Солнечный асфальт: путь в будущее или дорога в никуда?

По некоторым подсчетам, порядка 0,2–0,5 процента поверхности мировой суши покрыто дорогами. И это отношение должно увеличиться на 60% к 2050 году. Поразительно много места отведено дорогам, а ведь они служат по большей части только для транспорта. Что, если заставить их вырабатывать энергию? В Китае ведется строительство одной из первых в мире солнечных трасс. Могут ли шоссе, покрытые солнечными панелями, стать энергетическими станциями будущего?

Одним из преимуществ ископаемого топлива по отношению к возобновляемым источникам энергии является плотность энергии. Причина довольно проста: ископаемое топливо — это возобновляемая энергия, которая накапливается в течение миллионов лет. Нефть, уголь, природный газ — это все запасы энергии, которые были созданы из растений (и животных, которые эти растения ели) и накапливали солнечную энергию в течение тысячелетий с помощью фотосинтеза. Получается, ископаемые виды топлива более энергоемкие, чем использование солнечной энергии в реальном времени.

Проще говоря: ископаемое топливо требует намного меньше земли для производства энергии, чем солнечные батареи.

Одним из крупнейших препятствий на пути к использованию возобновляемых источников энергии является физическое пространство, необходимое для обслуживания этих источников. А наш постоянно растущий уровень потребления энергии превращает все это в проблему. Первичная энергия — общий объем энергии, потребляемой людьми, из всех источников — включает ископаемое топливо и возобновляемые источники. В 2016 году мы потребили 478 ТВт первичной энергии, и это число растет с каждым годом.

Например, если вы хотите обеспечить все наши потребности в энергии за счет кукурузного биоэтанола, который имеет плотность производства энергии порядка 0,2 Вт на квадратный метр (одну из худших среди биотоплива), нужно порядка 2 х 10¹⁵ квадратных метров земли, чтобы выращивать кукурузу. К сожалению, это более чем в четыре раза больше площади поверхности Земли.

Противники возобновляемых источников энергии используют этот пример, чтобы показать, что инфраструктура возобновляемой энергии просто невозможна. Но это преувеличение; плотность энергии для массивов солнечных батарей может достигать 20 Вт/м² или даже больше, а на это поверхности Земли вполне хватит. Стоит также отметить, что энергия, производимая солнечными панелями, имеет форму высококачественного электричества.

Поскольку отказ от ископаемого топлива означает использование электроэнергии вместо сжигания топлива, что зачастую является более эффективным, мы бы потребляли меньше первичной энергии в мире без ископаемого топлива; электростанции на ископаемом топливе эффективны не на 100%, а некоторые теряют до 70% первичной энергии при преобразовании в электричество. Однако масштабы возобновляемых источников, которые могли бы заменить традиционные источники энергии, потребуют много земли.

Вполне естественно, что многие люди рассматривают дорожные сети в качестве варианта.

Учитывая то, что земля уже покрыта дорогами, ущерб экологии будет довольно низким. Такие электростанции не будут страдать от проблем удаленности, с которыми мы могли бы столкнуться в Сахаре; для ремонта и обслуживания будет достаточно добраться до них… по дороге. Добавьте светодиоды и появится разметка, дорожные знаки, освещение и границы. Можно даже помечтать, что однажды автомобили будут получать энергию беспроводным путем, просто путешествуя по таким дорогам.

Казалось бы, это совершенно невыполнимо. Но нет, у солнечных дорог есть много поддержки от правительств и компаний.