По некоторым подсчетам, порядка 0,2-0,5% поверхности мировой суши покрыто дорогами. И это отношение должно увеличиться на 60% к 2050 г., а для экологии это явно не пойдет на пользу. Солнечные панели так же занимают много места, и соответственно, если совместить две технологии можно решить проблемы экологии и энергетики, сохранив землю.
“Солнечные дороги” это именно то решение из разряда два в одном, которое призвано решить множество проблем технологий “нового века” (технологического уклада). Гибридные решения в этом случае вполне подпадают под общий тренд симбиоза технологий.
Идея эта с разной степенью эффективности реализовывались в США, Европе, Китае
В США – Solar Roadways.
В Solar Roadways используются модульные солнечные панели, покрытые закаленным стеклом Скотт и Джули Брюсо запустили этот проект несколько лет назад с целью превращения обычных асфальтовых дорог в энергогенерирующие транспортные артерии.
В 2016 году произошла первая публичная установка этих панелей родном городе Брюсл – Сандпойнт, штат Айдахо.
В Европе – Wattway (Франция).
Однокилометровая дороге в Турувр-о-Перш была создана благодаря компании Colas Group. Она покрыта 2880 фотопанелями и генерирует достаточное количество энергии для работы уличных фонарей в населенном пункте, где проживают 3400 человек.
В Китае – однокилометровая дорога в городе Цзинань разработанная Qilu Transportation Development Group.
За 100 с лишним дней эксплуатации первый в Китае тестовый участок скоростной автодороги, покрытый фотоэлектрическими панелями, выработал почти 100 тыс. кВт-ч электричества.
Покрытие дороги состоит из трех слоев: изоляционного, солнечных панелей и прозрачного бетона на поверхности.
Стандартные проблемы таких проектов широко известны.
* Выработка энергии по сравнению с обычными солнечными электростанциями хуже практически в половину.
* Износ защитного стекла увеличивает риск повреждения солнечной панели.
* Есть риск воровства части солнечной дороги (зафиксирован случай в Китае).
Но в целом технология 2 в 1-ом все же может принести пользу. Стоит только учесть неизбежные недостатки, и максимально уменьшить их воздействие.
Удивительно, но все “солнечные дороги” похожи в одном – они занимают всю ширину дороги. Такое расположение означает по сути, что защитное покрытие будет изнашиваться неравномерно по всей длине. Американский проект шестиугольной “брусчатки” в этом смысле намного лучше остальных, так как не страдает вся секция по ширине дороги, но все же недостаток этот нельзя исправить полностью.
Движение транспорта по автодорогам часто идет в режиме передвижения по постоянной колее. Только мотоциклы и трехколесные автомобили могут двигаться, нарушая обычную тенденцию (отчего в зимнее время года и страдают больше всех, так как колея для обычного транспорта лучше очищена от снега, чем вся дорога).
Что же это дает нам? В первую очередь понимание что есть участки дороги, которые практически никогда не испытывают нагрузку от проезжающих колес, и, следовательно, если разместить там солнечные панели долговечность их будет значительно выше.
Есть еще на дороге участки, занятые “разметкой”, которая то же идеально подойдет на роль солнечных батарей (тем более что тогда за долговечностью этого вида дорожных обозначений следить будут намного лучше).
Пределы роста “солнечных полос” на дороге ограничены колеей грузовиков и автобусов, так как именно этот вид транспорта создает наибольшее давление на поверхность и износ полотна.
Недостатки такого “полосатого” расположения панелей на дороге будут несущественны в случае использования автопилота, который движение будет согласовывать с дорогой, чтобы двигаться всегда по асфальтной колее. Так же стоит учесть, что для максимальной безопасности сопротивление и прочие характеристики полотна из асфальта не должны существенно отличатся от “солнечного”, чтобы при маневрировании, и торможении-ускорении колес не возникало разворачивающего момента большой силы (по аналогии с колесом на льду и земле на одной оси).
При высоких значениях отличий покрытия разумнее будет использовать “солнечное полотно” на дороге ограниченно, и по ширине не превышающей ширины самого узкого колеса автомобиля.
Энергию от дорожных солнечных панелей можно использовать для различных целей.
* обогрев полотна зимой, и “охлаждение” перекачкой воды по тем же трубам летом. Таким образом можно будет решить проблемы с горячей водой в придорожных поселках. При необходимости экономии возможно даже отопление и охлаждение именно полос колеи, по которой будут ехать колеса машин. Возможно даже охлаждение солнечных элементов при прохождении труб холодной воды под ними.
* зарядка проезжающих электромобилей беспроводным и проводным способом (сейчас проходит тестирование участок дороги в Швеции, оборудованный контактным рельсом на дороге).
* световая индикация разметки вечером и ночью, а также питание видеокамер и вспомогательного оборудования вдоль дороги.
* продажа лишней энергии городам и поселкам.
Из дальнейшего развития подобной солнечной трассы видится еще и ряд преимуществ.
Например, фотоэлектрические полосы позволяют фиксировать автомобиль в движении и нагревать полотно перед ним в соответствии с его скоростью, что будет означать постоянное тепловое пятно над автомобилем. Таким образом будет доведена до “идеала” система обогрева дороги, и даже не придется греть всю длину полосы(колеи) для прохода 3-4 машин зимой. Конечно нагреватели в это случае уже должны быть электрические, и в целом это уже сложная система.
Следующим преимуществом можно будет считать возможность создания роботов-уборщиков, которые будут очищать дорогу, занимая минимум ширины полотна (возможно их даже можно будет пускать во время движения по трассе автомобилей). Очистка в первую очередь “солнечных” участков даст возможность получать больше энергии от этой системы. Вторым, и не менее важным делом этих машин будет очистка самого асфальтного полотна от остатков резины и пыли (а уже резиновую крошку после отделения от грязи и пыли можно продавать производителям шин).
Сеть таких дорог на длинных участках вполне сможет стать спасением в случае снежного бурана. Энергия дороги при определенных манипуляциях, с разрешения владельцев полотна сможет обогреть машины, а точка извлечения энергии послужит маяком и средством связи для МЧС и других служб. Конечно это все при условии, что невозможно будет использовать локальный обогрев полотна на участке с людьми. (ЭлектроВести/Энергетика Украины и мира)
