Secondo alcune stime, circa lo 0,2-0,5 per cento della superficie terrestre mondiale è coperta da strade. E tale rapporto dovrebbe aumentare del 60% entro il 2050. C'è un'incredibile quantità di spazio riservato alle strade, e infatti vengono utilizzate principalmente solo per i trasporti. E se li costringessi a generare energia? La Cina sta costruendo uno dei primi binari solari al mondo. Le autostrade rivestite di energia solare potrebbero essere le centrali elettriche del futuro?
Uno dei vantaggi dei combustibili fossili rispetto alle fonti energetiche rinnovabili è la densità energetica. Il motivo è abbastanza semplice: i combustibili fossili sono energia rinnovabile che si accumula nel corso di milioni di anni. Petrolio, carbone, gas naturale: queste sono tutte le riserve energetiche che sono state create dalle piante (e dagli animali che hanno mangiato queste piante) e hanno accumulato energia solare per migliaia di anni attraverso la fotosintesi. Si scopre che i combustibili fossili consumano più energia rispetto all'utilizzo dell'energia solare in tempo reale.
In poche parole: i combustibili fossili richiedono molta meno terra per produrre energia rispetto ai pannelli solari.
Uno dei maggiori ostacoli all'uso di fonti energetiche rinnovabili è lo spazio fisico necessario per servire tali fonti. E il nostro consumo energetico in continua crescita rende tutto un problema. L'energia primaria - la quantità totale di energia consumata dagli esseri umani da tutte le fonti - include i combustibili fossili e le fonti rinnovabili. Nel 2016 abbiamo consumato 478 TW di energia primaria e questo numero cresce ogni anno.
Ad esempio, se vuoi soddisfare tutto il nostro fabbisogno energetico con il bioetanolo di mais, che ha una densità di produzione energetica di 0,2 watt per metro quadrato (uno dei peggiori tra i biocarburanti), hai bisogno di circa 2 x 1015 metri quadrati di terreno per coltivare mais. Sfortunatamente, questa è più di quattro volte la superficie terrestre.
Gli oppositori delle energie rinnovabili usano questo esempio per dimostrare che l'infrastruttura di energia rinnovabile semplicemente non è possibile. Ma questa è un'esagerazione; la densità di energia per gli array di pannelli solari può raggiungere i 20 W / m2 o anche di più, e la superficie terrestre è abbastanza per questo. Vale anche la pena notare che l'energia prodotta dai pannelli solari è sotto forma di elettricità di alta qualità.
Poiché abbandonare i combustibili fossili significa utilizzare l'elettricità invece di bruciare combustibili, che spesso è più efficiente, consumeremmo meno energia primaria in un mondo senza combustibili fossili; Le centrali elettriche a combustibili fossili non sono efficienti al 100% e alcune perdono fino al 70% della loro energia primaria quando vengono convertite in elettricità. Tuttavia, la scala delle fonti rinnovabili che potrebbero sostituire le fonti energetiche tradizionali richiederà molto terreno.
È naturale che molte persone considerino le reti stradali un'opzione.
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Considerando che il terreno è già coperto da strade, il danno ambientale sarà piuttosto contenuto. Tali centrali elettriche non soffriranno dei problemi di lontananza che potremmo incontrare nel Sahara; per riparazioni e manutenzioni basterà raggiungerli … su strada. Aggiungi LED e appariranno segnali stradali, segnali stradali, luci e bordi. Si potrebbe persino sognare che un giorno le auto riceveranno energia in modalità wireless, semplicemente viaggiando su tali strade.
Sembrerebbe che questo sia completamente impossibile. Ma no, le strade solari hanno molto sostegno da parte di governi e aziende.
In Cina, hanno deciso di racchiudere 2 chilometri di pannelli solari in un sandwich tra asfalto trasparente e uno strato di isolanti. E questo è l'ultimo tentativo di fare qualcosa. Solar Roadways, una startup con sede in Idaho, ha già raccolto 2 milioni di dollari per lo sviluppo su Indiegogo. Scott Bryusov, fondatore dell'azienda, ha svelato un prototipo di strada da cortile che potrebbe soddisfare la metà del fabbisogno energetico degli Stati Uniti. Sfortunatamente, Solar Roadways dovrà attrarre maggiori investimenti e superare la barriera scettica. David Biello ha osservato in un articolo su Scientific American che "il vetro per tali strade deve essere temperato, autopulente e in grado di trasmettere la luce alle batterie anche in condizioni meteorologiche avverse - tale vetro semplicemente non esiste".
Il metodo cinese utilizza un nuovo asfalto trasparente al posto del vetro e risolve il problema degli scienziati dei materiali, poiché può sopportare una pressione 10 volte maggiore rispetto all'asfalto convenzionale. La costruzione di strade solari non è una questione per una persona o per un paese; I prototipi sono stati creati nei Paesi Bassi - la pista ciclabile SolaRoad, e in Francia - sembra che abbiano persino costruito la prima strada solare. Tali progetti generano energia già da diversi anni, quindi l'idea è, in linea di principio, realizzabile. Purtroppo, c'è un enorme divario tra "realizzabile in linea di principio" e "pratico".
Ad esempio, il prezzo. C'è una stima di Solar Roadways di Scott Bryusov, il costo per sostituire le strade americane con quelle solari sarà di $ 56 trilioni, quindi nessun crowdfunding coprirà i costi (a meno che tutti sul pianeta non paghino per il caso Bryusov). C'è un consenso in qualsiasi governo sugli investimenti nelle infrastrutture, ma è improbabile che le strade solari vengano finanziate senza ostacoli. La strada solare cinese costa $ 458 al metro quadrato, mentre la strada Bryusov costa $ 746. Meglio, ma non molto.
Ovviamente, qualsiasi soluzione reale alla nostra crisi energetica deve essere radicale e massiccia. Schemi drastici simili per trasformare il Sahara in un gigantesco pannello solare o aspirare anidride carbonica dall'atmosfera varranno anche trilioni di dollari.
Ma oltre al costo, c'è anche una questione molto importante se questo funzionerà come soluzione alla crisi energetica. Le strade non sono state sempre costruite in posizioni ottimali per i pannelli solari e potrebbero non essere all'angolo ideale per i pannelli solari. Se pulire i pannelli solari nel Sahara dalla polvere è un problema, mantenere le strade funzionanti e pulite allo stesso tempo può trasformarsi in un incubo per i tecnici. È difficile capire perché posizionare i pannelli paralleli alla strada non sarebbe più economico o migliore.
E i prototipi stessi …
È stato riferito che un prototipo di strada nei Paesi Bassi ha funzionato "meglio del previsto", generando "70 kilowattora per metro quadrato all'anno". Ma 70 kWh non sono molti. Se vuoi ricaricare la tua auto su una strada del genere, 1 metro quadrato ti darà 500 chilometri all'anno nella tua Tesla; tuttavia, l'auto media percorre 15.000 chilometri all'anno, quindi quei 500 chilometri saranno una goccia nell'oceano.
E il problema della densità energetica? Il potenziamento del prototipo olandese si tradurrà in una densità di 8 watt per metro quadrato. Se spendi 56 trilioni in strade solari, copri circa 7,5 x 1010 metri quadrati con pannelli e ottieni 600 GW di elettricità. Non male: circa la stessa quantità di energia consumata dagli Stati Uniti al giorno. Ma per 56 trilioni si potrebbe pensare a qualcosa di meglio.
La spinta a costruire una strada solare in Cina è simbolica a modo suo. Il paese è alla ricerca di soluzioni energetiche innovative. Chissà, forse un giorno le strade solari diventeranno abbastanza economiche ed efficienti da diventare una realtà. Nel peggiore dei casi, questo progetto ci distrarrà dalla ricerca di soluzioni migliori. Nella migliore delle ipotesi, la strada riceverà un altro appuntamento.
Ilya Khel
