Солнечная дорога – это дорожное покрытие, верхний слой которого представляет собой дорожные панели с солнечными батареями. Основная идея солнечных дорог состоит в том, чтобы использовать пространство дорог для выработки электроэнергии с помощью фотоэлектрических панелей, установленных вместо обычного бетонного или асфальтового дорожного покрытия.
Также разработчики солнечных дорожных панелей рассматривают и другие функции, которые могли бы выполнять эти панели, в том числе следующие:
- Панели могут включать в себя светодиодные фонари для создания дорожной разметки или предупреждающих сообщений, таких как «Уменьшите скорость».
- Панели могут включать в себя нагревательные элементы, которые вырабатывают достаточно энергии для очистки проезжей части ото льда и снега.
- Панели могут включать технологические решения для беспроводной зарядки аккумуляторов электромобилей, которые проезжают по панелям.
Хотя эта необычная идея не кажется жизнеспособной, в нескольких странах были попытки ее реализовать.
В ноябре 2014 года в деревне Кроммене в Нидерландах открылась первая в мире экспериментальная солнечная велодорожка SolaRoad длиной 73 м. Это был пилотный проект, цель которого состояла в проверке практичности и экономичности встраивания солнечных панелей в велосипедную дорожку.
Дорожка состоит из прямоугольных бетонных модулей размером 2,5 на 3,5 метра, в которые встроены солнечные элементы из кремния. Модули покрыты слоем нескользкого закаленного стекла толщиной примерно 1 см.
Стоимость велосипедной дорожки составила 3 миллиона евро.
В соответствии с проектом солнечные батареи должны были генерировать электроэнергию, которую можно использовать для уличного освещения и работы светофоров, а также для снабжения электроэнергией жилых домов и зарядки электромобилей.
Разработчики SolaRoad считали, что до 20% из 140 000 км дорог в Нидерландах можно использовать для сбора солнечной энергии.
Период проверки новой технологии должен был продолжаться три года, в течение этого периода планировалось проводить различные измерения и тесты.
В первый год велодорожка произвела около 3000 кВтч электроэнергии (по данным голландского источника было выработано 9800 кВтч), что достаточно для снабжения электроэнергией среднего дома. СМИ Великобритании подсчитали, что за те же 3 миллиона евро можно купить около 65 000 000 киловатт-часов электроэнергии, что обеспечит электроэнергией около 21 000 домов в течение года.
В 2016 году дорожка должна была быть увеличена до 100 метров, чтобы производить достаточно энергии для снабжения трех домашних хозяйств.
Через шесть месяцев эксплуатации дорожки выяснилось, что примерно половина элементов повреждена. Спустя почти год верхний слой был настолько плох, что его пришлось заменить.
В октябре 2016 года на дорожку установили семь новых элементов с улучшенными характеристиками. Два элемента первого поколения удалили. Таким образом общая длина дорожки увеличилась на 13 метров. В феврале 2017 года выяснилось, что верхний слой одного из новых элементов частично разрушился.
В продолжение пилотного проекта в марте 2019 года были установлены дорожки в Спейкениссе и Харлеммермере. Через неделю эти проекты были закрыты для движения из-за проблем с верхним слоем.
Критики идеи солнечных дорог выделили следующие недостатки этой технологии:
- Грязь и снег могут прилипать к поверхности дороги.
- Панели нельзя повернуть к солнцу для увеличения светового потока, в отличие от солнечных панелей, расположенных на крышах домов.
- Высокие затраты на создание дороги. Срок окупаемости по некоторым оценкам составляет более 50 лет.
- Высокие затраты на обслуживание.
Французы пошли еще дальше. Экспериментальная 1-километровая дорога под названием Wattway была открыта в декабре 2016 года во Франции. Дорога была построена крупной англо-французской строительной компанией Colas. Эта компания разработала технологию солнечных дорог Wattway и протестировала ее на автостоянках.
На дорогу возлагались большие надежды – считалось, что она станет революционным достижением в области устойчивой энергетики. В средствах массовой информации широко освещалось открытие дороги и ее потенциал по обеспечению чистой энергией.
Последующие годы показали совершенно иную реальность.
Эта дорога смогла произвести только половину планируемой энергии, поскольку инженеры не учли эффект опавших гниющих листьев.
Кроме этого выяснился ряд других проблем:
- Дорога была очень шумной при движении на высоких скоростях, поэтому пришлось снизить максимальную скорость до 70 км/ч.
- Когда люди идут или едут по дороге, они блокируют попадание солнечного света на солнечные панели. Чем больше машин и людей используют дорогу, тем больше появляется теней. В часы пик солнечные батареи будут неэффективны.
- Пыль, листья, камни еще больше закрывают солнечный свет.
- Чем выше скорость движущихся автомобилей, тем хуже для солнечных батарей. Такой простой предмет, как небольшой камень, застрявший в протекторе шины, может вызвать серьезные повреждения панелей.
- Технология Wattway в 360 раз дороже обычного асфальта, и не имеется никакой надежды, что дорога окупится за счет производства энергии.
Критики создания солнечных дорог указывали на то, что дорога построена в не самой солнечной деревне Франции – в Турувр-о-Перш (Tourouvre au Perche) в Нормандии.
В 2018 году дорога начала разваливаться, всего через два года после установки. Эта самая известная солнечная дорога показала неэффективность самой концепции солнечных дорог.
В Китае также попытались создать двухкилометровую солнечную дорогу с солнечными панелями, покрытыми «прозрачным бетоном». Разработчики этого проекта делали смелые заявления о том, что солнечная дорога сможет производить гигаватт энергии в год и обеспечивать энергией до 800 домов.
Однако всего через пять дней после открытия солнечной магистрали, некоторые ее части не подлежали ремонту. Транспортные средства, движущиеся по ее поверхности, повредили дорогу.
После нескольких неудачных попыток по всему миру исследователи пришли к выводу, что солнечные панели в их нынешнем виде не подходят для использования на дорогах.
Несмотря на проблемы с солнечными дорогами в других странах, американская компания Solar Roadways Incorporated разрабатывает дорожные панели, работающие на солнечной энергии.
Их экспериментальные изделия представляют собой шестиугольные дорожные панели со стеклянной поверхностью и расположенными под ней солнечными элементами, электроникой и датчиками с возможностью программирования.
Компания была основана в 2006 году Скоттом и Джули Брусо. Они разрабатывают технологии, позволяющие заменить асфальтовое покрытие солнечными панелями, способными выдерживать автомобильное движение. Эта идея требует разработки прочного, прозрачного и самоочищающегося стекла с необходимыми ударопрочными свойствами по конкурентоспособной цене.
В качестве пилотного проекта компания Solar Roadways установила пешеходную дорожку площадью примерно 14 м2, состоящую из 30 панелей Solar Roadways SR3. Стоимость этой установки составляла около 60 000 долларов.
В декабре 2018 года в панелях SR3 начали возникать неисправности. Светодиоды определенных цветов начали неожиданно тускнеть, а снег создавал проблемы для нагревательных элементов из-за металлических полос, закрывающих зазоры между панелями. Компания разработала панели SR4 с резиновыми полосами, закрывающими зазоры между панелями.
По расчетам изобретателей, при максимальном покрытии дорог новыми панелями появится возможность вырабатывать и накапливать в три раза больше электроэнергии, чем сейчас потребляют США. Также с помощью панелей можно заряжать электрические автомобили через специальную приемную пластину, установленную на днище транспортного средства.
В настоящее время идея солнечных дорог подвергается критике различных специалистов.
В 2014 году Джонатан Левин, профессор городского планирования в Мичиганском университете, выразил сомнение в политической целесообразности проекта в национальном масштабе. Он предположил, что отдельный город мог бы реализовать эту идею на ограниченной площади, например при создании парковки. Это предложение лично у меня вызывает такой вопрос: какая часть парковки будет доступна для солнечного света в светлое время суток? Все-таки парковки создают для стоянки автомобилей, а не для улавливания солнечного света.
Британский химик Фил Мейсон высказал сомнения по вопросу сцепления колес автомобилей с поверхностью стекла. Компания Solar Roadways провела свои собственные лабораторные испытания на сопротивление заносу для остановки транспортного средства, разгоняющегося со скоростью 130 км / ч на мокрой поверхности. Эрик Уивер, инженер Министерства транспорта США, прокомментировал испытания безопасности Solar Roadways, сказав: «Мы не можем утверждать, что это будет безопасно для движения транспортных средств. Для определения безопасности и долговечности необходимы дальнейшие полевые исследования».
Журналист Дэвид Бьелло считает, что для дорожных панелей нужно стекло, которое «должно быть закаленным, самоочищающимся и способным пропускать свет. Такого типа стекла еще не существует».
Кроме этого, по предварительной оценке, затраты на замену всех дорог в США панелями Solar Roadways составят примерно 56 триллионов долларов.
А вы, друзья, что думаете о реализации идеи солнечных дорог?
Ставьте лайк и подписывайтесь на канал, если узнали что-то новое или необычное.
