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Carreteras solares: una falla de ingeniería


¿Recuerda Solar Roadways? Como nuevo recordatorio, Solar Roadways se volvió enormemente viral hace unos años después de afirmar que era la solución definitiva a la crisis energética global. La idea era implementar paneles solares en la carretera para producir electricidad. Los paneles supuestamente también iban a iluminar las carreteras con diferentes patrones de LED reemplazando las líneas pintadas. Para el invierno, los serpentines de calefacción podrían derretir la nieve y el hielo, todo mientras generan electricidad y requieren menos mantenimiento. Parece demasiado bueno para ser verdad. Y resulta que lo es.

Después de años de desarrollo y millones de dolares (incluso financiacion gubernamental), todas las carreteras solares instaladas en la actualidad no producen una producción de energía rentable. Los caminos son costosos y producen mucha menos electricidad de la que se podría producir si el dinero se usara en una granja solar, o simplemente colocándolos al costado del camino. Sin embargo, no es el único defecto al convertir carreteras en paneles solares gigantes.

Una falla de ingeniería

Con la red mundial de carreteras que abarca una impresionante 16,3 millones de kilómetros, parece razonable que cubrirlos con carreteras solares podría generar una cantidad sustancial de electricidad. Suponiendo que la carretera promedio tiene 8 metros de ancho, el área acumula una enorme130,400,000metros cuadrados. Colocar paneles solares en una mera fracción, en teoría, debería generar suficiente energía para todo el mundo. Sin embargo, solo se puede lograr en las mejores condiciones, cuando los paneles solares están expuestos a la luz solar directa. El mayor incentivo del proyecto fue su capacidad para amortizarse a sí mismo o su rendimiento.

El mayor incentivo del proyecto fue su capacidad para amortizarse o su retorno de la inversión (ROI). Aunque hasta el momento (y han pasado casi 7 años en la fabricación), ninguna carretera solar ha mantenido un ingreso positivo de flujo de efectivo. En cambio, los proyectos han causado una serie de problemas que requirieron un mantenimiento extenso. Aunque la tecnología ha estado en desarrollo durante años, la idea aún no es viable. Sin embargo, tiene sentido.

No hay suficiente luz

En una granja solar tradicional, los paneles solares están orientados hacia el sol para maximizar la eficiencia. En granjas más avanzadas, los paneles están hechos para rastrear el sol, mejorando aún más la cantidad de energía que puede extraer. De la energía que produce el sol, un panel solar típico solo puede absorber alrededor del 20%. Optimizar la cantidad de luz a la que están expuestos los paneles es imperativo para ejecutar un sistema rentable.

Por otro lado, las carreteras solares que se colocan planas minimizan la exposición de los paneles a la luz solar directa, el ángulo óptimo para absorber la luz. Dado que los paneles permanecen no paralelos durante la mayor parte del día, se desvía una cantidad significativa de luz, lo que provoca importantes pérdidas de energía. Colocar un resultado plano de un panel solar resultará en un60 por ciento de pérdida de energía en comparación con un panel solar de seguimiento. La ya pequeña cantidad de energía disponible está aún más restringida por el entorno que la rodea. En las mejores condiciones, los paneles se encuentran en una grave desventaja, sin tener en cuenta el desgaste constante al que estarán expuestos durante toda su vida útil.

[Fuente de la imagen:Thunderf00t a través de YouTube]

Los LED son difíciles de ver durante el día.

Una de las características de las carreteras fue incluir LED que reemplazarían la necesidad de pintar líneas. Sin embargo, se debe lograr un equilibrio crítico haciendo que las luces sean visibles, pero sin consumir demasiada energía para que sea un sistema ineficiente. Con los LED actuales, el consumo de energía sigue siendo demasiado alto y las luces se apagan demasiado rápido para que sea una solución económicamente viable. Los LED en los semáforos usan blindaje para bloquear la luz solar directa. En la carretera, las luces solares de la carretera estarían constantemente expuestas a la luz solar directa. Las luces serían increíblemente difíciles de ver durante el día. Por la noche, serían fácilmente visibles, pero causa un problema inherente. Sin energía producida por la noche, las luces estarían extrayendo electricidad directamente de la red. Sin baterías, la electricidad actúa como un sistema de úselo o piérdalo. Las carreteras solares que se utilizan hoy en día enfrentan este importante problema.

Colocar una hoja de papel en blanco refleja la mayor parte de la luz que la incide. La mayor parte de la energía a la que está expuesta se utiliza para generar luz. En otras palabras, los LED no pueden producir más luz que una hoja de papel en blanco en un día brillante.

Teniendo en cuenta que los paneles solares solo pueden extraer alrededor del 20% de la energía del sol, los LED solo pueden generar el 20% de la luz en comparación con la luz que emana del papel. En las mejores condiciones, la luz solo puede igualar la del 20% de la luz que incide en los paneles. Por la noche, las luces funcionan muy bien. Durante el día, eran casi invisibles.

Sin embargo, decidido a probar la teoría, un equipo instaló una pequeña sección de carreteras solares en los EE. UU., Pero los resultados no fueron impresionantes. Desafortunadamente, la pequeña exposición se rompió en un día, luego se incendió algún tiempo después. Además, las luces apenas se podían ver incluso en ángulos directos a la carretera. A principios de este año, los paneles recibieron una actualización, pero las luces siguen siendo increíblemente difíciles de ver sin estar en un ángulo alto, lo opuesto a los ángulos que los conductores verían.

La iluminación LED es apenas visible durante el día[Fuente de la imagen:Thunderf00t a través de YouTube]

Restringir aún más la capacidad de las carreteras para producir electricidad se debe a las propiedades del vidrio en sí. El vidrio es increíblemente suave en comparación con el material de carretera tradicional. Con una capa de vidrio, la suciedad y las rocas se acumularán en la superficie y actuarán como un material abrasivo que rayará y desgastará la carretera rápidamente. Los pequeños fragmentos de vidrio que se producen también pueden representar un peligro para la salud si se ingieren.

Se consideraron polímeros avanzados para construir las carreteras, sin embargo, la mayoría de los polímeros son costosos de fabricar en cantidades suficientes para construir una carretera capaz de resistir la fuerza constante del tráfico. El material también suele estar hecho de combustibles fósiles, lo que anula el propósito de usar paneles solares para reducir la huella de carbono.

A medida que los paneles se desgastan, el material de vidrio se vuelve opaco. La claridad del vidrio degradaría significativamente la capacidad de los paneles para captar luz. El desafío va en aumento. El costo de implementar el sistema nunca podría exceder la eficiencia y la viabilidad de simplemente instalar los paneles solares en arreglos mucho más eficientes.

La idea de reemplazar el asfalto por un panel de vidrio es aún más absurda una vez que se considera el costo. Actualmente, no hay ningún recubrimiento disponible que pueda resistir la fuerza de los vehículos en movimiento y al mismo tiempo producir electricidad.

Es absurdamente caro

Cubrir las 48 carreteras estatales del sur con carreteras solares (aproximadamente 6 billonesmetros cuadrados) produciríatres vecesmás electricidad que el consumo anual de energía de los Estados Unidos, una afirmación de Solar Roadways. La cifra es precisa, sin embargo, no tiene en cuenta el costo de un proyecto tan astronómico. El cálculo del costo de las materias primas para el vidrio revela que cubrir un área tan extensa costará más de20 billones de dólares. Más bien desafortunadamente, es10 veces el presupuesto federal. Teniendo en cuenta el costo de los paneles solares, la instalación y otros materiales, el precio será significativamente más alto.

La idea es divertida de imaginar. Sin embargo, con los materiales disponibles en la actualidad, la idea no es del todo factible. Se requiere mucha más investigación para desarrollar una solución viable. Sin embargo, puede ser una mejor idea adaptar la ubicación de los paneles y colocarlos en lugares donde puedan estar bajo la luz solar directa. Construir un refugio sobre las carreteras y cubrir el techo con paneles solares es más práctico y significativamente más eficiente. Quizás introducir una cubierta de carretera que se extienda por encima de la carretera con paneles solares en la parte superior podría ser una posible solución. Sin embargo, por el momento, el costo sigue siendo demasiado alto.

Con la tecnología actual, la mejor solución puede ser invertir en tecnologías actuales que ya son soluciones viables. Podría sersignificativamentemás eficiente para hacer funcionar los paneles solares a lo largo de la carretera donde no están sujetos a condiciones difíciles, son más fáciles de mantener y tienen una mentalidad mucho más económica. Además, los paneles se pueden inclinar o hacer para seguir el sol, maximizando la potencia disponible para ellos.

Qué progreso se ha hecho

Hasta ahora, se han instalado algunos proyectos solares en todo el mundo. Algunos de ellos funcionan mejor que otros, pero en su conjunto, no generan mucha electricidad, mucho menos de lo que se podría esperar si el dinero que financió el proyecto se utilizara en granjas solares tradicionales.

Con la inauguración de una carretera solar en los EE. UU. Hace unos años, los resultados fueron bastante decepcionantes. Las luces estaban tenues y se rompió poco después. Los LED recibieron una actualización, sin embargo, los resultados aún no son excelentes. A pesar de los fracasos económicos y prácticos, una promesa que hizo la empresa se mantuvo: su capacidad para derretir nieve. Lo que tiene sentido dada la cantidad de energía que consumen las luces.

[Fuente de la imagen:Thunderf00t a través de YouTube]

Hasta el momento, la compañía aún tiene que producir información sobre si realmente pueden producir electricidad. A partir de ahora, es una vía solar que no puede generar energía y no se puede conducir.

Mejorando la ciencia

Los avances tecnológicos se realizan todo el tiempo. La humanidad moderna se nutre de la innovación. Aunque hay muchas buenas ideas, las carreteras solares diseñadas para automóviles no es una de ellas.

El diseño es demasiado caro, poco fiable yNo funciona. Con la tecnología disponible en la actualidad, no es factible diseñar un proyecto de este tipo. En lugar de utilizar el tiempo y el dinero para desarrollar proyectos científicos poco prácticos, se podrían hacer avances reales como financiar un proyecto.funcionalgranja solar que esprobado trabajar.

Quizás en el futuro, habrá un material que pueda resistir las tensiones del tráfico y pueda producir electricidad. Ese momento, sin embargo, no es ahora. La idea es increíblemente genial, pero desafortunadamente, también es totalmente impráctica.

Además, un gran agradecimiento para aquellos que están dispuestos acriticar constructivamenteafirmaciones extravagantes. Sin crítica, la ciencia no puede progresar. Es genial pensar fuera de la caja, sin embargo, también es importante invertir tiempo en soluciones más prácticas. Aunque es una gran idea, es una idea que simplemente no puede funcionar, no todavía es decir.

Para obtener más información sobre el error de ingeniería que son las carreteras solares, aquí hay algunos videos fantásticos para ver.

Escrito por Maverick Baker


Ver el vídeo: Solucionando pequeña falla en calentador solar (Diciembre 2021).