Volgens sommige schattingen is ongeveer 0,2 - 0,5 procent van het landoppervlak van de wereld bedekt met wegen. En die ratio zou tegen 2050 met 60% moeten stijgen. Er is verbazingwekkend veel ruimte gereserveerd voor wegen, en in feite worden ze meestal alleen gebruikt voor transport. Wat als je ze energie laat opwekken? China bouwt een van 's werelds eerste zonnesporen. Zouden snelwegen met zonne-energie de energiecentrales van de toekomst kunnen zijn?
Een van de voordelen van fossiele brandstoffen ten opzichte van hernieuwbare energiebronnen is de energiedichtheid. De reden is vrij simpel: fossiele brandstoffen zijn hernieuwbare energie die zich gedurende miljoenen jaren ophoopt. Olie, steenkool, aardgas - dit zijn allemaal energiereserves die zijn gecreëerd uit planten (en de dieren die deze planten aten) en duizenden jaren lang zonne-energie hebben verzameld door middel van fotosynthese. Het blijkt dat fossiele brandstoffen energie-intensiever zijn dan het gebruik van zonne-energie in realtime.
Simpel gezegd: fossiele brandstoffen hebben veel minder land nodig om energie op te wekken dan zonnepanelen.
Een van de grootste obstakels bij het gebruik van hernieuwbare energiebronnen is de fysieke ruimte die nodig is om die bronnen te bedienen. En ons steeds toenemende energieverbruik maakt het allemaal een probleem. Primaire energie - de totale hoeveelheid energie die mensen uit alle bronnen verbruiken - omvat fossiele brandstoffen en hernieuwbare bronnen. In 2016 verbruikten we 478 TW aan primaire energie, en dit aantal groeit elk jaar.
Als je bijvoorbeeld in al onze energiebehoeften wilt voorzien met maïs bio-ethanol, dat een energieproductiedichtheid heeft van 0,2 watt per vierkante meter (een van de ergste biobrandstoffen), heb je ongeveer 2 x 1015 vierkante meter land nodig om maïs te verbouwen. Helaas is dit meer dan vier keer het aardoppervlak.
Tegenstanders van hernieuwbare energie gebruiken dit voorbeeld om te laten zien dat infrastructuur voor hernieuwbare energie simpelweg niet mogelijk is. Maar dit is overdreven; de energiedichtheid voor zonnepanelen kan 20 W / m2 of zelfs meer bereiken, en het aardoppervlak is hiervoor voldoende. Het is ook vermeldenswaard dat de energie die door zonnepanelen wordt geproduceerd, de vorm van elektriciteit van hoge kwaliteit is.
Aangezien het verlaten van fossiele brandstoffen betekent dat we elektriciteit moeten gebruiken in plaats van brandstof te verbranden, wat vaak efficiënter is, zouden we minder primaire energie verbruiken in een wereld zonder fossiele brandstoffen; Energiecentrales op fossiele brandstoffen zijn niet 100% efficiënt, en sommige verliezen tot 70% van hun primaire energie wanneer ze worden omgezet in elektriciteit. De schaal van hernieuwbare bronnen die traditionele energiebronnen zouden kunnen vervangen, zal echter veel land vergen.
Het is niet meer dan normaal dat veel mensen wegennetwerken als een optie beschouwen.
Promotie video:
Aangezien het land al bedekt is met wegen, zal de milieuschade vrij laag zijn. Dergelijke energiecentrales zullen niet lijden onder de afgelegen problemen waarmee we in de Sahara te maken kunnen krijgen; voor reparatie en onderhoud is het voldoende om ze te bereiken … over de weg. Voeg LED's toe en markeringen, verkeersborden, lichten en randen verschijnen. Je zou zelfs kunnen dromen dat auto's op een dag draadloos energie zullen ontvangen, simpelweg door over zulke wegen te rijden.
Het lijkt erop dat dit volkomen onmogelijk is. Maar nee, zonnewegen hebben veel steun van overheden en bedrijven.
In China besloten ze om 2 kilometer zonnepanelen op te sluiten in een sandwich tussen transparant asfalt en een laag isolatoren. En dit is de allerlaatste poging om iets te doen. Solar Roadways, een startup in Idaho, heeft al $ 2 miljoen opgehaald voor ontwikkeling op Indiegogo. Scott Bryusov, oprichter van het bedrijf, onthulde een prototypeweg in de achtertuin die zou kunnen voorzien in de helft van de energiebehoeften van de VS. Helaas zullen Solar Roadways meer investeringen moeten aantrekken en de sceptische barrière moeten overwinnen. David Biello merkte in een artikel in Scientific American op dat "glas voor dergelijke wegen gehard en zelfreinigend moet zijn en in staat moet zijn om zelfs in barre weersomstandigheden licht naar batterijen over te brengen - dergelijk glas bestaat gewoon niet."
De Chinese methode gebruikt een nieuw transparant asfalt in plaats van glas en lost het probleem van materiaalwetenschappers op, aangezien het 10 keer meer druk kan weerstaan dan conventioneel asfalt. Het aanleggen van zonnewegen is geen zaak van één persoon of één land; prototypes zijn gemaakt in Nederland - het SolaRoad-fietspad, en in Frankrijk - het lijkt erop dat ze zelfs de eerste zonneweg hebben aangelegd. Dergelijke projecten wekken al jaren energie op, dus het idee is in principe haalbaar. Helaas is er een enorme kloof tussen "in principe realiseerbaar" en "praktisch".
Bijvoorbeeld de prijs. Er is een schatting van de Solar Roadways van Scott Bryusov, de kosten voor het vervangen van Amerikaanse wegen door zonne-energie zullen $ 56 biljoen bedragen, dus crowdfunding zal de kosten niet dekken (tenzij iedereen op de planeet betaalt voor de Bryusov-zaak). Er is een consensus in elke regering over investeringen in infrastructuur, maar het is onwaarschijnlijk dat zonnewegen ongehinderd worden gefinancierd. De Chinese zonneweg kost $ 458 per vierkante meter, terwijl de Bryusov-weg $ 746 kost. Beter, maar niet veel.
Het is duidelijk dat elke echte oplossing voor onze energiecrisis radicaal en omvangrijk moet zijn. Soortgelijke drastische plannen om de Sahara in een gigantisch zonnepaneel te veranderen of kooldioxide uit de atmosfeer te zuigen, zullen ook biljoenen dollars waard zijn.
Maar naast de kosten is er ook een zeer belangrijke vraag of dit zal werken als een oplossing voor de energiecrisis. Wegen zijn niet altijd op optimale locaties voor zonnepanelen aangelegd, en ze hebben mogelijk niet de ideale hoek voor zonnepanelen. Als het stofzuigen van zonnepanelen in de Sahara een probleem is, dan kan het goed en schoon houden van wegen een nachtmerrie worden voor een technicus. Het is moeilijk te begrijpen waarom het niet goedkoper of beter zou zijn om panelen parallel aan de weg te plaatsen.
En de prototypes zelf …
Een prototype van een weg in Nederland presteerde naar verluidt 'beter dan verwacht' en genereerde '70 kilowattuur per vierkante meter per jaar'. Maar 70 kWh is niet veel. Als u uw auto op zo'n weg wilt opladen, geeft 1 vierkante meter u 500 kilometer per jaar in uw Tesla; de gemiddelde auto rijdt echter 15.000 kilometer per jaar, dus die 500 kilometer zal een druppel in de emmer zijn.
Hoe zit het met het probleem van de energiedichtheid? Opschaling van het Nederlandse prototype resulteert in een dichtheid van 8 watt per vierkante meter. Als je 56 biljoen aan zonnewegen uitgeeft, bedek je ongeveer 7,5 x 1010 vierkante meter met panelen en krijg je 600 GW aan elektriciteit. Niet slecht - ongeveer dezelfde hoeveelheid energie die de Verenigde Staten per dag verbruiken. Maar voor 56 biljoen kon men iets beters bedenken.
De drive om een zonneweg aan te leggen in China is op zijn eigen manier symbolisch. Het land is op zoek naar innovatieve energieoplossingen. Wie weet, misschien worden zonnewegen ooit goedkoop en efficiënt genoeg om werkelijkheid te worden. In het ergste geval zal dit project ons afleiden van het vinden van betere oplossingen. Op zijn best krijgt de weg nog een afspraak.
Ilya Khel
