Солнечные батареи, еще одно название фотогальванические элементы, можно найти везде. На крышах наших домов, для снижения стоимости электричества. Даже в автомобилестроении. В 2019 году Toyota начала испытания Prius Prime с панелями на крыше, капоте и задней крышке. По прогнозам, эти фотоэлементы в сутки будут вырабатывать энергии на 27,6 миль (44,4 километра) пути, сообщает Green Car Reports. Два других европейских автопроизводителя также планируют представить автомобили работающие на энергии Солнца.
Некоторые эксперты предположили, что, если установить гигантское количество преобразователей солнечного света на большой площади, они смогут поглотить столько света, чтобы обеспечить энергией города, преодолев наш энергетический кризис. Проблема в том, что их некуда положить, или придется установить панели по всей сельской местности.
Или есть выход?
В США, например, развитая автодорожная сеть. Почему бы не разместить панели вдоль проезжей части в качестве звуковых барьеров или сделать из них дорожное полотно? Такие примеры существуют.
Эти магистрали состоят из отдельных батарей с тремя слоями: верхний слой высокопрочного текстурированного стекла, который обеспечивает тягу для транспортных средств, под которым массив фотоэлементов для сбора энергии, и опорная плита, которая распределяет накопленную энергию. Это больше, чем просто коллекторы солнечной энергии. Панели содержат светодиодные фонари, работающие от солнца, которые выступают в качестве дорожных и предупреждающих знаков, встроенных в саму дорогу. Кроме того, они используют собранное тепло для таяния снега и льда на дорогах.
Насколько возможны такие дороги?
Хотя разные компании в нескольких странах пытались построить дороги с использованием солнечной энергии, первоначальные опасения оказались оправданными. Например, плоские панели улавливают меньше солнечного света, чем наклонные панели. Затенение даже части панели сильно снижает эффективность. Пыль, мусор, отсутствие циркуляции воздуха на поверхности и толстое стеклянное покрытие, необходимое для того, чтобы панель выдержала движение транспорта, тоже снижают КПД панели. Кроме того, стеклянная поверхность не дает такого сцепления, к которому привыкли водители.
Вот что пошло не так в поисках надежных и эффективных солнечных дорог, как например, солнечная дорога в Нормандии, Франция. Планы строительства солнечной дороги в Нормандии объявили в 2016 году, но после трех лет эксплуатации эксперимент объявили неудачным. Планы предусматривали дорожное полотно протяженностью 620 миль (1000 километров) для выработки электроэнергии, достаточной для 5 миллионов домов, пишет Big Think. Первый завершенный участок дороги был чуть больше полумили длиной и должен был дать электроэнергию для 5000 домов, но стало ясно, что ожидания не оправдаются быстро.
Солнечные батареи на французской дороге повреждались быстрее, чем ожидалось, из-за износа, вызванного дорожным движением и погодными условиями, и их приходилось снимать после того, как они были повреждены без ремонта. Хуже того, даже на пике выработки, эти панели оказались менее эффективными, чем стандартные наклонные солнечные батареи. Такие как устанавливают вдоль дороги, а не на ней, или в других местах, например, на крышах и парковочных сооружениях.
Хотя Нормандия, пожалуй, является крупнейшим примером неудачного эксперимента на солнечной дороге, есть и другие. Вдоль дороги в Китае была украдена солнечная батарея, что привело к отмене проекта. В штате Миссури компания производитель солнечных батарей и правительство не смогли достичь соглашения по запланированному проекту.
Идея еще жива
Но похоже, что сомнение проходит, некоторые проекты еще реализуются. Например, лаборатория в Атланте, штат Джорджия, утверждает, что солнечные дороги еще стоят изучения и попыток усовершенствования. По состоянию на февраль 2019 года 18-мильный отрезок автострады 85 еще используется. Эксперты фонда Ray C. Anderson Foundation надеются, что в дополнение к электроснабжению близлежащих зданий в будущем солнечные дороги будут заряжать электромобили и сами себя освещать.
Кроме того, новые солнечные батареи более долговечны и лучше обеспечивают сцепление с дорогой. Фонд считает, что в финансовом отношении лучше работать с непроверенными технологиями, поскольку технологическим департаментам штатов или федеральным органам будет сложнее обосновать использование средств налогоплательщиков для продолжения инвестирования в проект, который уже не оправдал бы ожиданий.
Так что вопрос о том, будут ли солнечные дороги жизнеспособными, остается открытым, не все готовы отказаться от этой идеи. Ученые умы продолжают биться над решением возникших сложностей. Я думаю, что первыми найдут решение китайцы, как и всегда в последнее время. Очень большой научный потенциал накопили в поднебесной, даже американцы их бояться.