Бъдещето на градската енергетика - стълбът на улицата и пътят под колите
Циментова смес, направена от отпадъци от електроцентрали, може да превърне сградите в батерии
~ 4 мин.
Един ден вашият прозорец в офиса ще събира енергия от слънцето, а стълбът на уличната лампа долу ще я съхранява в цимента си. Вертикални вятърни турбини ще се въртят докато автомобилите преминават покрай тях, а тротоарите и пътищата ще произвеждат малки количества енергия от хората, преминаващи пеш и от тежките автобуси и камиони. Флотилии безпилотни таксита ще връщат излишната им енергия в мрежата, а градовете като цяло ще използват много по-ефективно енергията, която консумират.
Такива поне са очакванията на много представители на технологичния сектор и специалисти по околната среда, както и на хората, планиращи градовете.
Колко реалистично е това?
Новите материали със сигурност са обещаващи. Циментова смес, направена от отпадъци от електроцентрали, може да превърне сградите в батерии, например. Тези калиеви геополимeрни композити (KGP) са по-евтини, отколкото обикновения цимент и могат да съхраняват електричество. Шестметров стълб на лампа, направен от KGP и оборудван с малък слънчев панел, може да запазва достатъчно енергия и да се захранва вечер, твърдят изследователи.
"Показахме, че KGP циментовите смеси могат да бъдат използвани да съхраняват и доставят електрическа енергия, без да има нужда от скъпи и опасни добавки", казва преподавателят от Ланкастърския университет Мохамед Саафи, който ръководи изследването.
Голям брой сгради, направени от KGP, могат също така да бъдат използвани за съхранение и освобождаване на излишната енергия, уравновесявайки търсенето в градските електрически мрежи.
Новите материали помагат също така производството на слънчеви панели да бъде по-евтино. Слънчевата енергия е най-често използваният възобновяем енергиен източник в градовете, като цените продължават да падат - от около 3 британски лири за ват преди десетилетие до 40 пенса за ват сега.
Във Великобритания над една трета от фирмите вече произвеждат сами част от енергията, която ползват, предимно чрез разположени на покрива слънчеви панели.
Производството на слънчеви панели, изградени от силициеви клетки, е много енергоемко, като се изискват температури от 1400 градуса и повече. Силицият трябва да бъде с чистота 99.999%.
"Панели, направени от вид материали, наречени перовскити, могат да бъдат много по-тънки, по-евтини и произведени при много по-ниски температури", казва Нитин Падтуре, преподавател по инженерни науки в американския университет "Браун".
И тъй като са частично прозрачни, могат също така да бъдат използвани за прозорци. Основната пречка е, че повечето съдържат олово, което е токсичен материал. Една възможност, която проучват сега Падтуре и екипът му, е заместването на оловото с титан.
"Титанът е доста често срещан, но никой не беше се сещал досега да го използва за заместител на оловото в слънчевите панели с перовскит", казва Падтуре. "Не се стремим все още да заменим съществуващата силициева технология, а да я подобрим", допълни той.
Вятърът е другия най-често срещан източник на възобновяема енергия, но конвенционалните турбини не работят добре в застроени пространства, тъй като посоките на вятъра се променят често.
Затова изследователите Николас Ореляна и Ясин Норани са измислили сферична вятърна турбина, която да преодолее проблема с променливите ветрове. Тяхната турбина O-Wind, която спечели британската награда James Dyson Award, е сферично устройство, което се върти, когато го удари вятърът от която и да е посока.
Друго решение на турската компания Devici Tech е да се използват вертикални вятърни турбини покрай пътищата, които да бъдат захранвани от въздушния поток, създаван от преминаващите автомобили.
Компанията посочва, че турбините ѝ Enlil, които в момента се тестват в Истанбул, могат да покрият нуждите от енергия на две домакинства. В турбините могат да бъдат поставени слънчеви панели и земетръсни сензори, допълва компанията.
Не всички проекти за градско производство на енергия обаче изглежда са финансово изгодни.
Във Франция например инженеринговата компания Colas полага основите на фотоволтаичните пътища на различни места в страната, както и в САЩ и Япония.
Първият обект на Colas е еднолентов път от 0.6 мили в Нормандия на стойност 4.3 млн. британски лири. За сравнение, една миля (1.609 км) двулентов път в САЩ струва до 3.8 млн. британски лири.
Възниква и въпросът колко добри са те в производството на енергия. Слънчевите панели са поставени хоризонтално на земята, а не са насочени под ъгъл към слънцето, могат да бъдат блокирани от тежък трафик, снеговалеж, кал и вода.
През 2014 г. в Амстердам е изградена малка 70-метрова слънчева велоалея за 2.6 млн. британски лири. Тя произвежда 3000 киловатчаса електроенергия през първата година от съществуването си. За тези пари обаче градът можеше просто да купи 65 милиона киловатчаса електроенергия на свободния пазар.
Още една технология, която се бори да докаже икономическата си ефективност, е пиезоенергията. Ако притиснете определени вещества като кварца, може да накарате през него да протече електричество. Така че колите и камионите, които минават по специално пътно покритие, оборудвано с пиезоелектрически устройства, могат да произвеждат енергия.
През 2009 година израелската компания Innowattech експериментира с енергопоемащи пътища, а сега американската Pyro-E демонстрира подобна технология на малка отсечка във Фресно, Калифорния. Макар да е технически обосновано, в момента е ужасно скъпо.
Според някои изчисления в САЩ километър двупосочна улица ще се нуждае от 13 000 пиезоелектрически устройства, което ще добави към разходите за изграждане още 400 000 долара. Дори да не сметнем производствените и инсталационните разходи, изплащането на инвестицията ще отнеме около 12 години.
Британската компания Pavegen разработи произвеждащ електричество паваж, който може да произвежда два до четири джаула енергия при всяка ваша стъпка. Паважът, които струват около 2350 британски лири на квадратен метър, сега е поставен на над 200 места по света, като транспортни средища и търговски центрове, отбелязва компанията.
Това може да звучи скъпо, но така е било и със слънчевите панели, когато са се появили на пазара за първи път. "На мнение сме, че хората, а не само технологията, ще трансформират градовете ни към по-добро," каза Лорънс Кембъл-Кук, основател и главен изпълнителен директор на Pavegen.
Най-главното, награждаваме хората за съдействието чрез мобилни приложения. Така чрез поемането по по-здравословния, създаден от Pavegen маршрут през търговски обекти или улица, вие помагате градът ви да стане по-устойчив и сте възнаградени за помощта, допълни той.
Такива поне са очакванията на много представители на технологичния сектор и специалисти по околната среда, както и на хората, планиращи градовете.
Колко реалистично е това?
Новите материали със сигурност са обещаващи. Циментова смес, направена от отпадъци от електроцентрали, може да превърне сградите в батерии, например. Тези калиеви геополимeрни композити (KGP) са по-евтини, отколкото обикновения цимент и могат да съхраняват електричество. Шестметров стълб на лампа, направен от KGP и оборудван с малък слънчев панел, може да запазва достатъчно енергия и да се захранва вечер, твърдят изследователи.
"Показахме, че KGP циментовите смеси могат да бъдат използвани да съхраняват и доставят електрическа енергия, без да има нужда от скъпи и опасни добавки", казва преподавателят от Ланкастърския университет Мохамед Саафи, който ръководи изследването.
Голям брой сгради, направени от KGP, могат също така да бъдат използвани за съхранение и освобождаване на излишната енергия, уравновесявайки търсенето в градските електрически мрежи.
Новите материали помагат също така производството на слънчеви панели да бъде по-евтино. Слънчевата енергия е най-често използваният възобновяем енергиен източник в градовете, като цените продължават да падат - от около 3 британски лири за ват преди десетилетие до 40 пенса за ват сега.
Във Великобритания над една трета от фирмите вече произвеждат сами част от енергията, която ползват, предимно чрез разположени на покрива слънчеви панели.
Производството на слънчеви панели, изградени от силициеви клетки, е много енергоемко, като се изискват температури от 1400 градуса и повече. Силицият трябва да бъде с чистота 99.999%.
"Панели, направени от вид материали, наречени перовскити, могат да бъдат много по-тънки, по-евтини и произведени при много по-ниски температури", казва Нитин Падтуре, преподавател по инженерни науки в американския университет "Браун".
И тъй като са частично прозрачни, могат също така да бъдат използвани за прозорци. Основната пречка е, че повечето съдържат олово, което е токсичен материал. Една възможност, която проучват сега Падтуре и екипът му, е заместването на оловото с титан.
"Титанът е доста често срещан, но никой не беше се сещал досега да го използва за заместител на оловото в слънчевите панели с перовскит", казва Падтуре. "Не се стремим все още да заменим съществуващата силициева технология, а да я подобрим", допълни той.
Вятърът е другия най-често срещан източник на възобновяема енергия, но конвенционалните турбини не работят добре в застроени пространства, тъй като посоките на вятъра се променят често.
Затова изследователите Николас Ореляна и Ясин Норани са измислили сферична вятърна турбина, която да преодолее проблема с променливите ветрове. Тяхната турбина O-Wind, която спечели британската награда James Dyson Award, е сферично устройство, което се върти, когато го удари вятърът от която и да е посока.
Друго решение на турската компания Devici Tech е да се използват вертикални вятърни турбини покрай пътищата, които да бъдат захранвани от въздушния поток, създаван от преминаващите автомобили.
Компанията посочва, че турбините ѝ Enlil, които в момента се тестват в Истанбул, могат да покрият нуждите от енергия на две домакинства. В турбините могат да бъдат поставени слънчеви панели и земетръсни сензори, допълва компанията.
Не всички проекти за градско производство на енергия обаче изглежда са финансово изгодни.
Във Франция например инженеринговата компания Colas полага основите на фотоволтаичните пътища на различни места в страната, както и в САЩ и Япония.
Първият обект на Colas е еднолентов път от 0.6 мили в Нормандия на стойност 4.3 млн. британски лири. За сравнение, една миля (1.609 км) двулентов път в САЩ струва до 3.8 млн. британски лири.
Възниква и въпросът колко добри са те в производството на енергия. Слънчевите панели са поставени хоризонтално на земята, а не са насочени под ъгъл към слънцето, могат да бъдат блокирани от тежък трафик, снеговалеж, кал и вода.
През 2014 г. в Амстердам е изградена малка 70-метрова слънчева велоалея за 2.6 млн. британски лири. Тя произвежда 3000 киловатчаса електроенергия през първата година от съществуването си. За тези пари обаче градът можеше просто да купи 65 милиона киловатчаса електроенергия на свободния пазар.
Още една технология, която се бори да докаже икономическата си ефективност, е пиезоенергията. Ако притиснете определени вещества като кварца, може да накарате през него да протече електричество. Така че колите и камионите, които минават по специално пътно покритие, оборудвано с пиезоелектрически устройства, могат да произвеждат енергия.
През 2009 година израелската компания Innowattech експериментира с енергопоемащи пътища, а сега американската Pyro-E демонстрира подобна технология на малка отсечка във Фресно, Калифорния. Макар да е технически обосновано, в момента е ужасно скъпо.
Според някои изчисления в САЩ километър двупосочна улица ще се нуждае от 13 000 пиезоелектрически устройства, което ще добави към разходите за изграждане още 400 000 долара. Дори да не сметнем производствените и инсталационните разходи, изплащането на инвестицията ще отнеме около 12 години.
Британската компания Pavegen разработи произвеждащ електричество паваж, който може да произвежда два до четири джаула енергия при всяка ваша стъпка. Паважът, които струват около 2350 британски лири на квадратен метър, сега е поставен на над 200 места по света, като транспортни средища и търговски центрове, отбелязва компанията.
Това може да звучи скъпо, но така е било и със слънчевите панели, когато са се появили на пазара за първи път. "На мнение сме, че хората, а не само технологията, ще трансформират градовете ни към по-добро," каза Лорънс Кембъл-Кук, основател и главен изпълнителен директор на Pavegen.
Най-главното, награждаваме хората за съдействието чрез мобилни приложения. Така чрез поемането по по-здравословния, създаден от Pavegen маршрут през търговски обекти или улица, вие помагате градът ви да стане по-устойчив и сте възнаградени за помощта, допълни той.
