Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: XXXI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 28 апреля 2015 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Электротехника

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
ТЕХНОЛОГИЯ “SOLARROYDWAYS ” // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XXXI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 4(30). URL: http://sibac.info/archive/technic/4(30).pdf (дата обращения: 29.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
Диплом лауреата
отправлен участнику

ТЕХНОЛОГИЯ  “SOLARROYDWAYS

Попелло  Егор  Сергеевич

студент  3  курса,  архитектурно-строительный  факультет  ОГУ,  РФ,  г.  Оренбург

Е-mail mouse-ka001@mail.ru

Раимова  Альфия  Талгатовна

научный  руководитель,  доцент  Оренбургского  государственного  университета,  РФ,  г.  Оренбург

 

 

Разработка  альтернативных  источников  энергии,  сегодня  это  основная  проблема  человечества  и  фотопреобразователи  —  одна  из  наиболее  перспективных  альтернатив.  Автономные  фотоэлектрические  системы  являются  независимыми  источниками  энергоснабжения  на  основе  альтернативной  энергии.  Электроснабжение  с  использованием  экологически  чистой  энергии  Солнца  направлено,  прежде  всего,  на  энергосбережение  имеющихся  природных  энергетических  ресурсов.  Актуальность  проблемы  энергосбережения  в  современном  мире  и  обусловило  выбор  темы  исследования.

Преобразование  солнечной  энергии  базируется  на  внутреннем  фотоэффекте  (см.  Рис.  1)  [1,  c.  35].

 

Рисунок  1.Внутренний  фотоэффект

 

Суть  эффекта  заключается  в  том,  что  под  влиянием  солнечной  энергии  происходит  перераспределение  электронов  по  энергетическим  состояниям  в  полупроводниках  и  диэлектриках.  Эффект  проявляется  в  изменении  концентрации  носителей  тока  и  приводит  к  появлению  вентильного  фотоэффекта.  В  результате  чего  происходит  увеличение  электрической  проводимости  (см.  Рис.  2).

Прямое  преобразование  солнечной  энергии  в  электрическую  энергию.  [2]

 

Рисунок  2.  Вентильный  фотоэффект

 

Сенсацией  в  области  использования  солнечной  энергии  стала  разработка  американских  инженеров.  Проект  подразумевает  превращение  дороги  в  интерактивную  систему  под  названием  SolarRoadways  (Солнечные  пути). 

Суть  проекта  заключается  в  замене  традиционного  дорожного  покрытия  интерактивными  панелями  (см.  Рис.  3),  в  которые  будут  встроены  солнечные  батареи.  Эти  панели  выступят  в  роли  огромной  солнечной  электростанции,  которая  будет  снабжать  энергией  и  саму  дорожную  инфраструктуру,  и  придорожные  заведения,  строения,  небольшие  города.  Дорожная  разметка  при  этом  становится  интерактивной,  благодаря  чему  на  полотно  выводятся  любые  изображения  и  информация  [4].

 

Интерактивные панели

Рисунок  3.  Интерактивная  панель

 

Реализация  проекта  предполагается  следующим  образом:  после  замены  существующего  дорожного  полотна  на  солнечные  батареи  они  накрываются  сверхпрочным  прозрачным  материалом  на  основе  стекла,  который  способен  выдерживать  постоянную  транспортную  нагрузку.  С  помощью  подобной  схемы,  по  мнению  разработчиков,  можно  сделать  ненужными  ряд  стандартных  электростанций  [3,  c.  52].

Такая  дорога  будет  зимой  самоочищаться  от  снега  и  льда  благодаря  легкому  прогреву.  В  то  же  время  дорожные  знаки  приобретут  интерактивность  и  будут  управляться  от  дороги,  а  разметка  будет  высвечиваться  светодиодами,  встроенными  в  полотно.  Также  предполагается,  что  от  такого  дорожного  полотна  будет  возможна  бесконтактная  зарядка  электромобилей.

Покрытие  SolarRoadways  включает  три  слоя  (см.  Рис.  4):

1-й  слой  (внешний)  —  это  сверхпрочное  стекло,  способноевыдерживать,  не  прогибаясь,  (чтобы  не  повредить  солнечные  панели)  массы  даже  тяжелых  грузовиков;

2-й  слой  —  электронный,  который  включает  микропроцессоры,  нагревательные  элементы  для  защиты  от  снега,  солнечные  панели,  подсветку;

3-й  слой  —  коммуникационный,  через  который  электроэнергия,  добытая  дорогой,  будет  поступать  внешним  потребителям.

 

Слои интерактивных панелей

Рисунок  4.  Покрытие  SolarRoadways

 

Прототип  панелей  был  тщательно  протестирован,  и  смог  выдержать  воздействие  даже  самых  тяжёлых  грузовиков.  При  этом  в  производстве  панелей  можно  использовать  переработанное  сырьё  —  прототипы  на  10  %  состояли  из  переработанного  стекла.

Несомненно,  вызывает  интерес  применения  датчиков  давления,  с  помощью  которых  создатели  проекта  предлагают  обнаруживать,  например,  сломавшийся  автомобиль,  стоящий  на  полосе  движения,  или  перебегающее  дорогу  крупное  животное  (см.  Рис.  5).  Соответствующее  предупреждение  будет  выводиться  прямо  на  дорогу,  и  все  приближающиеся  к  опасному  месту  водители  его  увидят.  Подобные  датчики  помогут  человеку,  наступившему  на  панели  в  полной  темноте  —  покрытие  подсветит  ему  путь  снизу.  Одновременно  с  этим  примерно  за  двести  метров  от  пешехода  для  автомобилистов  появится  предупреждение  о  переходящем  дорогу  человеке,  и  предложение  сбросить  скорость.

 

http://www.novate.ru/files/u4755/solarroad-3.jpg

Рисунок  5.  Покрытие  SolarRoadways

 

Концепция  SolarRoadways  подразумевает  превращение  дорог  в  электростанции,  имеющие  огромный  энергетический  потенциал.  Такие  дороги-электростанции  будут  способны  заменить  свои  опасные,  вредные,  аналоги  (см.  Рис.  6).

 

http://www.vestiturkey.com/d/news/6693.jpg

Рисунок  6.  Атомная  АЭС

 

В  течение  светлой  части  суток  дороги  сами  будут  производить  электричество,  получая  свет  от  Солнца.Учитывая  огромнейшие  размеры  дорожной  сети,  это  позволит  стране  практически  полностью  избавиться  от  традиционных  источников  энергии  —  ГЭС,  АЭС  и  т.  д.

 

http://www.plotina.net/images/5a0cdecffd3b_F66E/image.png

Рисунок  7.  Саяно-Шушенская  ГЭС

 

Конечно,  потребуются  огромнейшие  инвестиции,  сравнимые  с  годичным  бюджетом  США,  но  в  перспективе  проект  принесет  бесконечное  количество  пользы,  и  означенные  выше  затраты  вернутся  с  лихвой.

Причем,  технология  SolarRoadways  подразумевает  не  просто  установку  солнечных  панелей  на  шоссе  вместо  асфальта,  а  превращение  самой  дороги  в  интеллектуальную  многофункциональную  систему,  которая  сможет  заряжать  аккумуляторы  электромобилей  (см.  Рис.  8).

 

http://ko.com.ua/files/u5101/lsu4kwmx.jpg

Рисунок  8.  Электромобиль  на  зарядной  станции

 

Эти  новые  дороги  смогут  также  сами  себя  очищать  от  снега,  прогреваясь  до  определенной  температуры  с  помощью  резистивных  элементов.

Более  того,  использовать  SolarRoadways  можно  не  только  на  междугородних  шоссе,  но  и  в  частной  практике,  превращая  в  солнечные  электростанции  дорожки  во  дворах  домов,  спортивные  площадки,  паркинги  и  прочие  горизонтальные  поверхности.

 

Solar Roadways: как превратить дороги в электростанции

Рисунок  9.  Технология  в  частной  практике

 

Технология  SolarRoadwaysне  является  единственной  в  поиске  направленийпо  использованию  солнечной  энергии.  Так  уже  находит  применение  реализованное  на  практике  фотоэлектрическое  зарядное  устройство  ФЗУ5-5  с  разъемом  USB,  принцип  действия,  которого  основан  на  внутреннем  фотоэффекте.  Складные  фотозарядные  устройства,  применяемые  для  электропитания  мобильных  телефонов,  навигаторов  и  других  электронных  устройств  с  соответствующими  характеристиками  энергопотребления,  выполняются  из  монокристаллического  кремния  с  антибликовым  покрытием  на  тканевой  основе.  Производителем  ставится  срок  службы  не  менее  20  лет.

Интерес  представляют  и  разработки  французской  компании  Wysips,  представившей  на  выставке  CTIA  прозрачную  фотоэлектрическую  пленку,  которая  может  быть  наклеена  на  сенсорный  экран  смартфона,  как  впрочем,  и  на  любой  другой  экран.  Пленка  не  искажает  изображение,  а  также  не  уменьшает  функциональные  возможности  устройства,  при  этом  обеспечивая  мощность  0,25  Вт.

Другую,  не  менее  интересную  интерпретацию  зарядного  устройства,  представил  французский  дизайнер  Вивьен  Мюллер,  разработавший  фотоэлектрическое  зарядное  устройство  PhotonSynthesis  (Фотосинтез)  для  мобильных  телефонов,  фотоаппаратов  и  другой  портативной  электроники  в  виде  дерева  с  57  листьями-солнечными  панелями,  с  помощью  которых  аккумуляторы  заряжаются  солнечной  энергией  (см.  Рис.  10). 

.

solar tree - солнечное дерево, или фотоэлектрическое зарядное устройство

Рисунок  10.  Фотоэлектрическое  зарядное  устройство  PhotonSynthesis

 

Накопленная  в  течение  солнечного  дня  энергия  может  быть  использована  в  любое  время  суток  [4].

В  заключение,  следует  отметить,  что  современная  фотоэлектрическая  система  производит  экологически-чистую  электроэнергию,  не  загрязняющую  окружающую  среду.  Защита  окружающей  среды  и  ее  очищение  от  вредных  выбросов  углекислого  газа,  уменьшение  парникового  эффекта  —  это  важные  преимущества,  которые  дают  фотоэлектрические  модули.  Эксплуатация  солнечных  установок  не  только  позволяет  пользоваться  бесплатным  электричеством,  но  и  сокращает  выбросы  углекислого  газа  на  тысячи  тонн  в  год.  Солнечная  энергия  на  службе  у  человека  —  одно  из  современных  решений  проблемы  безопасного  энергообеспечения  «зеленой  энергией».

 

Список  литературы:

1.Васильев  А.М.  Полупроводниковые  фотопреобразователи.  /А.М.  Васильев,  А.П.  Ландсман.  М.:  Советское  радио,  1971.  —  246  с.

2.Официальный  сайт  Solar  Roadways  —  [Электронный  Ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.solarroadways.com/  (дата  обращения  7.02.2015). 

3.Фаренбрух  А.  Солнечные  элементы:  теория  и  эксперимент  /Р.  Бьюб,  Пер.  с  англ.  под  ред.  М.М.  Колтуна.  М.:  Энергоатомиздат,  1987.  —  280  с.

4.Электрик  Инфо  —  [Электронный  Ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://electrik.info/main/news/614-alternativnye-istochniki-energii.html  (дата  обращения  6.02.2015). 

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
Диплом лауреата
отправлен участнику

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.