Enligt vissa uppskattningar är cirka 0,2-0,5 procent av världens landyta täckt med vägar. Och det förhållandet bör öka med 60% fram till 2050. Det finns en otrolig mängd utrymme reserverade för vägar, och de används faktiskt bara för transport. Tänk om du får dem att generera energi? Kina bygger ett av världens första solspår. Kunde solfodrade motorvägar vara framtidens kraftverk?
En av fördelarna med fossila bränslen jämfört med förnybara energikällor är energitätheten. Anledningen är ganska enkel: fossila bränslen är förnybar energi som ackumuleras över miljoner år. Olja, kol, naturgas - dessa är alla energireserver som skapades från växter (och djuren som åt dessa växter) och ackumulerade solenergi i tusentals år genom fotosyntes. Det visar sig att fossila bränslen är mer energikrävande än att använda solenergi i realtid.
Enkelt uttryckt: fossila bränslen kräver mycket mindre mark för att generera energi än solpaneler.
Ett av de största hindren för att använda förnybara energikällor är det fysiska utrymmet som krävs för att betjäna dessa källor. Och vår ständigt ökande energiförbrukning gör allt till ett problem. Primär energi - den totala mängden energi som konsumeras av människor från alla källor - inkluderar fossila bränslen och förnybara källor. 2016 konsumerade vi 478 TW primär energi, och detta antal växer varje år.
Om du till exempel vill tillgodose alla våra energibehov med bioetanol för majs, som har en energiproduktionstäthet på 0,2 watt per kvadratmeter (en av de värsta bland biobränslen), behöver du cirka 2 x 1015 kvadratmeter mark för att odla majs. Tyvärr är detta mer än fyra gånger jordens ytarea.
Motståndare för förnybar energi använder detta exempel för att visa att infrastruktur för förnybar energi helt enkelt inte är möjlig. Men detta är en överdrift; energitätheten för arrayer med soluppsättningar kan nå 20 W / m2 eller ännu mer, och jordens yta är tillräckligt för detta. Det är också värt att notera att energin som produceras av solpaneler är i form av högkvalitativ el.
Eftersom vi flyttar bort från fossila bränslen innebär att använda el istället för att bränna bränsle, vilket ofta är mer effektivt, skulle vi konsumera mindre primär energi i en värld utan fossila bränslen; Fossila bränslekraftverk är inte 100% effektiva och vissa tappar upp till 70% av sin primära energi när de omvandlas till el. Men omfattningen av förnybara källor som kan ersätta traditionella energikällor kommer att kräva mycket mark.
Det är bara naturligt att många ser vägnät som ett alternativ.
Kampanjvideo:
Med tanke på att marken redan är täckt av vägar kommer miljöskadorna att vara ganska låga. Sådana kraftverk kommer inte att drabbas av de avlägsna problem som vi kan möta i Sahara; för reparation och underhåll räcker det att nå dem … på väg. Lägg till lysdioder och markeringar, vägskyltar, lampor och gränser kommer att visas. Man kan till och med drömma om att en dag bilar kommer att få energi trådlöst, helt enkelt genom att resa på sådana vägar.
Det verkar som om detta är helt omöjligt. Men nej, solvägar har mycket stöd från regeringar och företag.
I Kina beslutade de att omsluta 2 kilometer solpaneler i en smörgås mellan transparent asfalt och ett lager isolatorer. Och detta är det sista försöket att göra något. Solar Roadways, en Idaho-baserad startup, har redan samlat in två miljoner dollar för utveckling på Indiegogo. Scott Bryusov, grundare av företaget, avslöjade en prototypväg i trädgården som kunde tillgodose hälften av USA: s energibehov. Solar Roadways måste tyvärr locka fler investeringar och övervinna den skeptiska barriären. David Biello konstaterade i en artikel i Scientific American att "glas för sådana vägar måste vara härdat, självrengörande och kan överföra ljus till batterier även i svåra väderförhållanden - sådant glas existerar helt enkelt inte."
Den kinesiska metoden använder en ny transparent asfalt istället för glas och löser problemet med materialforskare, eftersom den tål 10 gånger mer tryck än konventionell asfalt. Att bygga solvägar är inte en fråga för en person eller ett land; prototyper skapades i Nederländerna - SolaRoad-cykelvägen, och i Frankrike - det verkar som om de till och med byggde den första solvägen. Sådana projekt har redan genererat energi i flera år, så idén är i princip genomförbar. Tyvärr finns det ett stort gap mellan "i princip realiserbar" och "praktisk".
Till exempel priset. Det finns en uppskattning av Scott Bryusovs Solar Roadways, kostnaden för att ersätta amerikanska vägar med solvägar är 56 biljoner dollar, så ingen crowdfunding täcker kostnaderna (såvida inte alla på planeten betalar för Bryusov-fallet). Det finns enighet i någon regering om infrastrukturinvesteringar, men solvägar kommer sannolikt inte att finansieras obehindrat. Den kinesiska solvägen kostar 458 dollar per kvadratmeter, medan Bryusov-vägen kostar 746 $. Bättre, men inte mycket.
Uppenbarligen måste alla verkliga lösningar på vår energikris vara radikala och massiva. Liknande drastiska system för att förvandla Sahara till en jätte solpanel eller suga koldioxid ut ur atmosfären är också värda biljoner dollar.
Men tillsammans med kostnaden finns det också en mycket viktig fråga om detta kommer att fungera som en lösning på energikrisen. Vägar byggdes inte alltid på optimala platser för solpaneler, och de kanske inte är i den perfekta vinkeln för solpaneler. Om rengöring av solpaneler i Sahara från damm är ett problem, kan det att bli en tekniker mardröm att hålla vägarna fungera och rena samtidigt. Det är svårt att förstå varför det inte skulle vara billigare eller bättre att placera paneler parallellt med vägen.
Och prototyperna själva …
En prototypväg i Nederländerna rapporterades fungera "bättre än väntat", vilket genererade "70 kilowattimmar per kvadratmeter per år." Men 70 kWh är inte mycket. Om du vill ladda din bil på en sådan väg, kommer en kvadratmeter att ge dig 500 kilometer per år i din Tesla; emellertid går den genomsnittliga bilen 15 000 kilometer per år, så de 500 kilometerna kommer att vara en droppe i havet.
Hur är det med energitäthetsproblemet? Skalning av den nederländska prototypen resulterar i en täthet på 8 watt per kvadratmeter. Om du spenderar 56 biljoner på solvägar täcker du cirka 7,5 x 1010 kvadratmeter med paneler och får 600 GW el. Inte illa - ungefär samma mängd energi som förbrukas av USA per dag. Men för 56 biljoner kunde man tänka på något bättre.
Enheten att bygga en solväg i Kina är symbolisk på sitt sätt. Landet letar efter innovativa energilösningar. Vem vet, kanske en dag solvägar blir billiga och effektiva nog för att bli verklighet. I värsta fall kommer detta projekt att distrahera oss från att hitta bättre lösningar. När det är bäst kommer vägen att få en ny möte.
Ilya Khel
