Создаваемые такими инженерами установки используют попадающий на дорожное полотно солнечный свет и механические колебания, производимые транспортными средствами и пешеходами, для выработки электрической энергии с минимальным негативным воздействием на окружающую среду. Это электричество может затем использоваться для организации электропитания различных элементов дорожной инфраструктуры, такой как фонари и светофоры.
Сгенерированное таким образом электричество может накапливаться и храниться в аккумуляторных батареях рядом с дорожным полотном для последующего использования при необходимости или сразу же передаваться в центральную электрическую сеть региона. В последнем случае не требуется практически никаких дополнительных вложений в аккумуляторы и силовую инфраструктуру.
Создавать такие системы помогают многочисленные релевантные основанные на консенсусе стандарты от Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission; IEC; МЭК).
В частности, ключевую роль в разработке таких экологически устойчивых и технологически продвинутых энергетических решений играют международные стандарты, которые разрабатывает технический комитет (ТК) 47 в составе МЭК. Речь о международных стандартах для разнообразных полупроводниковых приборов, включая устройства, которые используются для выработки электроэнергии. С другой стороны, стандартизацией аккумуляторов, используемых для хранения сгенерированной электрической энергии, занимается уже технический комитет МЭК ТК 21.
Технический комитет МЭК ТК 8 и его подкомитет (ПК) 8A, в свою очередь, разрабатывают стандарты для систем электроснабжения, включая системы для передачи электричества, вырабатываемого с использованием возобновляемых источников энергии, в центральную электрическую сеть.
Комитет МЭК по интеллектуальной энергетике (Syc Smart Energy) занимается работой по стандартизации в областях интеллектуальных электросетей и интеллектуальной энергетики, а также координацией и управлением соответствующими проектами на системном уровне.
Стандарты МЭК и выработка электричества с использованием солнечной энергии
В частности, при активном участии специалистов Syc Smart Energy инженерами ряда коммерческих компаний и исследовательских организаций были разработаны методы размещения фотоэлектрических модулей непосредственно на поверхности дороги и последующего их использования для превращения солнечной энергии в электричество.По расчетам экспертов, организовать получение такой экологически чистой электроэнергии можно с применением более чем 16 миллионов километров дорог с твердым покрытием по всему миру, которые характеризуются высоким уровнем инсоляции (подвергаются воздействию солнечного света необходимой интенсивности).
Несмотря на трудности, многие из которых касаются обеспечения необходимого уровня сцепления между колесами автомобилей и поверхностью дорожного покрытия, несколько компаний к настоящему моменту уже разработали фотоэлектрические модули, которые либо могут заменять собой асфальт, либо могут быть размещены непосредственно поверх существующих дорог.
Хотя эти технологии были разработаны отдельными фирмами с целью получения прибыли и, таким образом, являются объектами коммерческой тайны, они основаны на открытых международных стандартах, разработанных специалистами технического комитета МЭК ТК 82, который отвечает за солнечные фотоэлектрические энергетические системы.
Реализация пилотных проектов в данной сфере осуществляется по всему миру. Недавно в голландских провинциях Норд-Голландия и Зуид-Голландия были установлены солнечные панели на поверхности дорог общей протяженностью в 150 метров.
Как ожидается, количество вырабатываемой за год электроэнергии в рамках этого проекта из расчета на 100 метров поверхности дороги с солнечными батареями составляет около 30 000 кВт*ч.
Стандарты МЭК и выработка электричества с использованием термоэлектрических генераторов
Термоэлектрические генераторы (источники тока с термоэлектрическими преобразователями) также могут быть использованы для генерации энергии с применением протяженного дорожного полотна.Основываясь на эффекте Зеебека, эти устройства могут преобразовывать геотермальную энергию (возникающую за счет разницы температур между внешней поверхностью дороги и слоями покрытия под ней) в электрическую энергию.
При увеличении разницы температур будет вырабатываться все больше электрической энергии, что делает эту технологию хорошо подходящей для регионов и стран с чрезвычайно жаркой погодой.
В 2017 году специалисты технического комитета МЭК ТК 47 подготовили серию стандартов МЭК 62830–2, в которых представлены описания методов оценки тепловой мощности тонких пленок, используемых в устройствах для сбора термоэлектрической энергии.
Стандарты МЭК и выработка электричества с использованием пьезоэлектрического эффекта
Вибрации, возникающие при движении автомобилей по дорогам, также могут использоваться для выработки экологически чистой электроэнергии. В основе данной технологии лежит пьезоэлектрический эффект. Пьезоэлектричество - это электрический заряд, создаваемый определенными кристаллами при механическом воздействии.Пьезоэлектрические кристаллы также могут быть встроены под слой асфальта. Когда автомобили едут по дороге, под покрытием которой размещены подобные кристаллы, колеса создают силу, которая заставляет эти кристаллы деформироваться и генерировать электрическую энергию.
Тексты документов из серии стандартов МЭК 62830–1, подготовленной специалистами технического комитета МЭК ТК 47, включают в себя описания методов оценки эффективности устройств для выработки электроэнергии, использующих вибрирующие пьезоэлектрические кристаллы.
В настоящее время на юго-западе Соединенных Штатов Америки проводятся исследования для проверки этой технологии и ее потенциального использования в качестве резервного источника питания для светодиодов, применяемых для освещения на взлетно-посадочных полосах и рулежных дорожках.
Данная технология в теории может быть использована в качестве единственного средства освещения взлетно-посадочных полос гражданских аэропортов в сельской местности, которые находятся на большом удалении от центральной электросети.
