{{{sourceTextContent.title}}}

Cosecha de energía de los caminos

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Las nuevas tecnologías capturan energía ambiente y la convierten a la energía eléctrica

{{{sourceTextContent.description}}}

Imagínese el usar de millones de kilómetros de caminos pavimentados en todo el mundo para cosechar energía. Aparte de los costes de inversión iniciales requeridos para el equipo y la instalación, esta fuente de energía está libre de producir y no tiene ningún efecto nocivo sobre el ambiente. En lugar, utiliza luz del sol o las vibraciones mecánicas producidas por los vehículos para generar energía eléctrica.

La energía cosechada de los caminos captura energía ambiente inusitada y la convierte a la energía eléctrica. Esta electricidad se puede entonces utilizar para accionar la infraestructura viaria tal como luces y señales. Puede ser almacenada en las baterías para el uso cuando está necesitada o alimentada en la red eléctrica eléctrica. Y, porque hace uso de la red de carreteras existente, ningún espacio de la nueva tierra necesita ser asignado.

Los estándares internacionales desempeñan un papel dominante en el desarrollo de estas soluciones. El comité técnico del IEC (TC) 47 desarrolla los estándares internacionales para los dispositivos de semiconductor incluyendo los que cosechen energía. Las baterías usadas para almacenar energía eléctrica confían en el trabajo de normalización de IEC TC 21. El IEC TC 8 y su subcomité (SC) 8A desarrollan los estándares para los sistemas de suministro de electricidad, incluyendo la integración del poder generada de fuentes de energía renovable y alimentada en la rejilla eléctrica. Un grupo de los sistemas, energía elegante de SyC, se ha puesto recientemente para proporcionar la normalización, la coordinación y la dirección del nivel de sistemas en las áreas de la rejilla elegante y de la energía elegante.

Donde el camino resuelve el sol

Las técnicas se han desarrollado para colocar los módulos fotovoltaicos directamente encima de una superficie de la carretera para capturar energía solar. La energía se puede cosechar de más de 16 millones de kilómetros de los caminos pavimentados en todo el mundo que se exponen a la luz del sol.

Sin embargo, la instalación de los módulos de cristal en los caminos no es ninguna hazaña fácil. Los neumáticos del coche deben poder agarrar la superficie de la carretera y los paneles de cristal deben ser durables y capaces de soportar pesos pesados. Sombreando de árboles, los edificios y las nubes pueden reducir la exposición al sol.

A pesar de estos desafíos, varias compañías han desarrollado los módulos fotovoltaicos que se pueden substituir el asfalto o colocar directamente encima de los caminos existentes. Mientras que estas soluciones son propietarias, confían en los estándares internacionales desarrollados por el IEC TC 82, que es responsable de sistemas de energía fotovoltaicos solares.

En los Estados Unidos, los caminos solares han desarrollado los módulos solares que incluyen los microprocesadores para las luces de la comunicación inteligente y del diodo electroluminoso (LED) para que las líneas y los elementos de la señalización así como de calefacción derritan nieve y el hielo. En Francia, el camino solar de Wattway trialled actualmente en todo el país, incluyendo en la entrada de una cabina de peaje de autopista para accionar las puertas y las máquinas del pago. En China, un camino de dos kilómetros se ha construido en la provincia de Shandong con el objetivo de luces y de contener de calle que accionaban un sistema de nieve-fusión en el camino. La salida, sin embargo, se limita dada el alto coste de estos módulos fotovoltaicos (picovoltio) y la incertidumbre con respecto a los niveles reales de energía generados. Se han sugerido las alternativas: colocando los paneles del picovoltio junto a los caminos o en áreas no críticas tales como aparcamiento, trayectorias de la bici y calzadas.

Los generadores termoeléctricos (TEGs) se pueden también utilizar para cosechar energía de los caminos. De acuerdo con el efecto de Seebeck, TEGs puede convertir la energía geotérmica – producida del diferencial del calor entre la superficie de la carretera y las capas debajo de – en energía eléctrica. Como los aumentos diferenciados de la temperatura, una energía más eléctrica se produce, así haciendo esta tecnología bien adaptada a las áreas con el tiempo extremadamente caliente. En 2017, el IEC TC 47 preparó el IEC 62830-2 series de los estándares que proporcionan los métodos para evaluar el poder termal de las películas finas usadas en la energía termoeléctrica que cosecha los dispositivos.

La investigación está actualmente en curso en el sudoeste de los Estados Unidos probar esta tecnología y potencialmente hacer uso de ella en zonas rurales y en aeropuertos a las luces de poder y a los sensores del tráfico.

Buenas vibraciones

Las vibraciones producidas por una conducción de automóviles en el camino se pueden utilizar para generar electricidad.

La piezoelectricidad es la carga eléctrica producida por ciertos cristales cuando se aplica una tensión mecánica. Primero demostrado en 1880 por los hermanos Pierre y Jacques Curie, el efecto piezoeléctrico ha comenzado solamente a tener usos prácticos en las últimas tres décadas. Los estándares para la tecnología piezoeléctrica son desarrollados por el IEC TC 49, que dirige los dispositivos piezoeléctricos, dieléctricos y electrostáticos.

Los cristales piezoeléctricos se pueden también integrar debajo de una capa de asfalto. Mientras que los coches conducen sobre el camino, las ruedas ejercen una fuerza que las causas estos cristales para deformar y para generar energía eléctrica. Esta energía se puede entonces utilizar para accionar luces de calle o se puede almacenar en baterías para su uso posterior. El IEC 62830-1 series, preparadas por IEC TC 47, incluye los métodos para evaluar el funcionamiento de la energía piezoeléctrica vibración-basada que cosecha los dispositivos.

En los Estados Unidos, el estado de California ha invertido USD 2,3 millones para financiar dos proyectos independientes con el objetivo de determinar la viabilidad de integrar los dispositivos piezoeléctricos en caminos para cosechar energía. Un ensayo similar está en curso en la universidad de Lancaster en el Reino Unido. Sin embargo, sigue habiendo los desafíos. Los factores que aumentan eficacia piezoeléctrica del camino se relacionan inverso con la durabilidad de un camino. Los caminos con la circulación importante de los vehículos resistentes que viajan en las velocidades generarán una mayor salida de la energía comparada a los caminos con poco tráfico, coches ligeros y velocidades reducidas.

También todavía no se ha confirmado si los costes asociados a los caminos de instalación y que mantienen integrados con tecnología piezoeléctrica son compensados por la electricidad generaron, dado su eficacia de conversión de energía relativamente baja. La otra energía que cosecha soluciones, tales como módulos del picovoltio junto a los caminos, puede ser más barata instalar y generar volúmenes más altos de electricidad.

Y abajo del camino…

La energía que cosecha las soluciones que hacen uso de los caminos todavía está en sus primeros tiempos. Porque mucha de la investigación y desarrollo actual ha sido emprendida por las empresas privadas, hay disponibilidad pública limitada de datos. Los costes siguen siendo altos dados la falta de producción en masa.

Algunas de estas soluciones pueden todavía ganar la tracción. Las tecnologías adicionales tales como sensores y microprocesadores se podían incorporar que las condiciones de la infraestructura del monitor y del tráfico de vehículos en tiempo real. Tales soluciones confiarán en los estándares desarrollados por el comité técnico de la junta de ISO/IEC, el JTC 1/SC 25 para los sistemas del microprocesador y el IEC TC 47 para los sensores. No está todavía claro qué tecnologías, eventualmente, serán ejecutadas. Pero sigue habiendo el entusiasmo en la búsqueda de energías renovables.