Asfaltowa droga źródłem czystej odnawialnej energii

Asfaltowa droga źródłem czystej odnawialnej energii

Każdy kto szedł w słoneczny letni dzień boso po asfalcie wie, że czarna powierzchnia asfaltu świetnie magazynuje ciepło energii słonecznej. Zespół naukowców z Worcester Polytechnic Institute (WPI) odkrył sposób na wykorzystanie asfaltu gromadzącego ciepło jako odnawialnego źródła energii. Opracowują oni właśnie kolektor słoneczny, który zamieni drogi i parkingi we wszechobecne, niedrogie źródła energii elektrycznej oraz ciepłej wody.

Badania te zostały podjęte z inicjatywy Michaela Hulena, prezesa Novotech Inc., firmy, która jest właścicielem patentu na pozyskiwanie ciepła z chodników. Kierowanie nimi powierzono Rajibowi Mallickowi, profesorowi budownictwa lądowego i inżynierii środowiska.

Podczas niedawnego sympozjum ‘International Society for Asphalt Pavements’ w Zurychu, Bao-Liang Chen, członek zespołu badawczego z WPI zaprezentował wyniki badań dotyczących przekształcenia powierzchni asfaltowych w efektywne źródła energii. Studium dotyczyło nie tylko właściwości absorbujących asfaltu, ale również tego, jak budować nowe drogi i parkingi, by te właściwości wykorzystywać jak najlepiej.

„Asfalt jako kolektor słoneczny ma wiele zalet,” – powiedział Mallick. „Po pierwsze, w przeciwieństwei do tradycyjnych ogniw słonecznych, pozostaje on gorący i wciąż może generować energię nawet po zachodzie słońca. Po drugie, dysponujemy dziś ogromnymi powierzchniami dróg i parkingów, które mogą zostać tak zmodyfikowane, by generować energię, więc nie ma konieczności poświęcać kolejnych terenów pod budowę nowych elektrowni słonecznych.” – dodał.

„Drogi i parkingi są remontowane średnio co 10 do 12 lat i modernizacja mogłaby się odbywać w takim właśnie cyklu.” – stwierdził Mallick. „Pozyskiwanie energii z asfaltu mogłoby go ochłodzić, co zredukowałoby efekt ‘miejskiej wyspy ciepła’. Wreszcie, w odróżnieniu od instalowanych na dachach kolektorów słonecznych, które są uważane przez niektórych za szpecące, kolektory słoneczne w drogach i parkingach byłyby niewidzialne.” – dodał.

Mallick i jego zespół, w skład którego wchodzi również Sankha Bhowmick z U Mass, przeanalizowali przy pomocy modeli komputerowych oraz empirycznych eksperymentów potencjał asfaltu jako generatora energii. Testy prowadzone były na asfalcie, w który wbudowano termoelementy mierzące rozchodzenie się ciepła oraz miedziane rury w celu sprawdzenia jak ciepło przekazywane jest do przepływającej wody. Gorąca woda płynąca z asfaltowego systemu energetycznego może od razu posłużyć do ogrzewania budynków, albo w przemyśle, a może również zostać przepuszczona przez generator termoelektryczny, który ciepło przetworzy na energie elektryczną.

W laboratorium, niewielkie powierzchnie asfaltu wystawiane były na działanie lamp halogenowych symulujących światło słoneczne. Większe powierzchnie umieszczane były na zewnątrz i wystawiane na działanie bezpośredniego światła słonecznego i wiatru. Testy pokazały, że asfalt absorbuje pokaźną ilość energii cieplnej oraz, że najwyższe temperatury są kilka centymetrów pod powierzchnią. I to tam właśnie umieszczone zostaną wymienniki ciepła tak, by maksymalnie wykorzystać potencjał. Prowadzono również eksperymenty z różnym składem masy asfaltowej. Wskazały one, że dodanie do masy dobrze przewodzącego kruszywa, jak kwarcyt, może znacząco zwiększyć absorpcję ciepła. Podobny skutek daje pokrycie powierzchni specjalną farbą, która redukuje odbijanie promieni.

Mallick przyznał, że kluczem do opłacalności zamiany asfaltu w efektywny generator energii będzie zastąpienie rur miedzianych, innymi, specjalnie zaprojektowanymi, o wyższej efektywności.

„Pierwsze wyniki naszych badań są obiecujące i pokazują, że asfalt może być w przyszłości bardzo ważnym odnawialnym źródłem energii.” – stwierdził Mallick. „I będzie się ono znajdować tuż pod naszymi stopami.”

(lk)