Nach einigen Schätzungen sind etwa 0,2 bis 0,5 Prozent der Landfläche der Welt mit Straßen bedeckt. Und dieses Verhältnis sollte bis 2050 um 60% steigen. Es gibt erstaunlich viel Platz für Straßen, und tatsächlich werden sie meist nur für den Transport genutzt. Was ist, wenn Sie sie Energie erzeugen lassen? China baut eine der ersten Solarketten der Welt. Könnten solarbetriebene Autobahnen die Kraftwerke der Zukunft sein?
Einer der Vorteile fossiler Brennstoffe gegenüber erneuerbaren Energiequellen ist die Energiedichte. Der Grund ist ganz einfach: fossile Brennstoffe sind erneuerbare Energien, die sich über Millionen von Jahren ansammeln. Öl, Kohle, Erdgas - all dies sind Energiereserven, die aus Pflanzen (und den Tieren, die diese Pflanzen gefressen haben) und durch Photosynthese seit Tausenden von Jahren Sonnenenergie gewonnen wurden. Es stellt sich heraus, dass fossile Brennstoffe energieintensiver sind als die Nutzung von Sonnenenergie in Echtzeit.
Einfach ausgedrückt: Fossile Brennstoffe benötigen zur Energieerzeugung viel weniger Land als Sonnenkollektoren.
Eines der größten Hindernisse für die Nutzung erneuerbarer Energiequellen ist der physische Raum, der für die Versorgung dieser Quellen benötigt wird. Und unser ständig steigender Energieverbrauch macht alles zu einem Problem. Primärenergie - die Gesamtmenge an Energie, die der Mensch aus allen Quellen verbraucht - umfasst fossile Brennstoffe und erneuerbare Quellen. Im Jahr 2016 haben wir 478 TW Primärenergie verbraucht, und diese Zahl wächst jedes Jahr.
Wenn Sie beispielsweise unseren gesamten Energiebedarf mit Bioethanol aus Mais decken möchten, das eine Energieproduktionsdichte von 0,2 Watt pro Quadratmeter aufweist (einer der schlimmsten unter Biokraftstoffen), benötigen Sie etwa 2 x 1015 Quadratmeter Land, um Mais anzubauen. Leider ist dies mehr als das Vierfache der Erdoberfläche.
Gegner erneuerbarer Energien zeigen anhand dieses Beispiels, dass eine Infrastruktur für erneuerbare Energien einfach nicht möglich ist. Aber das ist übertrieben; Die Energiedichte für Solar-Array-Arrays kann 20 W / m2 oder mehr erreichen, und die Erdoberfläche reicht dafür völlig aus. Es ist auch erwähnenswert, dass die von Sonnenkollektoren erzeugte Energie in Form von qualitativ hochwertigem Strom vorliegt.
Da die Abkehr von fossilen Brennstoffen die Verwendung von Elektrizität anstelle der Verbrennung von Brennstoffen bedeutet, was häufig effizienter ist, würden wir in einer Welt ohne fossile Brennstoffe weniger Primärenergie verbrauchen. Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen sind nicht 100% effizient und einige verlieren bis zu 70% ihrer Primärenergie, wenn sie in Elektrizität umgewandelt werden. Das Ausmaß der erneuerbaren Quellen, die traditionelle Energiequellen ersetzen könnten, wird jedoch viel Land erfordern.
Es ist nur natürlich, dass viele Menschen Straßennetze als Option betrachten.
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In Anbetracht der Tatsache, dass das Land bereits mit Straßen bedeckt ist, werden die Umweltschäden recht gering sein. Solche Kraftwerke werden nicht unter den Problemen der Ferne leiden, mit denen wir in der Sahara konfrontiert sein könnten. Für Reparaturen und Wartungen reicht es aus, sie zu erreichen … auf der Straße. Fügen Sie LEDs und Markierungen hinzu, Verkehrszeichen, Lichter und Ränder werden angezeigt. Man könnte sogar träumen, dass Autos eines Tages drahtlos Energie erhalten, wenn sie einfach auf solchen Straßen fahren.
Es scheint, dass dies völlig unmöglich ist. Aber nein, Solarstraßen werden von Regierungen und Unternehmen sehr unterstützt.
In China beschlossen sie, 2 Kilometer Sonnenkollektoren in einem Sandwich zwischen transparentem Asphalt und einer Schicht Isolatoren einzuschließen. Und dies ist der allerletzte Versuch, etwas zu tun. Solar Roadways, ein in Idaho ansässiges Startup, hat bereits 2 Millionen US-Dollar für die Entwicklung auf Indiegogo gesammelt. Scott Bryusov, Gründer des Unternehmens, stellte einen Prototyp einer Hinterhofstraße vor, der die Hälfte des Energiebedarfs der USA decken könnte. Leider müssen Solar Roadways mehr Investitionen anziehen und die skeptische Barriere überwinden. David Biello bemerkte in einem Artikel in Scientific American, dass "Glas für solche Straßen gehärtet, selbstreinigend und in der Lage sein muss, auch bei schlechten Wetterbedingungen Licht auf Batterien zu übertragen - solches Glas gibt es einfach nicht."
Die chinesische Methode verwendet einen neuen transparenten Asphalt anstelle von Glas und löst das Problem der Materialwissenschaftler, da er zehnmal mehr Druck aushält als herkömmlicher Asphalt. Der Bau von Solarstraßen ist nicht Sache einer Person oder eines Landes. Prototypen wurden in den Niederlanden - dem SolaRoad-Radweg - und in Frankreich erstellt - es scheint, als hätten sie sogar die erste Solarstraße gebaut. Solche Projekte erzeugen bereits seit mehreren Jahren Energie, so dass die Idee grundsätzlich realisierbar ist. Leider gibt es eine große Lücke zwischen "im Prinzip realisierbar" und "praktisch".
Zum Beispiel der Preis. Es gibt eine Schätzung von Scott Bryusovs Solar Roadways. Die Kosten für den Ersatz amerikanischer Straßen durch Solarstraßen betragen 56 Billionen US-Dollar, sodass kein Crowdfunding die Kosten abdeckt (es sei denn, jeder auf dem Planeten zahlt für den Fall Bryusov). In jeder Regierung besteht Konsens über Infrastrukturinvestitionen, aber es ist unwahrscheinlich, dass Solarstraßen ungehindert finanziert werden. Die chinesische Solarstraße kostet 458 USD pro Quadratmeter, während die Bryusov-Straße 746 USD kostet. Besser, aber nicht viel.
Natürlich muss jede echte Lösung für unsere Energiekrise radikal und massiv sein. Ähnliche drastische Pläne, die Sahara in ein riesiges Solarpanel zu verwandeln oder Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu saugen, werden ebenfalls Billionen von Dollar wert sein.
Neben den Kosten stellt sich aber auch die sehr wichtige Frage, ob dies als Lösung für die Energiekrise funktioniert. Straßen wurden nicht immer an optimalen Stellen für Sonnenkollektoren gebaut, und sie befinden sich möglicherweise nicht im idealen Winkel für Sonnenkollektoren. Wenn die Reinigung von Sonnenkollektoren in der Sahara von Staub ein Problem darstellt, kann es zum Albtraum eines Technikers werden, die Straßen gleichzeitig funktionsfähig und sauber zu halten. Es ist schwer zu verstehen, warum das Platzieren von Paneelen parallel zur Straße nicht billiger oder besser wäre.
Und die Prototypen selbst …
Es wurde berichtet, dass ein Prototyp einer Straße in den Niederlanden "besser als erwartet" arbeitet und "70 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr" erzeugt. Aber 70 kWh sind nicht viel. Wenn Sie Ihr Auto auf einer solchen Straße aufladen möchten, erhalten Sie mit 1 Quadratmeter 500 Kilometer pro Jahr in Ihrem Tesla. Ein durchschnittliches Auto fährt jedoch 15.000 Kilometer pro Jahr, sodass diese 500 Kilometer ein Tropfen auf den heißen Stein sind.
Was ist mit dem Problem der Energiedichte? Die Vergrößerung des niederländischen Prototyps ergibt eine Dichte von 8 Watt pro Quadratmeter. Wenn Sie 56 Billionen für Solarstraßen ausgeben, decken Sie etwa 7,5 x 1010 Quadratmeter mit Paneelen ab und erhalten 600 GW Strom. Nicht schlecht - ungefähr die gleiche Menge an Energie, die die Vereinigten Staaten pro Tag verbrauchen. Aber für 56 Billionen könnte man sich etwas Besseres vorstellen.
Der Drang, in China eine Solarstraße zu bauen, ist auf seine Weise symbolisch. Das Land sucht nach innovativen Energielösungen. Wer weiß, vielleicht werden Solarstraßen eines Tages billig und effizient genug, um Realität zu werden. Im schlimmsten Fall wird uns dieses Projekt davon abhalten, bessere Lösungen zu finden. Im besten Fall erhält die Straße einen weiteren Termin.
Ilya Khel
