Generale

Solarne ceste: INŽENJERSKI KVAR


Sjećate se solarnih puteva? Kao novi podsjetnik, Solar Roadways postali su masovno virusni prije nekoliko godina nakon što su tvrdili da su konačno rješenje globalne energetske krize. Ideja je bila uvesti solarne panele na cestu za proizvodnju električne energije. Paneli će navodno također osvjetljavati ceste različitim LED uzorcima zamjenjujući obojene linije. Zimi, grejači mogu topiti snijeg i led - sve dok proizvode električnu energiju i zahtijevaju manje održavanja. Čini se predobro da bi bilo istina. I kako se ispostavilo, jeste.

Nakon godina razvoja i milioni dolara (uključujući državno finansiranje), svi danas postavljeni solarni putevi ne proizvode isplativu proizvodnju energije. Putevi su skupi i proizvode daleko manje električne energije od onoga što bi se moglo proizvesti da se novac koristi na solarnoj farmi - ili jednostavnim postavljanjem pored puta. Međutim, to nije jedina mana u pretvaranju puteva u džinovske solarne panele.

Inženjerski neuspjeh

Sa impresivnom globalnom mrežom puteva 16,3 miliona kilometara, čini se razumnim da bi ih pokrivanje solarnim putevima moglo proizvesti značajnu količinu električne energije. Pod pretpostavkom da je prosječna cesta široka 8 metara, područje nakuplja ogromno130,400,000metri na kvadrat. Postavljanje solarnih panela na puki komad, u teoriji, trebalo bi generirati dovoljno za napajanje cijelog svijeta. Međutim, to je moguće postići samo u najboljim uvjetima - kada su solarni paneli na direktnoj sunčevoj svjetlosti. Najveći poticaj projekta bila je njegova sposobnost da se isplati ili da se vrati

Najveći poticaj projekta bila je njegova sposobnost da se isplati ili povrat investicije (ROI). Iako do sada (a radi se skoro 7 godina), nijedan solarni put nije imao pozitivan prihod u novčanom toku. Umjesto toga, projekti su stvorili mnoštvo problema koji su zahtijevali opsežno održavanje. Iako se tehnologija razvija godinama, ideja još nije održiva. To ipak ima smisla.

Nema dovoljno svjetla

Na tradicionalnoj solarnoj farmi, solarni paneli su okrenuti prema Suncu kako bi maksimizirali efikasnost. Na naprednijim farmama paneli su napravljeni za praćenje Sunca, dodatno poboljšavajući količinu energije koju može izvući. Od energije koju sunce proizvodi, tipični solarni panel može apsorbirati samo oko 20% nje. Optimizacija količine svjetlosti kojoj su paneli izloženi je imperativ za pokretanje ekonomičnog sistema.

S druge strane, solarni putevi koji leže ravno smanjuju izloženost panela direktnoj sunčevoj svjetlosti - optimalan ugao za upijanje svjetlosti. Budući da paneli ostaju neparalelni veći dio dana, značajna količina svjetlosti se odbija, što rezultira velikim gubicima snage. Polaganjem ravnog rezultata solarne ploče rezultirat će aGubitak snage od 60 posto u poređenju sa solarnim panelom za praćenje. Ionako mala količina energije koja je na raspolaganju dodatno je ograničena okolinom oko sebe. U najboljim uvjetima, paneli su u ozbiljnom nepovoljnom položaju, bez obzira na konstantno habanje kojem će biti izloženi cijeli život.

[Slika Souce:Thunderf00t putem YouTubea]

LED diode je teško vidjeti tokom dana

Jedna od karakteristika puteva bila je uključivanje LED dioda koje će zamijeniti potrebu za farbanjem linija. Međutim, mora se postići kritična ravnoteža čineći svjetla vidljivima, a pritom ne crpeći previše snage da bi sistem postao neučinkovit. Sa trenutnim LED-ima potrošnja energije je i dalje previsoka, a svjetla prebrzo izgaraju da bi postala ekonomski isplativo rješenje. LED diode na semaforima koriste zaštitni zaslon za blokiranje direktne sunčeve svjetlosti. Na putu bi solarna svjetla na kolovozima bila stalno izložena izravnoj sunčevoj svjetlosti. Danju bi bilo nevjerovatno teško vidjeti svjetla. Noću bi bili lako vidljivi, ali to uzrokuje svojstveni problem. Bez električne energije koja bi se proizvodila noću, svjetla bi crpila električnu energiju direktno iz mreže. Bez baterija, električna energija djeluje kao sustav "iskoristi ili izgubi". Solarni putovi koji se danas koriste suočavaju se sa ovim značajnim problemom.

Postavljanje praznog lista papira odražava većinu svetlosti koja ga pogađa. Većina energije kojoj je izložena koristi se za stvaranje svjetlosti. Drugim riječima, LED diode ne mogu proizvesti više svjetlosti od praznog lista papira u vedrom danu.

Uzimajući u obzir da solarni paneli mogu izvući samo oko 20% energije iz sunca, LED diode mogu generirati samo 20% svjetlosti u odnosu na svjetlost koja izlazi iz papira. U najboljim uvjetima, svjetlost se može podudarati samo sa svjetlošću od 20% koja pada na ploče. Noću svjetla rade sjajno. Danju su bile gotovo nevidljive.

Međutim, odlučan da testira teoriju, tim je instalirao mali dio solarnih puteva u SAD-u, ali rezultati su bili prilično impresivni. Nažalost, mala izložba je tada pukla za jedan dan zapalilo se nekad kasnije. Takođe, svetla se teško mogu videti ni pod direktnim uglom u odnosu na put. Ranije ove godine paneli su dobili nadogradnju, ali svjetla je i dalje nevjerovatno teško vidjeti bez da su pod visokim uglom, suprotno kutovima kako bi ih vozači vidjeli.

LED osvjetljenje je jedva vidljivo tokom dana[Slika Souce:Thunderf00t putem YouTubea]

Dalje ograničavanje sposobnosti puteva za proizvodnju električne energije proizlazi iz svojstava samog stakla. Staklo je nevjerovatno mekano u odnosu na tradicionalni putni materijal. Sa staklenim slojem, prljavština i kamenje će se nakupiti na površini i djelovat će kao abrazivni materijal koji će brzo ogrebati i istrošiti put. Mali ulomci stakla koji se proizvedu mogu takođe predstavljati opasnost po zdravlje ako se progutaju.

Smatralo se da napredni polimeri grade puteve, međutim, većina polimera je skupa za proizvodnju u dovoljnim količinama da se izgradi cesta sposobna da podnese stalnu silu prometa. Materijal je takođe obično napravljen od fosilnih goriva, čime je poražena svrha upotrebe solarnih panela za smanjenje emisije ugljenika.

Kako se ploče troše, stakleni materijal postaje neproziran. Jasnoća stakla značajno bi pogoršala sposobnost panela da sakupljaju svetlost. Izazov je sve veći. Troškovi implementacije sistema nikada ne bi mogli premašiti efikasnost i [raktičnost jednostavne instalacije solarnih panela u daleko efikasnijim aranžmanima.

Ideja zamjene asfalta staklenom pločom još je apsurdnija kada se uzmu u obzir troškovi. Trenutno ne postoji premaz koji može izdržati silu vozila u pokretu, a istovremeno proizvodi električnu energiju.

To je apsurdno skupo

Pokrivanje južnih 48 državnih puteva solarnim putevima (oko 6 milijardikvadratnih metara) bi proizvelatri putaviše električne energije od godišnje potrošnje električne energije u Sjedinjenim Državama - tvrde iz kompanije Solar Roadways. Brojka je tačna, međutim, ne uzima u obzir troškove takvog astronomskog projekta. Izračunavanje troškova sirovina za staklo otkriva da će pokrivanje područja koje je opsežno koštati više od20 biliona dolara. Nažalost, jeste10 puta veći od saveznog budžeta. Uzimajući u obzir troškove solarnih panela, instalacije i drugih materijala, cijena će biti znatno veća.

Ideju je zabavno zamisliti. Međutim, s danas dostupnim materijalima, ideja nije sasvim izvediva. Potrebno je znatno više istraživanja kako bi se razvilo održivo rješenje. Iako je možda bolja ideja prilagoditi postavljanje ploča i postaviti ih na mjesta na kojima može biti pod direktnom sunčevom svjetlošću. Izgradnja zaklona nad cestama i presvlačenje krova solarnim pločama je praktičnija i znatno efikasnija. Možda bi uvođenje pokrivača kolnika koji se pruža iznad ceste sa solarnim pločama na vrhu moglo biti moguće rješenje. Međutim, za sada troškovi i dalje ostaju previsoki.

Uz današnju tehnologiju, bolje rješenje može biti ulaganje u trenutne tehnologije koje su već održiva rješenja. Bilo biznačajnoefikasnije je pokretati solarne panele uz cestu gdje nisu izloženi teškim uvjetima, lakše se održavaju i imaju mnogo ekonomičniji stav. Nadalje, ploče bi mogle biti postavljene pod uglom ili izrađene tako da prate sunce, maksimalizirajući snagu koja im je na raspolaganju.

Kakav je napredak postignut

Do sada je širom svijeta instalirano nekoliko solarnih projekata. Neki od njih rade bolje od drugih, ali u cjelini ne proizvode puno električne energije - daleko manje nego što bi se moglo očekivati ​​da se novac koji je financirao projekt koristi na tradicionalnim solarnim farmama.

Otkrivanjem solarnog puta u SAD-u pre nekoliko godina, rezultati su bili prilično neodoljivi. Svjetla su bila prigušena i ubrzo se puklo. LED-ovi su dobili nadogradnju, međutim, rezultati još uvijek nisu sjajni. Uprkos ekonomskim i praktičnim neuspjesima, jedno obećanje koje je kompanija dala održala je svoju sposobnost topljenja snijega. Što ima smisla s obzirom na to koliko energije crpe svjetla.

[Slika Souce:Thunderf00t putem YouTubea]

Za sada kompanija još nije proizvela nikakve informacije o tome mogu li uopće proizvesti bilo kakvu električnu energiju. Od sada je to solarni put koji ne može generirati energiju i po kojem se ne može voziti.

Poboljšanje nauke

Stalno se postiže tehnološki napredak. Moderno čovječanstvo uspijeva na inovacijama. Iako postoji mnogo sjajnih ideja, solarni putovi dizajnirani za automobile nisu jedna od njih.

Dizajn je preskup, nepouzdan ine radi. S danas dostupnom tehnologijom nije izvedivo dizajnirati takav projekt. Umjesto da se vrijeme i novac koriste za razvoj nepraktičnih naučnih projekata, mogao bi se postići stvarni napredak poput financiranja afunkcionalansolarna farma koja jedokazan raditi.

Možda će u budućnosti postojati takav materijal koji može izdržati prometne napore i koji može proizvesti električnu energiju. To vrijeme, međutim, nije sada. Ideja je nevjerovatno cool, ali je nažalost i potpuno nepraktična.

Takođe, veliko hvala upućujem onima koji to želekonstruktivno kritiziratiekstravagantne tvrdnje. Bez kritike nauka ne može napredovati. Sjajno je razmišljati izvan okvira, međutim, također je važno uložiti vrijeme u praktičnija rješenja. Iako sjajna ideja, to je ideja koja jednostavno ne može uspjeti - ne još to je.

Za više informacija o inženjerskoj grešci koja je solarna cesta, evo nekoliko fantastičnih videozapisa koje možete pogledati.

Napisao Maverick Baker


Pogledajte video: Why Taiwan and China are Battling over Tiny Island Countries (Septembar 2021).