Artykuły,Publicystyka

K. Sobieraj: „Smart Road” – droga do przyszłości

Pod koniec minionego roku w stolicy chińskiej prowincji Shandong – Jinan – oddano do użytku szczególny fragment autostrady, który ma służyć nie tylko do jazdy samochodem, ale również do…generowania energii. Jest to element koncepcji „smart road” (albo „smart highway”), która zakłada tworzenie inteligentnych dróg, po których będą poruszać się autonomiczne samochody elektryczne, ładowane w trakcie jazdy. Drogi tego typu mają mieć zainstalowane odpowiednie czujniki, które będą komunikować się z dronami. Oczywiście dostęp do internetu przy takiej drodze, to podstawa, pozwalająca na zbieranie i przetwarzanie danych, które poprawią bezpieczeństwo na drodze oraz rozwiążą problemy komunikacyjne. Fragment omawianej drogi służy na razie w celach badawczych, ale jest to istotny krok w stronę „smart road”.

Jak do tej pory skupiono się na najważniejszym elemencie całej koncepcji, tj. na źródle energii – na jednokilometrowym odcinku obwodnicy umieszczono 10 000 paneli fotowoltaicznych, o mocy zainstalowanej 817,2 kW. Są one umieszczone pomiędzy warstwą izolacyjną, a przezroczystym betonem, przepuszczającym promienie słoneczne, kierowcy nie powinni więc odczuć różnicy w komforcie jazdy, a panele nadal będą spełniać swoją funkcję. Pod jezdnią, która docelowo ma być wydłużona o jeszcze jeden kilometr, zostały zainstalowane elektromagnetyczne cewki indukcyjne, co ma w przyszłości pozwolić na bezprzewodowe ładowanie samochodów elektrycznych, przejeżdżających tą drogą. Bezprzewodowe ładowanie to już nie pomysł z książek science-fiction, ale żeby efektywnie ładować przemieszczające się pojazdy, trzeba włożyć sporo pracy w rozwój tej technologii.

Zgodnie z zapewnieniami firmy dostarczającej technologię, panele zajmujące 5 900 m2 powierzchni mają generować nawet 10 GWh energii rocznie, która będzie oddawana do sieci. W dużym przybliżeniu można przyjąć, że tyle energii elektrycznej wystarczyłoby na roczne zaspokojenie potrzeb ok. 4 tys. gospodarstw domowych w Polsce. Brzmi imponująco, ale trzeba na to patrzeć z bardzo dużym dystansem i raczej jak na dobrze sprzedający się slogan reklamowy, który zresztą wiele mediów podchwyciło. Uzyskanie takiej ilości energii byłoby możliwe jedynie w warunkach idealnych i przy pełnej, niezakłóconej pracy paneli – a i w takich warunkach wątpliwym jest, żeby udało się tyle wygenerować. Dla przykładu, czterokrotnie większa farma fotowoltaiczna w Czernikowie (panele o mocy zainstalowanej 3,77 MW, zajmujące 24 000 m2) generuje 3,4 GWh energii rocznie. Oczywiście wiele zależy od miejsca, gdzie znajduje się instalacja i warunków tam panujących – przede wszystkim od rozkładu napromieniowania słonecznego. Jednak warunki panujące w Jinan i Czernikowie nie są od siebie drastycznie różne i można je do siebie porównywać1.

Należy szacować, że omawiany fragment jezdni w rzeczywistości będzie w stanie wygenerować ok. 1 GWh energii rocznie. Trzeba jednak brać pod uwagę dodatkowe czynniki, które będą znacząco obniżać ten wynik: zalegające na jezdni zabrudzenia i błoto, natężenie ruchu drogowego2, a także ustawienie paneli fotowoltaicznych. Przy budowie drogi możliwości optymalnego ustawienia ogniw fotowoltaicznych są bardzo ograniczone. Sprawia to, że cała instalacja nie działa tak efektywnie, jakby mogła. W Holandii przeprowadzono eksperyment – porównano ilość energii elektrycznej wygenerowanej przez tamtejszą „smart road” do paneli fotowoltaicznych zainstalowanych na dachu budynku przy tej drodze. Jak można się domyślić, więcej energii – i to dwukrotnie – wygenerowały te same panele znajdujące się na dachu. Niestety nie udostępniono konkretnych danych dla tego eksperymentu, ale i bez nich można przypuszczać, że proporcje w właśnie tak się kształtują. Dopóki jezdnia w Jinan nie będzie działać przynajmniej przez rok, jesteśmy zdani na przypuszczenia i szacunki oraz na to, że dane z jej działalności zostaną upublicznione, aby móc uczciwie ocenić ten eksperyment.

Wygenerowany prąd ma być doprowadzany do sieci. Jeśli będzie to nawet niecałe 1 GWh rocznie, to na pewno wystarczy na coś więcej niż zasilanie przylegającej infrastruktury drogowej. Ciekawą zaletą instalacji jest zwiększenie bezpieczeństwa na drodze w okresie zimowym, za sprawą ciepła generowanego przez panele, które będzie roztapiać zalegający na jezdni śnieg.

Bardzo dużą słabością projektu, której twórcy „smart road” będą musieli stawić czoło, są koszty. Budowa tylko tego jednego kilometra autostrady pochłonęła aż 17,7 mln RMB (ok. 2,7 mln USD). Jeśli do tych kosztów doliczymy brakującą infrastrukturę, która uczyniłaby z tego kilometra pełnoprawną „smart road”, to projekt przestaje być racjonalny ekonomicznie. Zbyt wysokie koszty budowy dróg tego typu podnoszono również w Holandii i we Francji. Przewyższają one znacząco budowę samej drogi i samodzielnej instalacji fotowoltaicznej razem wziętych. Biorąc pod uwagę jedynie względy finansowe, dużo bardziej opłacalne jest zbudowanie „zwykłej” drogi i budowa wzdłuż niej farmy fotowoltaicznej. Dodatkowo rodzi się pytanie o serwisowanie – czy w przypadku awarii któregokolwiek panelu, trzeba będzie usuwać warstwę betonu, aby móc się dostać do instalacji?

Niektóre media mylnie sugerują, że chińska instalacja jest pierwszą tego typu na świecie. W samych Chinach, w tym samym mieście, we wrześniu 2017 roku uruchomiono 160-metrowy pilotażowy fragment takiej drogi, zajmujący powierzchnię 660 m2. Ulokowano ją nieopodal siedzimy firmy, która jest odpowiedzialna za budowę drogi. Prace nad chińską wersją „smart road” rozpoczęły się w grudniu 2016 r., jednak pierwsza na świecie instalacja tego typu została oddana do użytku w 2013 r. w USA – jest to krótki chodnik wyłożony panelami fotowoltaicznymi, których moc zainstalowana to skromne 400 W. Pierwszą ścieżką rowerową, pokrytą panelami na długości 72 m – SolaRoad – można jeździć od 2014 r. w Amsterdamie. Ścieżka ta została wydłużona do 83 m i rocznie generuje ok. 3 MWh energii. Pierwszą jezdnię dla pojazdów mechanicznych zbudowano już na rok przed chińskim projektem. Wattway, bo tak ją nazwano, stworzono w mieście Orne we Francji. Jezdnia na długości 1 km jest pokryta 2 800 m2 paneli, które mają generować prawie 18 MWh energii rocznie. Podobnie, jak w przypadku odcinka w Jinan, dane pochodzą od dostawcy technologii i należy podchodzić do nich z dużą dozą ostrożności. Chińczycy nadal mogą pochwalić się palmą pierwszeństwa – otworzyli pierwszy na świecie fragment autostrady pokryty panelami fotowoltaicznymi. Jest to co prawda pierwszeństwo symboliczne i u niektórych może budzić uśmiech, ale w Chinach do takich wydarzeń przywiązuje się dużą wagę.

O powodzeniu projektu „smart road” będą decydować dwa czynniki. Po pierwsze musi on spinać się ekonomicznie. Trzeba albo obniżyć koszty instalowania paneli pod warstwą przezroczystego betonu albo całkiem zmienić koncepcję na tańszą alternatywę. Drugim, niemniej istotnym czynnikiem, jest rozwój elektromobilności, a wraz z nią technologii samochodów autonomicznych. Jeśli Chiny będą z dotychczasową determinacją rozwijać ten sektor gospodarki, to budowa nawet bardzo drogich inteligentnych dróg może okazać się konieczna dla powodzenia całego projektu. Realizacja na szeroką skalę koncepcji elektromobilności, ze „smart road” na czele, pozwoliłoby Chinom rozwiązać wiele problemów jednocześnie: inteligentne drogi stanowiłyby dodatkowe źródło „czystej” energii; mniej zanieczyszczeń z samochodów spalinowych oznacza czystsze powietrze; autonomiczne samochody usprawniające komunikację i zwiększające bezpieczeństwo na drogach. Jak istotna jest ta ostatnia kwestia wie każdy, kto miał okazję zderzyć się (nomen omen) z ruchem drogowym w dużych chińskich miastach.

Być może wraz z powodzeniem projektu „smart road” przyjdzie nowa jednostka miary: kW/km?

Autor: Kamil Sobieraj

 

1 Poziom nasłonecznienia w Jinan wynosi ok. 1 400 kWh/m[2] w skali roku. W Czernikowie jest to 1 100 kWh/m[2].

2 Niektóre szacunki mówią o tym, że w ciągu doby droga jest „zakrywana” przez pojazdy przez 10% czasu. Bardziej interesujące byłyby badania, ile ten odsetek wynosi w ciągu dnia, kiedy panele są najefektywniejsze.

 

Źródło zdjęcia: c1.staticflickr.com/6/5116/14073735004_0fc1cd8a13_b.jpg

Udostępnij:
  • 52
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
    52
    Udostępnienia
K. Sobieraj: „Smart Road” – droga do przyszłości Reviewed by on 16 stycznia 2018 .

Pod koniec minionego roku w stolicy chińskiej prowincji Shandong – Jinan – oddano do użytku szczególny fragment autostrady, który ma służyć nie tylko do jazdy samochodem, ale również do…generowania energii. Jest to element koncepcji „smart road” (albo „smart highway”), która zakłada tworzenie inteligentnych dróg, po których będą poruszać się autonomiczne samochody elektryczne, ładowane w trakcie

Udostępnij:
  • 52
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
    52
    Udostępnienia

O AUTORZE /

Avatar

Pozostaw odpowiedź