Энергетический потенциал тепла накапливаемого в асфальтовом покрытии

Предложен способ использования накопленного в дорожном полотне тепла. Исследователи предлагают встраивать в дорожное полотно коллекторы солнечной энергии. Нагретая в коллекторах вода может быть использована в быту и на производстве, либо применятся для производства электроэнергии в термоэлектрических генераторах.

Были представлены технические расчеты, при помощи которых инженеры могут строить дороги с максимальной теплопоглощающей способностью.

Асфальт остается горячим и после того, как солнце уже село. Это дает возможность производить тепловую энергию даже в вечерние и ночные часы.

Кроме того, для городов особенно важно то, что при использовании дорог, тротуаров и парковочных площадей в качестве солнечных коллекторов нет необходимости в поиске огромных свободных площадей для размещения нагревательных поверхностей.

Дорожное покрытие в странах с умеренным климатом служит 10-12 лет. Такой же ресурс имеют и солнечные коллекторы. Так что замену солнечных коллекторов можно синхронизировать с заменой покрытия.

Встроенные солнечные коллекторы не только вырабатывают энергию, но и охлаждают дорожное покрытие, что позитивно сказывается на сроке его службе и сцепных качествах в жаркий день.

Для изучения энергетического потенциала асфальта группа исследователей использовала компьютерную и натурную модели. Натурная модель представляла собой участок асфальтового покрытия, в который были вмонтированы термопары (для изучения глубины проникновения тепла) и участки медных трубопроводов, по которым циркулировала вода.

Исследования показали, что энергетический потенциал тепла накапливаемого в асфальтовом покрытии достаточен для использования в системах обогрева и горячего водоснабжения зданий, обеспечения производственных процессов. Производство электроэнергии может осуществляться специальными устройствами – термоэлектрическими генераторами (устройства, напрямую преобразующие тепловую энергию в электрическую за счет явления возникновения ЭДС в области контакта некоторых материалов при повышенной температуре).

Схема работы термоэлектрического генератора

В институте ученые создали опытную модель установки. Были воссозданы реалистичные условия работы. Испытания проводились при разном угле освещения поверхности, разном ветре и влажности. Тест показал, что асфальт поглощает значительное количество падающей на него солнечной энергии. Область наиболее высоких температур при этом находится в нескольких сантиметрах под поверхностью. Именно здесь должен быть распложен теплообменник для наиболее эффективной работы.

Исследуя разные составы асфальтов, ученые обнаружили, что добавление высокопроводящих компонентов, таких как кварцит, значительно увеличивает теплопоглощающую способность асфальта.

Самым высоким барьером на пути к широкому распространению асфальтовых электростанций является высокая стоимость медных труб, из которых сделан теплообменник. Ученые активно ищут более дешевый, но не менее теплопроводящий материал, который позволит создавать коммерчески эффективные установки.

Электрохимический генератор

Электрохимический генератор, устройство, обеспечивающее прямое преобразование химической энергии в электрическую. Хотя то же самое происходит в электрических аккумуляторах, топливные элементы имеют два важных отличия: 1) они функционируют до тех пор, пока топливо и окислитель поступают из внешнего источника; 2) химический состав электролита в процессе работы не изменяется, т.е. топливный элемент не нуждается в перезарядке. Теоретически размеры топливного элемента могут быть сколь угодно большими. Однако на практике несколько элементов объединяются в небольшие модули или батареи, которые соединяются либо последовательно, либо параллельно.

Применения. Топливные элементы могут в недалеком будущем стать широко используемым источником энергии на транспорте, в промышленности и домашнем хозяйстве. Высокая стоимость топливных элементов ограничивала их применение военными и космическими приложениями.

Предполагаемые применения топливных элементов включают их применение в качестве переносных источников энергии для армейских нужд и компактных альтернативных источников энергии для околоземных спутников с солнечными батареями при прохождении ими протяженных теневых участков орбиты. Небольшие размеры и масса топливных элементов позволили использовать их при пилотируемых полетах к Луне. Топливные элементы на борту трехместных кораблей "Аполлон" применялись для питания бортовых компьютеров и систем радиосвязи. Топливные элементы можно использовать в качестве источников питания оборудования в удаленных районах, для внедорожных транспортных средств, например в строительстве. В сочетании с электродвигателем постоянного тока топливный элемент будет эффективным источником движущей силы автомобиля.

Для широкого применения топливных элементов необходимы значительный технологический прогресс, снижение их стоимости и возможность эффективного использования дешевого топлива. При выполнении этих условий топливные элементы сделают электрическую и механическую энергию широко доступными во всем мире.

3.18 "Умные" розетки контролируют расход электроэнергии

Корпорация Sony представила концепцию «умных» розеток, которые позволят контролировать расход электроэнергии каждым подключённым к сети прибором или абонентом.

Для работы системы в розетку необходимо сначала подключить специальный переходник, использующийся для идентификации потребителя и списания платы за энергию. Sony рассматривает два возможных варианта: один предполагает использование технологии беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия NFC (Near Field Communication), а другой — беcконтактных смарт-карт FeliCa, работа которых основана на применении RFID-меток.

Предполагается, что технология будет востребована прежде всего в общественных заведениях: кафе, залах ожидания вокзалов и аэропортов, гостиницах и пр. В таких местах посетители зачастую используют электросеть здания для питания, например, ноутбука или подзарядки телефона. Система идентификации приборов, подключенных к розеткам, позволит решить проблему бесконтрольного потребления электроэнергии. Кроме того, технология может найти применение в «умных» домах.