — ścieżka rowerowa SolaRoad, i we Francji — jak nawet pierwszą słoneczną drogę zbudowali. Takie projekty już generują energię przez kilka lat, więc pomysł w zasadzie do realizacji. Niestety, między "w zasadzie do zrealizowania" i "praktyczne" leży ogromna przepaść.

Na Przykład, cena. Jest oceniać przewidywany Scotta Briusowa, koszt wymiany amerykańskich dróg słonecznych wyniesie 56 bilionów dolarów, więc nie ma crowdfunding nie pokryje kosztów (jeśli tylko każdy na tej planecie nie скинется na rzecz Briusowa). W każdym rządzie istnieje jednomyślność co do inwestycji w infrastrukturę, ale z trudem słoneczne drogi bez przeszkód otrzymają finansowanie. Chińska słoneczna droga warto 458 dolarów za metr kwadratowy, a Briusowa — 746 dolarów. Lepiej, ale nie mocno.

Oczywiście, każde prawdziwe rozwiązanie naszegokryzysu energetycznego musi być radykalne i masywny. Podobne radykalne schematu kręcenie Sahary w ogromną baterię słoneczną lub высасыванию dwutlenku węgla z atmosfery również będą oceniane w bilionach dolarów.

Ale wraz z kosztem, jest jeszcze bardzo ważne pytanie o to, czy to zadziała jak rozwiązanie kryzysu energetycznego. Drogi nie zawsze budowali w optymalnych miejscach do wykorzystania paneli słonecznych, i mogą one nie być pod idealnym kątem do takowych. Jeśli czyszczenie paneli słonecznych na Saharze od kurzu stanowi to problemu, to utrzymanie dróg sprawnymi i czyste w tym samym czasie może zamienić się w koszmar budowlane. Trudno zrozumieć, dlaczego rozmieszczenie paneli równolegle z drogi nie będzie taniej i lepiej.

A same prototypy...

Prototyp drogi w Holandii, jak poinformowano, działa lepiej, niż oczekiwano", generując "70 kilowatogodzin na metr kwadratowy rocznie". Ale 70 kw⋅h to całkiem sporo. Jeśli chcesz naładować na takiej drodze samochód, 1 metr kwadratowy zapewni państwu przebieg 500 km w rok na twojej Tesla; jednak przeciętny samochód przebiega 15 000 km rocznie, więc te 500 kilometrów, aby być kroplą w morzu.

A co zrobić z problemem gęstości energii? Skalowanie holenderskiego prototypu doprowadzi do gęstości w 8 Watów na metr kwadratowy. Jeśli spędzasz 56 bilionów na słoneczne drogi, będą obejmować około 7,5 x 10¹⁰ metrów kwadratowych paneli i uzyskaj 600 Gw energii elektrycznej. Dobrze — mniej więcej tyle energii pochłaniają usd za dzień. Ale za 56 bilionów można było wymyślić coś lepszego.

Dążenie do stworzenia słonecznej drogi w Chinach na swój sposób symboliczny. Kraj szuka innowacyjne rozwiązania energetyczne. Kto wie, może kiedyś słoneczne drogi staną się na tyle tanie i skuteczne, aby zmienić się w rzeczywistość. W najgorszym wypadku ten projekt odciągnąć nas od poszukiwania najlepszych rozwiązań. W najlepszym — droga otrzyma jeszcze jedno przeznaczenie.