Según algunas estimaciones, alrededor del 0,2-0,5 por ciento de la superficie terrestre del mundo está cubierta por carreteras. Y esa proporción debería aumentar en un 60% para 2050. Hay una cantidad asombrosa de espacio reservado para las carreteras y, de hecho, en su mayoría se utilizan solo para el transporte. ¿Y si los haces generar energía? China está construyendo una de las primeras pistas solares del mundo. ¿Podrían las carreteras revestidas de energía solar ser las centrales eléctricas del futuro?
Una de las ventajas de los combustibles fósiles sobre las fuentes de energía renovables es la densidad energética. La razón es bastante simple: los combustibles fósiles son energía renovable que se acumula durante millones de años. Petróleo, carbón, gas natural: todas estas son reservas de energía que se crearon a partir de plantas (y los animales que comieron estas plantas) y acumularon energía solar durante miles de años a través de la fotosíntesis. Resulta que los combustibles fósiles consumen más energía que el uso de energía solar en tiempo real.
En pocas palabras: los combustibles fósiles requieren mucha menos tierra para generar energía que los paneles solares.
Uno de los mayores obstáculos para el uso de fuentes de energía renovables es el espacio físico requerido para dar servicio a esas fuentes. Y nuestro creciente consumo de energía hace que todo sea un problema. La energía primaria, la cantidad total de energía consumida por los seres humanos de todas las fuentes, incluye combustibles fósiles y fuentes renovables. En 2016, consumimos 478 TW de energía primaria, y este número crece cada año.
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Por ejemplo, si desea satisfacer todas nuestras necesidades energéticas con bioetanol de maíz, que tiene una densidad de producción de energía de 0,2 vatios por metro cuadrado (una de las peores entre los biocombustibles), necesita aproximadamente 2 x 1015 metros cuadrados de tierra para cultivar maíz. Desafortunadamente, esto es más de cuatro veces la superficie de la Tierra.
Los opositores a las energías renovables utilizan este ejemplo para demostrar que la infraestructura de energía renovable simplemente no es posible. Pero esto es una exageración; la densidad de energía de las matrices solares puede alcanzar los 20 W / m2 o incluso más, y la superficie de la Tierra es suficiente para ello. También vale la pena señalar que la energía producida por los paneles solares es en forma de electricidad de alta calidad.
Dado que alejarse de los combustibles fósiles significa usar electricidad en lugar de quemar combustible, que a menudo es más eficiente, consumiríamos menos energía primaria en un mundo sin combustibles fósiles; Las plantas de energía de combustibles fósiles no son 100% eficientes y algunas pierden hasta el 70% de su energía primaria cuando se convierten en electricidad. Sin embargo, la escala de fuentes renovables que podrían reemplazar las fuentes de energía tradicionales requerirá una gran cantidad de terreno.
Es natural que muchas personas consideren las redes de carreteras como una opción.
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Teniendo en cuenta que el terreno ya está cubierto de carreteras, el daño ambiental será bastante bajo. Tales centrales eléctricas no sufrirán los problemas de lejanía que podríamos enfrentar en el Sahara; para reparación y mantenimiento bastará con llegar a ellos … por carretera. Agregue LED y aparecerán marcas, señales de tráfico, luces y bordes. Incluso se podría soñar que algún día los automóviles recibirán energía de forma inalámbrica con solo viajar por esas carreteras.
Parecería que esto es completamente imposible. Pero no, las carreteras solares cuentan con mucho apoyo de gobiernos y empresas.
En China, decidieron encerrar 2 kilómetros de paneles solares en un sándwich entre asfalto transparente y una capa de aislantes. Y este es el último intento de hacer algo. Solar Roadways, una startup con sede en Idaho, ya ha recaudado $ 2 millones para el desarrollo de Indiegogo. Scott Bryusov, fundador de la empresa, presentó un prototipo de camino en el patio trasero que podría satisfacer la mitad de las necesidades energéticas de Estados Unidos. Desafortunadamente, Solar Roadways tendrá que atraer más inversiones y superar la barrera escéptica. David Biello señaló en un artículo de Scientific American que "el vidrio para tales carreteras debe ser templado, autolimpiante y capaz de transmitir luz a las baterías incluso en condiciones climáticas extremas; dicho vidrio simplemente no existe".
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El método chino utiliza un nuevo asfalto transparente en lugar de vidrio y resuelve el problema de los científicos de materiales, ya que puede soportar 10 veces más presión que el asfalto convencional. La construcción de carreteras solares no es asunto de una sola persona ni de un país; Se crearon prototipos en los Países Bajos, el carril bici SolaRoad, y en Francia, parece que incluso construyeron la primera carretera solar. Estos proyectos llevan varios años generando energía, por lo que en principio la idea es factible. Desafortunadamente, existe una gran brecha entre "en principio realizable" y "práctico".
Por ejemplo, el precio. Hay una estimación de Solar Roadways de Scott Bryusov, el costo de reemplazar las carreteras estadounidenses con solares será de $ 56 billones, por lo que ningún crowdfunding cubrirá los costos (a menos que todos en el planeta paguen por el caso Bryusov). Existe un consenso en cualquier gobierno sobre la inversión en infraestructura, pero es poco probable que las carreteras solares se financien sin obstáculos. La carretera solar china cuesta $ 458 por metro cuadrado, mientras que la carretera Bryusov cuesta $ 746. Mejor, pero no mucho.
Evidentemente, cualquier solución real a nuestra crisis energética debe ser radical y masiva. Esquemas drásticos similares para convertir el Sahara en un panel solar gigante o absorber dióxido de carbono de la atmósfera también valdrán billones de dólares.
Pero junto con el costo, también existe una cuestión muy importante de si esto funcionará como una solución a la crisis energética. Las carreteras no siempre se construyeron en ubicaciones óptimas para los paneles solares y es posible que no estén en el ángulo ideal para los paneles solares. Si limpiar los paneles solares en el Sahara del polvo es un problema, mantener las carreteras funcionando y limpias al mismo tiempo puede convertirse en una pesadilla para los técnicos. Es difícil entender por qué colocar paneles paralelos a la carretera no sería más barato ni mejor.
Y los propios prototipos …
Se informó que un prototipo de carretera en los Países Bajos funcionaba "mejor de lo esperado", generando "70 kilovatios-hora por metro cuadrado por año". Pero 70 kWh no es mucho. Si desea cargar su automóvil en una carretera de este tipo, 1 metro cuadrado le dará 500 kilómetros al año en su Tesla; sin embargo, el automóvil promedio recorre 15.000 kilómetros al año, por lo que esos 500 kilómetros serán una gota en el océano.
¿Qué pasa con el problema de la densidad de energía? La ampliación del prototipo holandés dará como resultado una densidad de 8 vatios por metro cuadrado. Si gasta 56 billones en carreteras solares, cubre aproximadamente 7,5 x 1010 metros cuadrados con paneles y obtiene 600 GW de electricidad. No está mal, aproximadamente la misma cantidad de energía que consume Estados Unidos por día. Pero por 56 billones uno podría pensar en algo mejor.
El impulso para construir una carretera solar en China es simbólico a su manera. El país busca soluciones energéticas innovadoras. Quién sabe, tal vez algún día las carreteras solares sean lo suficientemente baratas y eficientes como para convertirse en una realidad. En el peor de los casos, este proyecto nos distraerá de encontrar mejores soluciones. En el mejor de los casos, la carretera recibirá otra cita.
Ilya Khel
