Исследовательская группа Политехнического Института города Worcester исследовала процесс нагревания солнцем асфальтированных дорог, предполагая, что они могут стать важнейшим альтернативным источником энергии.

Наверное, каждый из нас когда-то имел удовольствие пройтись босяком по асфальтированной дороге в солнечный летний день. К концу дня температура дорожного полотна в южных широтах становится такой, что ее способна выдержать только тренированная ступня индийского йога. 

Группа ученых под руководством профессора Rajib Mallick предложила способ использования накопленного в дорожном полотне тепла. Исследователи предлагают встраивать в дорожное полотно коллекторы солнечной энергии. Нагретая в коллекторах вода может быть использована в быту и на производстве, либо применятся для производства электроэнергии в термоэлектрических генераторах. Исследования были заказаны компанией Novotech Inc. (www.novotech.net), уже владеющей патентом на солнечный коллектор, встраиваемый в тротуар.

На прошедшем в августе в Цюрихе (Швейцария)  заседании Международного общества инженеров в области дорожного и тротуарного строительства ученые представили результаты своей работы. Ученые провели оценку рентабельности использования коллекторов солнечной энергии в дорожном покрытии для разных регионов мира. Кроме того, были представлены технические расчеты, при помощи которых инженеры могут строить дороги с максимальной теплопоглощающей способностью.

В интервью для Интернет-издания ScienceDaily профессор Mallick сказал, что асфальт, как коллектор солнечного тепла, имеет множество преимуществ. Например, асфальт остается горячим и после того, как солнце уже село. Это дает возможность производить тепловую энергию даже в вечерние и ночные часы. 

Кроме того, для городов особенно важно то, что при использовании дорог, тротуаров и парковочных площадей в качестве солнечных коллекторов нет необходимости в поиске огромных свободных площадей для размещения нагревательных поверхностей.

Дорожное покрытие в странах с умеренным климатом служит 10-12 лет. Такой же ресурс имеют и солнечные коллекторы. Так что замену солнечных коллекторов можно синхронизировать с заменой покрытия.

Встроенные солнечные коллекторы не только вырабатывают энергию, но и охлаждают дорожное покрытие, что позитивно сказывается на сроке его службе и сцепных качествах в жаркий день.

Для изучения энергетического потенциала асфальта группа профессора Mallick использовала компьютерную и натурную модели. Натурная модель представляла собой участок асфальтового покрытия, в который были вмонтированы термопары (для изучения глубины проникновения тепла) и участки медных трубопроводов, по которым циркулировала вода.

Исследования показали, что энергетический потенциал тепла накапливаемого в асфальтовом покрытии достаточен для использования в системах обогрева и горячего водоснабжения зданий, обеспечения производственных процессов. Производство электроэнергии может осуществляться специальными устройствами – термоэлектрическими генераторами (устройства, напрямую преобразующие тепловую энергию в электрическую засчет явления возникновения ЭДС в области контакта некоторых материалов при повышенной температуре).

Схема работы термоэлектрического генератора
Источник: Википедия

В институте ученые создали опытную модель установки. Были воссозданы реалистичные условия работы. Испытания проводились при разном угле освещения поверхности, разном ветре и влажности. Тест показал, что асфальт поглощает значительное количество падающей на него солнечной энергии. Область наиболее высоких температур при этом находится в нескольких сантиметрах под поверхностью. Именно здесь должен быть распложен теплообменник для наиболее эффективной работы.

Исследуя разные составы асфальтов, ученые обнаружили, что добавление высокопроводящих компонентов, таких как кварцит, значительно увеличивает теплопоглощающую способность асфальта.

Самым высоким барьером на пути к широкому распространению асфальтовых электростанций является высокая стоимость медных труб, из которых сделан теплообменник. Ученые активно ищут более дешевый, но не менее теплопроводящий материал, который позволит создавать коммерчески эффективные установки. Как сказал профессор Mallick: «Предварительные результаты исследований дают серьезные основания надеяться, что нами обнаружен еще один важнейший возобновляемый источник экологически чистой энергии. Самое удивительное то, что мы по нему давно ходим и ездим и даже не задумывались ранее, как его можно использовать».

www.newchemistry.ru