Общ

Слънчеви пътища: Инженерен неуспех


Помните ли слънчевите пътища? Като ново напомняне, Solar Roadways стана масово вирусен преди няколко години, след като заяви, че е крайното решение на глобалната енергийна криза. Идеята беше да се внедрят слънчеви панели в пътя за производство на електричество. Твърди се, че панелите също ще осветяват пътищата с различни LED модели, заместващи боядисани линии. През зимата отоплителните намотки могат да стопят сняг и лед, като същевременно генерират електричество и изискват по-малко поддръжка. Изглежда твърде добре, за да е истина. И както се оказва, така е.

След години на развитие и милиони долари (включително държавно финансиране), всички инсталирани днес слънчеви пътища не произвеждат рентабилно производство на енергия. Пътищата са скъпи и произвеждат далеч по-малко електроенергия от това, което би могло да се произведе, ако парите се използват в слънчева ферма - или просто като ги поставите отстрани на пътя. Това обаче не е единственият недостатък при превръщането на пътищата в гигантски слънчеви панели.

Инженерна неизправност

С впечатляваща глобална пътна мрежа 16,3 милиона километра, изглежда разумно, че покриването им със слънчеви пътища може да генерира значително количество електричество. Ако приемем, че средният път е широк 8 метра, площта натрупва огромни130,400,000метри на квадрат. Поставянето на слънчеви панели върху една малка част, на теория, трябва да генерира достатъчно, за да захрани целия свят. Това обаче е постижимо само при най-добрите условия - когато слънчевите панели са на пряка слънчева светлина. Най-големият стимул на проекта беше способността му да се изплати или да се върне

Най-големият стимул на проекта беше способността му да се изплати или възвръщаемостта на инвестицията (ROI). Въпреки че към този момент (и това е почти 7 години в процес на създаване), нито един слънчев път не е имал положителен доход от паричен поток. Вместо това проектите създадоха множество проблеми, които изискваха обширна поддръжка. Въпреки че технологията се разработва от години, идеята все още не е жизнеспособна. Има смисъл обаче.

Няма достатъчно светлина

В традиционната слънчева ферма слънчевите панели са под ъгъл към Слънцето, за да увеличат максимално ефективността. В по-напредналите ферми панелите са направени за проследяване на Слънцето, допълнително подобрявайки количеството енергия, което може да извлече. От енергията, която слънцето произвежда, един типичен слънчев панел може да абсорбира само около 20% от него. Оптимизирането на количеството светлина, на което са изложени панелите, е наложително, за да се използва икономична система.

От друга страна, слънчевите пътища, които лежат плоски, минимизират излагането на панелите на пряка слънчева светлина - оптималният ъгъл за абсорбиране на светлината. Тъй като панелите остават непаралелни през по-голямата част от деня, значително количество светлина се отклонява, което води до големи загуби на мощност. Полагането на плосък резултат от соларен панел ще доведе до a60 процента загуба на мощност в сравнение с проследяващ слънчев панел. И без това малкото количество енергия, което е на разположение, е допълнително ограничено от околната среда около него. В най-добрите условия панелите са в тежко неблагоприятно положение, без да се има предвид постоянното износване, на което ще бъде изложен през целия си живот.

[Image Souce:Thunderf00t чрез YouTube]

През деня трудно се виждат светодиодите

Една от характеристиките на пътищата беше да включват светодиоди, които да заменят необходимостта от боядисване на линии. Въпреки това трябва да се постигне критичен баланс, като се направят видими светлините, но не се черпи твърде много енергия, за да се превърне в неефективна система. С настоящите светодиоди консумацията на енергия все още е твърде висока и светлините изгарят твърде бързо, за да го направят икономически изгодно решение. Светодиодите в светофарите използват екраниране, за да блокират пряката слънчева светлина. По пътя слънчевите светлини на пътя ще бъдат постоянно изложени на пряка слънчева светлина. През деня осветлението би било невероятно трудно да се види. През нощта те биха били лесно видими, но това причинява присъщ проблем. Без да се произвежда енергия през нощта, светлините щяха да черпят електричество директно от мрежата. Без батерии електричеството действа като система „използвай или загуби“. Слънчевите пътища, които се използват днес, са изправени пред този важен проблем.

Поставянето на празен лист хартия отразява по-голямата част от светлината, която го удря. По-голямата част от енергията, на която е изложена, се използва за генериране на светлина. С други думи, светодиодите не могат да произвеждат повече светлина от празен лист хартия в светъл ден.

Като се има предвид, че слънчевите панели могат да извлекат само около 20% от енергията от слънцето, светодиодите могат да генерират само 20% от светлината в сравнение със светлината, която излиза от листчето хартия. При най-добрите условия светлината може да съвпада само с тази от 20% от светлината, която удря панелите. През нощта светлините работят чудесно. През деня те бяха почти невидими.

Въпреки това, решен да тества теорията, екип инсталира малък участък от слънчеви пътища в САЩ, но резултатите бяха доста впечатляващи. За съжаление тогава малката изложба се счупи за един ден запали се малко по-късно. Също така, светлините трудно можеха да се видят дори под пряк ъгъл спрямо пътя. По-рано тази година панелите получиха ъпгрейд, но светлините все още са невероятно трудни за гледане, без да са под висок ъгъл, обратното на ъглите, които водачите биха ги гледали като.

LED осветлението едва ли е видими през деня[Image Souce:Thunderf00t чрез YouTube]

Допълнителното ограничаване на способността на пътищата да произвеждат електричество произтича от свойствата на самото стъкло. Стъклото е невероятно меко в сравнение с традиционните пътни материали. Със стъклен слой, мръсотията и скалите ще се натрупват на повърхността и ще действат като абразивен материал, който бързо ще надраска и износва пътя. Произведените малки стъклени фрагменти също могат да представляват опасност за здравето при поглъщане.

За изграждането на пътищата се смяташе, че са усъвършенствани полимери, но повечето полимери са скъпи за производство в достатъчни количества, за да се изгради път, способен да издържи постоянната сила на движението. Материалът също така обикновено се произвежда от изкопаеми горива, което побеждава целта на използването на слънчеви панели за намаляване на въглеродния отпечатък.

С износването на панелите стъкленият материал ще стане непрозрачен. Яснотата на стъклото значително би влошила способността на панелите да събират светлина. Предизвикателството е нарастване. Разходите за внедряване на системата никога не биха могли да надхвърлят ефективността и [практичността на простото инсталиране на слънчевите панели в далеч по-ефективни механизми.

Идеята за подмяна на асфалта със стъклен панел е още по-абсурдна, след като се вземат предвид разходите. Понастоящем няма налично покритие, което да издържи на силата на движещите се превозни средства, но същевременно да произвежда електричество.

Абсурдно е скъпо

Покриване на южните 48 държавни пътища със слънчеви пътища (около 6 милиардаквадратни метра) ще произведетри пътиповече електроенергия от годишната консумация на енергия в САЩ - твърдят от Solar Roadways. Цифрата е точна, но не взема предвид разходите за такъв астрономически проект. Изчисляването на цената на суровините за стъкло разкрива, че покриването на площ, която е обширна, ще струва над20 трилиона долара. По-скоро за съжаление е така10 пъти федералния бюджет. С оглед на цената на соларните панели, инсталацията и други материали, цената ще бъде значително по-висока.

Идеята е забавна за представяне. С наличните днес материали обаче идеята не е съвсем осъществима. Необходими са значително повече изследвания, за да се разработи жизнеспособно решение. Въпреки това, може би е по-добра идея да приспособите разположението на панелите и да ги поставите на места, където могат да бъдат на пряка слънчева светлина. Изграждането на подслон над пътища и наслояване на покрива със слънчеви панели е по-практично и значително по-ефективно. Може би въвеждането на пътно покритие, което се простира над пътя със слънчеви панели отгоре, може да бъде възможно решение. Засега обаче цената все още остава твърде висока.

С днешната технология най-доброто решение може да бъде инвестирането в настоящи технологии, които вече са жизнеспособни решения. Би билозначителнопо-ефективно да се движат слънчевите панели покрай пътя, където те не са обект на тежки условия, по-лесно се поддържат и са много по-икономически настроени. Освен това панелите могат да бъдат под ъгъл или направени така, че да проследяват слънцето, максимизирайки мощността, която им е на разположение.

Какъв напредък е постигнат

Досега по света са инсталирани няколко слънчеви проекта. Някои от тях работят по-добре от други, но като цяло те не генерират много електричество - далеч по-малко от това, което би могло да се очаква, ако парите, финансирали проекта, се използват в традиционните слънчеви ферми.

С разкриването на слънчев път в САЩ преди няколко години, резултатите бяха доста поразителни. Светлините бяха приглушени и скоро след това се счупи. Светодиодите получиха надстройка, но резултатите все още не са добри. Въпреки икономическите и практически неуспехи, едно обещание, което компанията даде, спази способността си да топи сняг. Което има смисъл предвид колко енергия черпят светлините.

[Image Souce:Thunderf00t чрез YouTube]

Засега компанията все още не е произвела никаква информация дали всъщност могат да произвеждат електричество. Към момента това е слънчев път, който не може да генерира енергия и не може да се движи по него.

Подобряване на науката

През цялото време се постига технологичен напредък. Съвременното човечество процъфтява от иновациите. Въпреки че има много чудесни идеи, слънчевите пътища, предназначени за автомобили, не са една от тях.

Дизайнът е твърде скъп, ненадежден ине работи. С наличната днес технология не е възможно да се проектира такъв проект. Вместо да се използват времето и парите за разработване на непрактични научни проекти, може да се постигне истински напредък като финансиранефункционаленслънчева ферма, която едоказано да работиш.

Може би в бъдеще ще има такъв материал, който да издържи на стреса на трафика и да произвежда електричество. Това време обаче не е сега. Идеята е невероятно готина, но за съжаление е и напълно непрактична.

Също така, голяма благодарност се отправя към тези, които желаяткритикуват конструктивноекстравагантни претенции. Без критика науката не може да напредва. Чудесно е да мислите извън кутията, но също така е важно да инвестирате време в по-практични решения. Макар и чудесна идея, това е идея, която просто не може да работи - не още това е.

За повече информация относно инженерния гаф, който е слънчевите пътища, ето няколко фантастични видеоклипа, които да разгледате.

Написано от Maverick Baker


Гледай видеото: PANEL SOLAR TERMICO CASERO (Юни 2021).