Според някои оценки около 0,2-0,5 процента от земната повърхност в света е покрит с пътища. И това съотношение трябва да се увеличи с 60% до 2050 г. Има невероятно количество пространство, запазено за пътища и всъщност те се използват предимно само за транспорт. Ами ако ги накарате да генерират енергия? Китай изгражда един от първите слънчеви коловози в света. Възможно ли е магистралите с слънчева облицовка да бъдат електроцентралите на бъдещето?
Едно от предимствата на изкопаемите горива пред възобновяемите енергийни източници е плътността на енергията. Причината е съвсем проста: изкопаемите горива са възобновяема енергия, която се натрупва за милиони години. Нефт, въглища, природен газ - това са всички енергийни запаси, които са създадени от растения (и животните, които са яли тези растения) и са натрупали слънчева енергия в продължение на хиляди години чрез фотосинтеза. Оказва се, че изкопаемите горива са по-енергоемки от използването на слънчева енергия в реално време.
Просто казано: изкопаемите горива изискват много по-малко земя, за да генерират енергия от слънчевите панели.
Една от най-големите пречки за използването на възобновяеми енергийни източници е физическото пространство, необходимо за обслужването на тези източници. И непрекъснато нарастващото ни потребление на енергия прави всичко това проблем. Първичната енергия - общото количество енергия, консумирана от хората от всички източници - включва изкопаеми горива и възобновяеми източници. През 2016 г. ние консумирахме 478 TW първична енергия и този брой нараства всяка година.
Например, ако искате да задоволите всички наши енергийни нужди с биоетанол от царевица, който има плътност на производството на енергия от 0,2 вата на квадратен метър (едно от най-лошите сред биогоривата), за отглеждането на царевица ви трябват около 2 х 1015 квадратни метра земя. За съжаление, това е повече от четири пъти повече от повърхността на Земята.
Противниците на възобновяема енергия използват този пример, за да покажат, че инфраструктурата за възобновяема енергия просто не е възможна. Но това е преувеличение; плътността на енергията за масиви от слънчеви масиви може да достигне 20 W / m2 или дори повече, а земната повърхност е напълно достатъчна за това. Също така си струва да се отбележи, че енергията, произведена от слънчеви панели, е под формата на висококачествена електроенергия.
Тъй като да се отдалечим от изкопаемите горива означава да използваме електричество вместо да горим гориво, което често е по-ефективно, бихме консумирали по-малко първична енергия в свят без изкопаеми горива; Електроцентралите за изкопаеми горива не са 100% ефективни, а някои губят до 70% от основната си енергия, когато се преобразуват в електричество. Въпреки това, мащабът на възобновяемите източници, които биха могли да заменят традиционните енергийни източници, ще изисква много земя.
Естествено е, че много хора разглеждат пътните мрежи като вариант.
Промоционално видео:
Като се има предвид, че земята вече е покрита с пътища, щетите за околната среда ще бъдат доста ниски. Такива електроцентрали няма да страдат от проблемите на отдалечеността, с които бихме могли да се сблъскаме в Сахара; за ремонт и поддръжка ще бъде достатъчно да стигнете до тях … по път. Добавете светодиоди и маркировки, ще се появят пътни знаци, светлини и рамки. Човек може дори да мечтае, че един ден колите ще получават енергия безжично, просто пътувайки по такива пътища.
Изглежда, че това е напълно невъзможно. Но не, слънчевите пътища имат голяма подкрепа от страна на правителствата и компаниите.
В Китай решиха да затворят 2 километра слънчеви панели в сандвич между прозрачен асфалт и слой изолатори. И това е последният опит да се направи нещо. Solar Roadways, стартиращ в Айдахо, вече събра 2 милиона долара за разработка на Indiegogo. Скот Брюсов, основател на компанията, разкри прототип на задния двор, който може да осигури половината от енергийните нужди на САЩ. За съжаление Solar Roadways ще трябва да привлече повече инвестиции и да преодолее скептичната бариера. Дейвид Биело отбеляза в статия в Scientific American, че „стъклото за такива пътища трябва да бъде закалено, самопочистващо се и способно да предава светлина на батерии дори при тежки метеорологични условия - такова стъкло просто не съществува“.
Китайският метод използва нов прозрачен асфалт вместо стъкло и решава проблема на учените за материали, тъй като може да издържи 10 пъти по-голямо налягане от конвенционалния асфалт. Изграждането на слънчеви пътища не е въпрос на един човек или на една държава; прототипи са създадени в Холандия - велосипедната пътека SolaRoad, а във Франция - изглежда, че дори са построили първия слънчев път. Такива проекти вече генерират енергия от няколко години, така че идеята по принцип е осъществима. За съжаление, има огромна пропаст между „по принцип реализируем“и „практичен“.
Например цената. Съществува оценка на „Соларни пътища“на Скот Брюсов, разходите за подмяна на американските пътища със слънчеви такива ще бъдат 56 трилиона долара, така че няма да може да покрие разходите за финансиране (освен ако всички на планетата не плащат за случая с Брюсов). Във всяко правителство има консенсус относно инвестициите в инфраструктура, но е малко вероятно слънчевите пътища да бъдат финансирани безпрепятствено. Китайският слънчев път струва 458 долара на квадратен метър, докато пътят на Брюсов струва 746 долара. По-добре, но не много.
Очевидно всяко реално решение на нашата енергийна криза трябва да бъде радикално и масово. Подобни драстични схеми за превръщането на Сахара в гигантски слънчев панел или изсмукване на въглероден диоксид извън атмосферата също ще струват трилиони долари.
Но заедно с разходите, има и много важен въпрос дали това ще работи като решение на енергийната криза. Пътищата не винаги са били изградени на оптимални места за слънчеви панели и може да не са под идеалния ъгъл за слънчевите панели. Ако почистването на слънчеви панели в Сахара от прах е проблем, тогава поддържането на пътищата функциониращи и чисти едновременно може да се превърне в кошмар на техника. Трудно е да се разбере защо поставянето на успоредни на пътя панели не би било по-евтино или по-добре.
А самите прототипи …
Съобщава се, че прототипният път в Холандия е по-добър от очакваното, генериращ „70 киловатчаса на квадратен метър годишно“. Но 70 кВтч не е много. Ако искате да зареждате колата си по такъв път, 1 квадратен метър ще ви дава 500 километра годишно във вашия Tesla; средният автомобил обаче изминава 15 000 километра годишно, така че тези 500 километра ще бъдат капка в океана.
Какво ще кажете за проблема с плътността на енергията? Разширяването на холандския прототип ще доведе до плътност от 8 вата на квадратен метър. Ако харчите 56 трилиона за слънчеви пътища, покривате около 7,5 х 1010 квадратни метра с панели и получавате 600 GW електроенергия. Не е лошо - приблизително същото количество енергия, консумирана от САЩ на ден. Но за 56 трилиона човек би могъл да измисли нещо по-добро.
Стремежът да се изгради слънчев път в Китай е символичен по свой начин. Страната търси иновативни енергийни решения. Кой знае, може би един ден слънчевите пътища ще станат достатъчно евтини и ефективни, за да станат реалност. В най-лошия случай този проект ще ни разсее от намирането на по-добри решения. В най-добрия случай пътят ще получи друга среща.
Иля Кел
