Как европейские городские фасады и тротуары используются для сбора чистой энергии

Фасады зданий и тротуары в голландских и итальянских городах превращаются в "умные", энергоэффективные поверхности и оснащаются датчиками для питания, обогрева и охлаждения помещений и даже для наблюдения за дорогами.

Европейцы привыкли видеть солнечные батареи на крышах зданий. Но в городах и поселках есть много других искусственных поверхностей, которые можно было бы использовать для сбора энергии, в том числе и поверхности зданий.

Более умные поверхности

"В Европе есть такое же количество квадратных метров поверхностей зданий, как и на крышах", - сказал доктор Барт Эрих из Нидерландской организации прикладных научных исследований. Он возглавляет проект под названием ENVISION, в рамках которого изучаются технологии сбора энергии с поверхностей зданий.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

По оценкам проектной группы, в Европе имеется около 60 миллиардов квадратных метров фасадных поверхностей зданий - это первоклассная недвижимость для достижения цели Европы по созданию в 2050 году энергонейтральной строительной среды.

Компании и исследователи, участвующие в проекте, поставили перед собой задачу сделать квартиры энергетически нейтральными, что означает, что здания производят больше энергии, чем используют. Идея состоит в том, чтобы интегрировать четыре новые технологии в фасады зданий для сбора тепла или электроэнергии.

Одна из технологий - это фотоэлектрические окна, которые собирают электричество. Они имеют полоски, похожие на полоски стекла, что делает их пригодными для лестниц или окон, где требуется свет, но полная прозрачность не нужна.

В другом подходе используется специальная краска, поглощающая 40%-98% солнечного света, в зависимости от цвета. Затем окрашенные панели прикрепляются к специальным тепловым насосам. Они могут вырабатывать тепло или горячую воду", - говорит доктор Эрих.

Система также поддерживает достаточно стабильную температуру панелей даже в жаркие летние дни, что делает ее эффективной для сбора тепла. Эта технология была опробована в школьном спортзале в Альмере, Нидерланды, где она использовалась для обогрева спортзала и горячей воды.

Существуют также панели из цветного стекла с технологией сбора тепла. Их можно декоративно использовать на фасадах зданий.

Четвертая технология предусматривает использование специальных вентилируемых окон для охлаждения здания летом. "Стекло прозрачное, и оно собирает ближнее инфракрасное излучение (от солнечного света)", - говорит доктор Эрих.

Путем перемещения воздуха по каналам внутри стекла удаляется тепло. Оно охлаждается, потому что, подобно оконной шторке, стекло отфильтровывает энергию от солнечного света. Часто много света отражается снаружи, что способствует нагреванию городов и увеличивает потребность в кондиционировании воздуха.

Для многих из нас обычные поверхности - это то, что должно просто быть износостойким. Профессор Чезаре Санджорджи (Cesare Sangiorgi), инженер по материалам из Университета Болоньи в Италии, считает, что от этих поверхностей следует ожидать большего, и что мы можем создать новый тип городской среды с более умными поверхностями. "Мы стремимся создать более живые городские пространства и поверхности", - сказал профессор Санджорджи, который возглавляет проект под названием SaferUp.

Проект поддерживает начинающих ученых в изучении того, как улучшить тротуары и дороги, по которым мы ездим на велосипеде, на машине и пешком. Большинство тротуаров не содержат технологий и похожи на то, что использовалось веками, но европейские ученые стремятся революционизировать эту ситуацию.

В Великобритании исследователи из Университета Ланкастера, в том числе из Университета SaferUp, делают умные дороги, помещая в них электромеханические устройства. Они превращают механическую энергию в электричество. При нормальных условиях дорожного движения можно было бы вырабатывать достаточно энергии на 1-километровом участке, чтобы зажечь около 2000 уличных фонарей или датчиков движения, которые отслеживают интенсивность движения. Полевые испытания запланированы на 2021 год.

Ученые Университета Перуджи в Италии, тем временем, разрабатывают интеллектуальные датчики в цементе, которые можно разместить на дорогах или мостах. "Маленькие частицы меняют свое сопротивление электрическому току при изгибе или деформации при проезде транспортного средства", - сказал профессор Санджорджи. Это называется пьезоэлектрическим эффектом, который возникает при механической нагрузке на определенные материалы, такие как керамика.

"Вам нужны некоторые части электроники, но сам материал может затем обнаружить вес, или как быстро или сколько транспортных средств проходит через него и сообщить о состоянии материала (который составляет мост)", сказал профессор Санджорджи. В будущем эта информация может быть загружена на телефон или ноутбук инженера по безопасности во время осмотра дороги или моста. Это могло бы предотвратить катастрофические обрушения, такие как обрушение автодорожного моста в Генуе, Италия, в апреле 2018 года, за счет лучшего мониторинга износа таких конструкций".

Футуристическое покрытие также разрабатывается для лучшей утилизации тепла. Сегодня многие города страдают от более высоких температур летом, чем в окрестностях, так как здания и тротуары выделяют тепло от солнечного света ночью.

Этот эффект теплового острова вызывает больше болезней и смерти, особенно когда наступают тепловые волны. Ученые Университета Перуджи разрабатывают более светлые цветные поверхности, которые поглощают гораздо меньше тепла, чем черный асфальт. При этом используются фосфоресцирующие материалы, которые могут накапливать, а затем излучать свет. Специальные материалы светятся синим или желтым цветом даже при смешивании с бетоном. Температура этого светящегося покрытия ниже, чем у обычных городских поверхностей.

Сияние от покрытия длится один или два часа после захода солнца, так как оно высвобождает энергию от солнечного света, говорит доктор Анна Лаура Пизелло, специалист по материалам из Университета Перуджии в Италии. "Это может сэкономить энергию на уличном освещении", - сказала она. Испытания смеси на итальянских тротуарах начались в прошлом году в кампусе университета Перуджии и, как ожидается, будут использоваться в городе в конце этого года.

Поверхность асфальтобетона может достигать пика температуры в 70°C во время летней жары. В результате нагревания асфальтобетон изгибается и трескается, что увеличивает затраты на обслуживание и сокращает срок службы поверхности. В Германии ученый из компании SaferUp совместно с другими специалистами разрабатывает сеть закладных труб внутри асфальтобетонных покрытий для отвода тепла. "Трубы могут получать тепло от геотермальной энергии, чтобы нагреть поверхность, когда на ней есть лед, или использовать грунтовые воды для охлаждения покрытия, когда на нем слишком жарко", - говорит профессор Санджорджи.

Что касается новых фасадов, доктор Эрих сказал, что, как правило, фасады зданий не приносят владельцам денег, но цветные стеклянные панели, например, должны окупаться через 15 лет. Как и в случае с технологиями дорожного покрытия, первым шагом является создание прототипов в лаборатории, а затем их тестирование и демонстрация в реальном мире. В ближайшем будущем в здания будут встроены новые демонстрационные образцы окрашенных панелей, прозрачных и цветных стекол для демонстрации будущих фасадов. опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet