Energia pochłaniana przez ulice miast zostanie odzyskana?

Ciepło promieniujące z ulic od dawna jest znanym powodem, dla którego temperatura powietrza w miastach jest wyższa niż regionach podmiejskich albo niezasiedlonych. Zespół naukowców z University of Rhode Island (URI) bada możliwości pozyskania tego ciepła w celu topienia zalegającego na drogach lodu, zasilania latarni, podświetlania znaków, ogrzewania budynków i wielu innych zastosowań.

„Mamy całe mile asfaltowych ulic, na które trafiają ogromne ilości energii słonecznej i które w lecie mogą się rozgrzewać nawet do 140 st. C.” mówi K. Wayne Lee, profesor z URI kierujący projektem. „Jeśli udałoby się pozyskać tę energię, moglibyśmy ją wykorzystać do codziennego użytku, oszczędzając paliwa kopalne i redukując globalne ocieplenie.”

Zespół zidentyfikował już cztery możliwe podejścia do problemu - od prostych po skomplikowane – i prowadzi badania mające na celu uczynienie każdego z nich rzeczywistością.

Najprostszym pomysłem jest instalowanie ogniw słonecznych na ekranach i barierach otaczających główne drogi – mogłyby one zapewnić energię elektryczną dla latarni i znaków drogowych. „Ten projekt mógłby zostać zaimplementowany już dziś, bowiem odpowiednia technologia już istnieje.” mówi Lee. „Ogniwa słoneczne nowej generacji są elastyczne i mogą być instalowane pod dowolnym kątem, więc niezależnie od pory dnia będą generować prąd. Program pilotażowy prowadzimy już na naszym kampusie.”

Inna koncepcja mówi o pozyskiwaniu ciepła z chodników poprzez zainstalowane w nich rury wypełnione cieczą. Ogrzewana przez słońce woda mogłaby następnie być pompowana pod pokładami mostów i topić powstający na nich lód, redukując konieczność stosowania soli drogowej. Woda mogłaby też trafiać do pobliskich budynków, wspomagając ich ogrzewanie. Możliwe byłoby też wytworzenie z niej pary do napędzania turbiny w małej, konwencjonalnej elektrowni.

Jeden ze studentów URI zbudował prototyp takiego systemu w laboratorium uczelni w celu oszacowania jego wydajności. Testując zastosowanie różnych nawierzchni i sposobów orurowania, naukowcy chcą pokazać, że technologia ta może mieć zastosowanie w realnym świecie. „Jedną z właściwości asfaltu jest fakt, że dobrze zatrzymuje on ciepło, więc nawet po zachodzie słońca rury pozostawałyby ciepłe. Testy wykazały, że w pewnych warunkach woda osiąga wyższą temperaturę niż nawierzchnia.” mówi student.

Trzecią alternatywą jest wykorzystanie efektu termoelektrycznego do wygenerowania niewielkiej, ale użytecznej ilości energii elektrycznej. Gdy połączy się dwa półprzewodniki tak, aby utworzyły obwód łączący miejsca o różnych temperaturach, w obwodzie tym powstaje niewielki prąd. Takie obwody mogłyby być wbudowywane w ulice, łącząc miejsca nasłonecznione z zacienionymi, lub te przy powierzchni z położnymi głębiej. Szeregowe połączenie takich ogniw pozwoliłoby wygenerować ilość energii wystarczającą do topienia lodu na drogach. „To nieco futurystyczna idea, bo na rynku brak praktycznego urządzenia które możnaby do tego wykorzystać, ale udało się ją zademonstrować w laboratorium.” mówi profesor Sze Yang z URI. „Myślę jednak, że dzięki dodatkowym badaniom, technologia będzie mogła zostać zastosowana w warunkach rzeczywistych.”

Prawdopodobnie najbardziej śmiałą i futurystyczną ideą zespołu z URI jest jednak całkowite zastąpienie nawierzchni asfaltowych wytrzymałymi blokami, w których zabudowane byłyby ogniwa słoneczne, diody LED i rozmaite czujniki. Bloki mogłyby generować energię elektryczną, wyświetlać na jezdni pasy i znaki, zależnie od warunków jazdy. Jak twierdzi Lee, technologia która na to pozwala już istnieje, ale jest ekstremalnie kosztowna. „Tego rodzaju zaawansowane technologie wymagają czasu, aby zostać zaakceptowane w transporcie. Ale używamy asfaltu już od ponad 100 lat i wkrótce przyjdzie czas na zmianę.”

(bj)