Одним из самых известных мостов в мире является сооружение под названием Золотые Ворота, которое находится в городе Сан-Франциско, штат Калифорния (США). Этот мост протяженностью в 2,7 километра открылся 27 мая 1937 года. В настоящее время ежедневно около 10 тыс. человек, в основном туристы, пересекают мост Золотые Ворота, с которого открывается захватывающий вид на город, залив Сан-Франциско и остров-тюрьму Алькатрас.
Пешеходы в среднем совершают 3.6 тыс. шагов, чтобы перейти с одной стороны моста Золотые Ворота на другую. Учитывая транспортный поток, исследователи предполагают, что вибрации, создаваемые такими пешеходами во время пересечения моста, могут генерировать около 170 миллионов джоулей энергии в день. Этого будет достаточно для единовременной подзарядки аккумуляторов 5 тыс. смартфонов или для обеспечения работы одного настольного ПК в течение трех недель.
В некоторых общественных пространствах с интенсивным движением пешеходов инженеры к настоящему времени уже успели создать тротуары с системами сбора энергии. Такие пилотные проекты были реализованы внутри ряда железнодорожных станций, офисных зданий и спортивных сооружений. Причем генерируемая подобным образом электроэнергия успешно используется для электропитания энергосберегающих светильников или других систем.
Реализация подобной концепции предполагает встраивание специальных пьезоэлектрических кристаллов под поверхность тротуара. Пьезоэлектричество - это электрический заряд, создаваемый пьезоэлектрическими кристаллами при механическом воздействии. Когда по поверхности тротуара проходят пешеходы, они создают силу, которая заставляет эти кристаллы деформироваться и генерировать электрическую энергию. Это экологически чистое электричество затем можно применять для электропитания подключенных устройств или накапливать в аккумуляторных батареях для дальнейшего использования.
Создавать подобные системы помогают международные добровольные стандарты на основе консенсуса, разрабатываемые специалистами Международной электротехнической комиссии (International Electrical Commission; IEC; МЭК).
Разработкой стандартов, касающихся решений на базе пьезоэлектрической технологии, в составе МЭК занимается технический комитет МЭК / ТК 49, сфера деятельности которого также охватывает диэлектрические и электростатические устройства. В частности, серия стандартов МЭК 62830, подготовленная этим техническим комитетом, включает в себя документы с описанием методов оценки эффективности пьезоэлектрических устройств для сбора энергии на основе вибрации.
Однако, несмотря на наличие четких стандартов, проблемы остаются. Очевидно, что тротуары или дороги с большими транспортными потоками будут генерировать больше энергии по сравнению с транспортными артериями с небольшим трафиком. Также очевидно, что больше электричества будет генерироваться дорогами, по которым часто и на высоких скоростях проходят транспортные средства большой грузоподъемности, чем дорогами, по которым медленно движутся легкие автомобили-малолитражки.
Но эти факторы, которые повышают эффективность пьезоэлектрической дороги или пьезоэлектрического тротуара, находятся в обратной зависимости от долговечности такой транспортной артерии. Понятно, что износ дороги или тротуара будет повышаться по мере роста интенсивности трафика.
Также пока еще не было установлено, как быстро можно компенсировать расходы, связанные с установкой и обслуживанием генерирующих электричество тротуаров и дорог на базе пьезоэлектрической технологии, учитывая их относительно низкую эффективность при преобразовании кинетической энергии в электричество.
По мнению скептиков, другие решения для выработки электричества с использованием возобновляемых источников энергии, такие как солнечные батареи, которые можно размещать вдоль дорог, могут оказаться дешевле в установке и генерировать больше электроэнергии.
Системы выработки электроэнергии с использованием дорог и тротуаров все еще находятся на ранней стадии разработки. Поскольку большая часть соответствующих исследований проводилась частными компаниями, доступ к релевантным данным ограничен для широкой общественности. Но очевидно, что пока затраты остаются высокими, учитывая отсутствие массового производства.
Но концепция все еще развивается и обладает большими перспективами. По мнению экспертов, в пьезоэлектрические системы для дорог и тротуаров могут быть добавлены дополнительные высокотехнологичные элементы, такие как датчики и микропроцессоры, которые способны отслеживать состояние инфраструктуры и условия движения автотранспорта в режиме реального времени.
Такие решения также будут опираться на международные добровольные стандарты на основе консенсуса. Например, на стандарты для датчиков, разработанные специалистами технического комитета МЭК ТК 47. Свою роль также должны сыграть стандарты для микропроцессорных систем, разработанные совместным техническим комитетом ИСО / МЭК СТК 1 / ПК 25. Последний функционирует при поддержки Международной организацией по стандартизации ( International Organization for Standardization; ISO; ИСО).
Пока не ясно, какие именно технологии будут внедрены, и произойдет ли это. Но инженеры-энтузиасты продолжают совершенствовать пьезоэлектрические системы, делая ставку на возобновляемые источники энергии.
Последние новости
